KR20100054126A

KR20100054126A - 막 분리 방법 및 막 분리 장치

Info

Publication number: KR20100054126A
Application number: KR1020107002175A
Authority: KR
Inventors: 케이지로 타다; 마사노부 오사와; 시게루 사토; 히로유키 이케다
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-05-24
Also published as: CN103768947B; CN103768947A; CN101815677A; WO2009020157A1; EP2177479A4; TWI459997B; TW200914108A; US20110094963A1; CN101815677B; EP2177479A1; BRPI0815054A2

Abstract

피처리수를 막 분리 처리할 때, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있는 막 분리 방법 및 막 분리 장치를 제공한다. 피처리수에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하여 피처리수를 막 분리 처리한다.

Description

막 분리 방법 및 막 분리 장치{MEMBRANE SEPARATION METHOD AND MEMBRANE SEPARATION DEVICE}

본 발명은 공업용수, 시수(市水), 우물물, 하천수, 호소수(湖沼水), 공장폐수 등의 피처리수를 막 분리 처리할 때, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하고 막 분리 성능의 열화를 억제할 수 있는 막 분리 방법 및 막 분리 장치에 관한 것이다.

공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등의 피처리수를 처리하여, 예를 들면, 순수 등으로 만드는 방법으로서, 정밀여과막(MF막), 한외여과막(UF막), 역침투막(RO막) 등의 막에 통수하는 막 분리 처리하는 방법이 있다. 공업용수, 시수, 우물물 등은, 통상 흄산·플빅산계 유기물, 조류(藻類) 등이 생산하는 당 등의 생물 대사물이나, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등, 막을 오염하는 막 오염 물질을 포함하기 때문에, 막 분리 처리를 하면, 이들 막 오염 물질이 막 표면에 흡착되어 막 분리 성능이 열화된다고 하는 문제가 있다.

그래서, 막 분리 처리 전에, 피처리수에 무기 응집제 및 음이온성 등의 고분자 응집제를 첨가하여 막 오염 물질을 응결 등 하는 응집 처리를 하고, 침전이나 가압 부상 등에 의해 고액 분리한 후, 상청액, 즉, 막 오염 물질을 제거한 피처리수를 막 분리 처리하는 방법이 행해지고 있다. 그렇지만, 고분자 응집제를 첨가하면, 수중에 잔류한 고분자 응집제가 후단의 막에 흡착되어 막을 오염하여, 막의 분리 성능을 열화시킨다고 하는 새로운 문제가 생긴다.

이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 본 출원인은, 피처리수에 무기 응집제와 고분자 응집제를 첨가하고, 응집반응 후, 고액 분리하기 전에 다시 무기 응집제를 첨가한 후, 고액 분리하는 응집분리 방법을 먼저 출원했다(특허문헌 1 참조).

그렇지만, 이 특허문헌 1의 방법에서는, 피처리수에 무기 응집제와 고분자 응집제를 첨가한 후, 다시 무기 응집제를 첨가하는 공정이 필요하기 때문에, 보다 간편한 방법이 요구되었다.

특허문헌1:일본특개평11-77062호공보

본 발명은 상기한 사정을 감안하여, 피처리수를 막 분리 처리할 때, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있는 막 분리 방법 및 막 분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 막 분리 처리 전에, 수중에서 팽윤하여 실질적으로 물에 용해하지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가함으로써, 상기 목적이 달성되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 막 분리 방법은, 피처리수에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하여 흡착 처리하고, 이 흡착 처리한 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 흡착 처리시에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 것이 바람직하다.

또, 상기 막 분리 처리가 적어도 정밀여과막 또는 한외여과막에 의한 분리 처리를 갖고, 이 막 분리 처리에 의해, 상기 흡착 처리한 후의 상기 입자를 피처리수로부터 제거하도록 해도 된다.

또한, 상기 막 분리 처리가, 적어도 1단 이상의 역침투막에 의한 분리 처리를 가져도 된다.

그리고, 상기 흡착 처리 후에, 피처리수를 탈이온 처리함으로써 순수를 얻는 것이어도 된다.

또, 임의의 빈도로, 상기 분리막을 pH11∼14의 세정액으로 세정하도록 해도 되고, 상기 세정액에서의 세정은, 역세정(reverse-flow washing)해도 된다.

또한, 상기 입자의 상기 피처리수로의 첨가량을, 상기 흡착 처리 전의 상기 피처리수의 흡광도의 측정결과에 기초하여 제어하도록 해도 된다.

그리고, 상기 흡광도가 200∼400nm의 자외부 및 500∼700nm의 가시부를 각각 1파장 이상에서 측정한 값인 것이 바람직하다.

또, 상기 피처리수가 흄 물질 함유수이어도 된다.

피처리수에 응집조제를 첨가하는 응집조제 첨가 공정과, 이 응집조제 첨가 공정 후 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하는 폴리머 입자 첨가 공정과, 이 폴리머 입자 첨가 공정 후 피처리수를 교반하는 교반 공정과, 이 교반 공정 후 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 공정을 갖는 막 분리 방법이어도 된다.

그리고, 상기 응집조제를 첨가하기 전의 피처리수의 탁도가 5도 미만으로 해도 된다.

또, 상기 응집조제가 무기 응집제인 것이 바람직하다.

또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 폴리머 입자 첨가 공정과, 이 폴리머 입자 첨가 공정 후 피처리수를 10초 이하로 교반하는 교반 공정과, 이 교반 공정 후의 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 공정을 갖는 막 분리 방법이어도 된다.

그리고, 상기 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하기 전의 피처리수의 탁도가 0.1∼30도이며, 상기 막 분리 처리한 후의 피처리수의 탁도가 0.0∼1.0도로 해도 된다.

또, 상기 교반 공정에서의 GT값이 100000∼300000인 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴리머 입자 첨가 공정 전에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 무기 응집제 첨가 공정을 가져도 된다.

본 발명의 다른 태양은 반응조와, 피처리수를 반응조에 도입하는 피처리수 도입 수단과, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 상기 반응조 또는 반응조의 전단에서 도입하여 피처리수에 상기 입자를 첨가하는 폴리머 입자 도입 수단과, 상기 반응조에서 흡착 처리한 피처리수를 배출하는 배출 수단과, 상기 배출 수단으로부터 배출된 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치에 있다.

또, 상기 막 분리 처리 수단은 적어도 1단 이상의 역침투막을 가짐가 아울러, 상기 반응조보다도 하류측에 피처리수를 탈이온 처리하는 탈이온 처리 수단을 더 구비하는 순수 제조 장치로 해도 된다.

또, pH11∼14의 세정액을 상기 막 분리 처리 수단에 도입하는 세정액 도입 수단을 더 갖는 막 분리 장치로 해도 된다.

그리고, 상기 폴리머 입자 도입 수단의 전단에서 상기 피처리수의 흡광도를 측정하는 흡광도 측정 수단과, 상기 흡광도 측정 수단에서 측정된 흡광도에 기초하여 상기 입자의 상기 피처리수로의 첨가량을 제어하는 첨가량 제어 수단을 더 구비해도 된다.

피처리수에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가함으로써, 이 입자에 막 오염 물질을 흡착시킬 수 있다. 그리고, 이 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 막 오염 물질을 흡착시킨 피처리수를 막 분리 처리하면, 종래의 고분자 응집제나 무기 응집제를 사용한 경우와 비교하여, 피처리수를 막 분리 처리할 때에, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있다. 또, 이 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 막 오염 물질을 흡착시킨 피처리수를 막 분리 처리하는 계에 있어서, 분리막을 pH11∼14의 세정액으로 세정함으로써, 분리막에 흡착한 막 오염 물질을 제거할 수 있으므로, 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있다.

그리고, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량을, 피처리수인 피처리수의 흡광도를 측정하고, 그 흡광도에 따라 제어함으로써, 피처리수로부터 용해성 유기물을 효율적으로 제거할 수 있다. 따라서, 무기 응집제를 다량으로 첨가하는 않고, 피처리수로부터 용해성 유기물을 효율적으로 제거할 수 있어, 오니량이나 막 오염을 억제할 수 있다.

또, 피처리수에 응집조제를 첨가한 후, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하고, 그 후 막 분리 처리하는 방법으로 함으로써, 탁도가 낮은 피처리수이어도 처리할 수 있어, 계 내부나 막을 오염시키지 않고, 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 피처리수를 응집 처리 할 때의 교반시간을 10초 이하로 짧게 해도 탁질 등을 충분히 응집시킬 수 있어, 막 분리 처리에 의해 탁질 등이 낮아 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다. 그리고, 교반시간을 짧게 하면, 라인 믹서를 교반기로서 사용한 경우에도, 설치면적은 비교적 작아, 막 분리 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 막 오염 물질도 충분히 응집시킬 수 있으므로, 막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있어, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

도 1은 실시형태 1에 따른 막 분리 장치의 개략 계통도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 막 분리 장치의 개략 계통도이다.
도 3은 실시형태 2에 따른 막 처리 장치의 개략 계통도이다.
도 4는 실시형태 3에 따른 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 1 예를 도시하는 개략 계통도이다.
도 5는 실시형태 4에 따른 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 1 예를 도시하는 개략 계통도이다.
도 6은 실시형태 4에 따른 GT값과 MFF값의 관계를 도시하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하에 본 발명을 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다.

(실시형태 1)

본 실시형태의 막 분리 방법은 피처리수에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가한 후, 피처리수를 막 분리 처리하는 것이다.

피처리수로서는, 예를 들면, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물 대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성화학 물질 등, 후단의 막 분리 처리에서 사용하는 막을 오염하는 물질(막 오염 물질)을 포함하는 물, 구체적으로는, 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수(특히, 공장으로부터의 폐수를 생물 처리한 생물 처리수) 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 흄 물질이란 식물 등이 미생물에 분해됨으로써 생기는 부식 물질을 말하며, 흄산 등을 포함하는 것으로, 흄 물질을 함유하는 물은 흄 물질 및/또는 흄 물질에 유래하는 용해성 COD 성분, 현탁 물질이나 색도 성분을 갖는다.

피처리수에 첨가하는 입자를 구성하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머는, 예를 들면, 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 및 그것들의 산염, 4차 암모늄기 등의 작용기를 갖는 양이온성 모노머와, 실질적으로 물에 용해되지 않도록 하기 위한 가교제 모노머와의 공중합체이다. 양이온성 모노머의 구체적인 예로서는 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디알릴디메틸 암모늄클로리드 등을 들 수 있다. 가교제 모노머로서는 메틸렌비스아크릴아미드 등의 디비닐 모노머를 들 수 있다. 또, 상기 양이온성 모노머와 공중합 가능한 음이온성 또는 비이온성 모노머와의 공중합체로 해도 된다. 공중합시키는 음이온성 모노머의 구체예로서는 (메타)아크릴산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 그것들의 알칼리금속염 등을 들 수 있는데, 그 함유량은 공중합체가 양이온성 폴리머로서의 성질을 손상시키지 않을 정도로 소량일 필요가 있다. 비이온성 모노머로서는 (메타)아크릴아미드, N이소프로필아크릴아미드, N메틸(NN디메틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메틸 혹은 에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 각 모노머는 1종이어도 복수종이어도 된다. 또한, 디비닐모노머 등의 가교제 모노머량은 전체 모노머에 대하여 0.0001∼0.1몰% 필요하며, 이 양에 의해, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 팽윤도나 수중에서의 입자 직경을 조정할 수 있다. 그리고, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로서는, 예를 들면, 아코젤C(미츠이사이텍 가부시키가이샤 제품)이 시판되고 있다. 또, WA20(미츠비시카가쿠사제) 등의 음이온 교환 수지를, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로서 사용해도 된다. 또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 평균 입자직경은 특별히 한정되지 않지만, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체 중에서의 평균 입자직경, 즉, 물에서 팽윤하지 않은 상태의 평균 입자직경은 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1∼10㎛이다. 이것은, 입자가 작을수록, 피처리수 중에 포함되는 막 오염 물질의 흡착효과가 높아지지만, 지나치게 작으면 고액 분리가 곤란하게 되기 때문이다.

상기 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 형태에 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 입자 그대로이어도 되고, 또한 수중에 분산된 상태나, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체의 형태로 첨가해도 된다. 어쨌든, 피처리수에 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가함으로써, 피처리수가 흡착 처리되는, 즉, 피처리수가 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자와 접촉하여, 피처리수 중에 포함되는 막 오염 물질이 입자에 흡착하도록 하면 된다.

또, 2종 이상의 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가해도 된다. 또한, 상기 입자를 구성하는 양이온성 폴리머는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않기 때문에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자도, 통상의 고분자 응집제와는 달리, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는다. 「실질적으로 물에 용해되지 않는」이란 수용성의 정도가 수중에서 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로서 존재할 수 있을 정도이면 되고, 구체적으로는, 예를 들면, 30℃에서의 물에 대한 용해성이 0.1g/L 이하 정도이면 된다. 또, 이 입자의 수중에서의 팽윤도는 물에서 팽윤하지 않았을 때의 입자 직경에 대하여 수중에서의 입자직경은 10∼200배 정도이다.

여기에서, 역상 에멀션 액체의 형태로 한 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 대하여 이하에 상세하게 설명하지만, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특수한 것이 아니고, 극히 일반적인 역상(W/O) 에멀션 폴리머이다.

역상 에멀션 액체는 상기 양이온성 폴리머, 물, 탄화수소 액체 및 계면활성제를 함유한다. 그리고, 각 성분의 질량비(%)는 양이온성 폴리머:물:탄화수소 액체:계면활성제=20∼40:20∼40:20∼40:2∼20으로, 양이온성 폴리머와 물과의 합계 질량이 양이온성 폴리머와 물과 탄화수소 액체와 계면활성제와의 전체 질량에 대하여 40∼60질량%로 하는 것이 바람직하다.

탄화수소 액체로서는 이소헥산 등의 이소파라핀, n-헥산, 케로신, 광물유 등의 지방족계의 탄화수소 액체를 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

또, 계면활성제로서는, 예를 들면, HLB(친수친유 밸런스)가 7∼10이고, 탄소수 10∼20의 고급 지방족 알코올의 폴리옥시에틸렌에테르, 혹은, 탄소수 10∼22의 고급 지방산의 폴리옥시에틸렌에스테르를 들 수 있다. 전자의 예로서는 라우릴알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 올레일알코올 등의 폴리옥시에틸렌(EO 부가 몰수=3∼10)에테르를 들 수 있다. 후자의 예로서는 라우르산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 등의 폴리옥시에틸렌(EO 부가 몰수=3∼10)에스테르를 들 수 있다.

또한, 역상 에멀션 액체는 양이온성 폴리머의 원료인 양이온성 모노머나 가교제 모노머와, 물, 탄화수소 액체, 계면활성제를 혼합하여 모노머를 중합(유화중합 또는 현탁중합)함으로써 얻어지는데, 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 각종 모노머를 용액중합한 후, 호모지나이저 등으로 분쇄하고, 그 후, 계면활성제 등의 분산제와 함께 탄화수소 액체에 첨가하는 것에 의해서도 얻어진다.

수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가할 때는, 입자의 표면적이 큰 것이 바람직하다. 따라서, 상기 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체의 형태인 입자를, 교반하의 물에 첨가하여 입자를 팽윤시킨 상태로 한 후, 피처리수에 첨가하는 것이 바람직하다.

수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 양에 특별히 제한은 없지만, 피처리수 중에 포함되는 막 오염 물질에 대하여, 1∼50질량% 정도로 하는 것이 바람직하다. 또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가한 피처리수의 pH는 특별히 제한은 없지만, 저pH, 예를 들면 pH5.0∼7.5 정도로 하는 것이 바람직하다. 응집성이 특히 양호해지기 때문이다.

이와 같이, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하여 흡착 처리한 후에, 피처리수를 막 분리 처리한다.

막 분리 처리로서는 정밀여과막(MF막), 한외여과막(UF막), 나노여과막(NF막), 또는, 역침투막(RO막) 등을 들 수 있다. 이들 막은 단독으로 1단 이상 사용해도 되고, 또, 예를 들면, MF막 또는 UF막으로 피처리수를 막 분리 처리한 후, RO막으로 막 분리 처리하는 등, 각종 막을 조합하는 막 분리 처리로 해도 된다.

여기에서, 피처리수인 공업용수, 시수, 우물물, 생물 처리수 등은, 통상 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물이나, 계면활성제 등의 합성화학 물질 등의 막 오염 물질을 포함하기 때문에, 막 분리 처리를 하면, 막 오염 물질이 막 표면에 흡착하여 막 분리 성능이 열화되어 버린다고 하는 문제가 있다. 본 발명에서는, 막 분리 처리 전에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하기 때문에, 이 입자에 막 오염 물질이 흡착하여 응집한 후에 막 분리 처리를 하게 된다. 따라서, 생물대사물 등의 막 오염 물질의 용존 유기물 농도가 낮은 물을 막 분리 처리할 수 있으므로, 막 오염 물질의 막으로의 흡착을 저감할 수 있어, 막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있다.

또, 흡착 처리시에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가해도 된다. 막 오염 물질의 응집제로서 무기 응집제를 첨가함으로써, 막 오염 물질이 응집하여, 막 오염 물질 제거 효과가 증대한다. 또한, 무기 응집제의 첨가는, 막 분리 처리 전이면 되고, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하기 전이어도 후이어도 되며, 또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자와 동시에 첨가해도 된다. 무기 응집제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염, 염화제2철, 황산제1철 등의 철염 등을 들 수 있다. 또, 무기 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리하는 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되지만, 피처리수에 대하여 대략 알루미늄 또는 철 환산으로 0.5∼10mg/L이다. 또, 피처리수의 성상에 따라서도 다르지만, 무기 응집제로서 폴리염화알루미늄(PAC)을 사용한 경우, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 및 무기 응집제를 첨가한 피처리수의 pH를 pH5.0∼7.0 정도로 하면, 응집이 최적으로 된다.

또, 이온교환 처리 등의 탈이온 처리를 더 가지고 있어도 된다. 이것에 의해, 순수나 초순수를 얻을 수 있다.

또한, 막 분리 처리 전에, 침전 처리나 가압부상 처리에 의해, 흡착 처리에서 생성한 막 오염 물질을 포함하는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수로부터 제거하는 고액 분리를 행해도 된다. 침전 처리나 가압부상 처리는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제를 피처리수에 첨가 후, 가성소다, 소석회나 황산 등으로 pH 조정을 행하고, 최후에 유기계 고분자 응집제로 현탁물을 플록화한다. 또 필요에 따라 유기 응결제를 병용할 수도 있다. 유기 응결제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 폴리에틸렌이민, 에틸렌디아민 에피클로로히드린 중축합물, 폴리알킬렌폴리아민, 디알릴디메틸암모늄클로리드나 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 4차 암모늄염을 구성 모노머로 하는 중합체 등, 통상 수처리(막 분리 처리)에서 사용되는 양이온성 유기계 폴리머를 들 수 있다. 또, 유기 응결제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다. 그리고, 유기계 고분자 응집제도 특별히 한정은 없고, 수처리에서 통상 사용되는 고분자 응집제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(메타)아크릴산, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴아미드의 공중합물, 및, 그것들의 알칼리 금속염 등의 음이온계의 유기계 고분자 응집제, 폴리(메타)아크릴아미드 등의 비이온계의 유기계 고분자 응집제, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 혹은 그 4차 암모늄염 등의 양이온성 모노머로 이루어지는 호모 폴리머, 및, 그들 양이온성 모노머와 공중합가능한 비이온성 모노머와의 공중합체 등의 양이온계의 유기계 고분자 응집제를 들 수 있다. 또, 유기계 고분자 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다.

또한, 막 분리 처리에서, 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수로부터 제거해도 된다. 예를 들면, 정밀여과막 또는 한외여과막에 의한 분리 처리에서, 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수로부터 제거해도 된다.

그리고, 탈탄산 처리나, 활성탄 처리 등, 피처리수의 정제 처리를 더 행해도 된다.

또, 필요에 따라, 응결제, 살균제, 소취제, 소포제, 방식제 등을 첨가해도 된다. 또한, 필요에 따라, 자외선 조사, 오존 처리, 생물 처리 등을 병용해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 막 분리 방법에 의하면, 피처리수를 막 분리 처리할 때에, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 억제할 수 있다. 이 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 일례를 도 1의 개략 계통도에 나타낸다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 막 분리 장치(1)는, 반응조(10)와, 피처리수(원수)를 도입하는 펌프 등의 피처리수 도입 수단(11)과, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등의 약품이 유지되는 약품조(12)로부터 반응조(10)로 약품을 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 약품 도입 수단(13)(폴리머 입자 도입 수단)과, 반응조(10)에서 흡착 처리한 피처리수를 배출하는 배출 수단(14)을 갖는다. 그리고, 반응조(10)의 하류측에는, 막 분리 처리 수단(15), 탈탄산 처리 수단(16), 및, 활성탄 처리 수단(17), 역침투막 분리 처리 수단(18)이 차례로 설치되어 있다.

이러한 막 분리 장치(1)에서는, 우선, 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등의 피처리수(원수)가 반응조(10)에 도입된다. 그리고, 약품조(12)에 유지된 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등의 약품이, 약품 도입 수단(13)에 의해 반응조(10)에 도입되어 피처리수에 첨가된다. 그리고, 약품이 첨가된 피처리수는 교반기(19)로 교반되고, 흡착 처리된다. 이어서, 흡착 처리된 피처리수는 배출 수단(14)으로 반응조(10)로부터 배출되고, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(15)에 보내져 막 분리 처리되어 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자가 피처리수로부터 제거된다.

본 발명에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하여 막 오염 물질을 흡착시킨 후에 막 분리 처리 수단(15)으로 막 분리 처리하기 때문에, 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 억제할 수 있다.

이어서, 막 분리 처리된 피처리수는 후단의 탈탄산 처리 수단(16), 및, 활성탄이 충전된 활성탄 처리 수단(17)에 보내져, 탈탄산 처리 및 활성탄 처리된다. 그 후, RO막을 갖는 역침투막 분리 처리 수단(18)에 보내져, RO막에 의한 막 분리 처리가 행해진다. 이 역침투막 분리 처리 수단(18)에 통수하는 피처리수는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하여 막 오염 물질을 흡착시킨 것이며, 또한, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(15)으로 막 분리 처리한 후의 피처리수이므로, 대단히 맑고 깨끗한 것이며, 생물대사물 등의 막 오염 물질의 영향이 큰 RO막의 열화를 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 이온교환 등의 탈이온 처리를 역침투막 분리 처리 수단(18)에서의 막 분리 처리 전 또는 후에 행하면, 순수 또는 초순수를 얻을 수 있어, 막 분리 장치(1)는 순수 제조 장치나 초순수 제조 장치가 된다.

도 1에 도시하는 막 분리 장치에서는, 약품을 반응조(10)에 도입하는 태양의 것을 나타냈지만, 약품은 반응조(10)에 도입하기 전의 피처리수에 첨가하도록 해도 된다. 또, 막 분리 처리 수단(15)으로서 MF막을 나타냈지만, UF막, RO막, 또는, NF막 등이어도 된다. 또한, 상기한 도 1의 막 분리 장치(1)에서는, 막 분리 처리 수단(15)으로 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 제거하도록 했지만, 반응조(10)에서 상기 입자를 침전 처리 또는 가압부상 처리하여 피처리수로부터 제거하도록 해도 된다.

또, 임의의 빈도로, pH11∼14 정도, 바람직하게는 pH12∼13의 세정액으로 분리막을 세정하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 막 오염 물질을 흡착시킨 피처리수를 막 분리 처리하기 때문에, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있다. 그렇지만, 막 분리를 계속하면, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 기인한다고 생각되는 고형물이 막 표면에 부착되기 시작한다. 또한, pH11∼14 정도의 세정액으로 분리막을 세정함으로써, 분리막에 흡착한 상기 고형물을 용해 제거할 수 있으므로, 막 분리 성능의 열화를 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 통상 분리막의 역류 세정(역세정) 등에서 사용되는 pH3∼8 정도의 세정액에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하는 본 발명에서는, 상기 고형물의 제거가 불충분하게 되지만, 상기한 바와 같이, pH11∼14 정도의 고pH의 세정액을 사용함으로써, 효과적으로 상기 고형물을 제거할 수 있다. 또한, 고pH의 세정액으로 세정하는 경우에는, 분리막은 PVDF(폴리불화비닐리덴)막 등의 내알칼리성이 우수한 막인 것이 바람직하다.

pH11∼14의 세정액으로서는, 예를 들면, 수산화나트륨, 차아염소산나트륨 등을, 막 분리 처리한 피처리수에 혼합한 것을 들 수 있고, 예를 들면, 수산화나트륨이면 1∼2중량%, 차아염소산나트륨이면 10∼12중량% 정도가 되도록 피처리수에 혼합한 것을 세정액으로 하는 것이 바람직하다. 또, 세정방법으로서는, 통상의 분리막의 세정에 사용되는 방법이 적용되지만, 구체적으로는, 역세정, 플러싱 및 침지 세정 등을 들 수 있다.

세정의 빈도는 특별히 한정되지 않고 피처리수나 분리막의 성상에 따라 적당하게 설정하면 되지만, 예를 들면, 바람직하게는 5분∼3시간, 특히 바람직하게는 10∼60분간 막 분리 처리하면 막 분리 처리를 중단하고, 그 후 바람직하게는 10∼120초, 특히 바람직하게는 20∼60초간 pH11∼14의 세정액으로 역세정 등의 세정을 하도록 해도 된다. 또한, pH11∼14의 세정액으로 분리막을 세정한 후는, 필요에 따라, 막 분리 처리한 처리수나 산 등을 사용하여, 분리막을 세정 또는 린스함으로써 운전 재개시의 처리수 pH가 지나치게 높아지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이 분리막을 pH11∼14의 세정액으로 세정하는 공정을 갖는 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 일례를 도 2의 개략 계통도에 나타넨다. 또한, 도 1과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명은 일부 생략한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 막 분리 장치(50)는 반응조(10)와, 피처리수(원수)를 도입하는 펌프 등의 피처리수 도입 수단(11)과, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등의 약품이 유지되는 약품조(12)로부터 반응조(10)로 약품을 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 약품 도입 수단(13)(폴리머 입자 도입 수단)과, 반응조(10)에서 흡착 처리한 피처리수를 배출하는 배출 수단(14)을 갖는다. 그리고, 반응조(10)의 하류측에는, 막 분리 처리 수단(15) 및 막 분리 처리 수단(15)에서 막 분리 처리된 피처리수를 저류하는 처리수조(20)가 차례로 설치되어 있다. 또, 처리수조(20)에 저류된 피처리수에 알칼리액(21)을 혼합한 세정액을 막 분리 처리 수단(15)에 도입하는 세정액 도입 수단(22), 및, 처리수조(20)에 저류된 피처리수에 알칼리액(21)을 혼합한 세정액의 pH를 측정하는 pH 측정 수단(23)을 갖는다.

이러한 막 분리 장치(50)에서는, 우선, 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등의 피처리수(원수)가 반응조(10)에 도입된다. 그리고, 약품조(12)에 유지된 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나, 무기 응집제 등의 약품이 약품 도입 수단(13)에 의해 반응조(10)에 도입되어 피처리수에 첨가된다. 그리고, 약품이 첨가된 피처리수는, 교반기(19)로 교반되고, 흡착 처리된다. 이어서, 흡착 처리된 피처리수는, 배출 수단(14)으로 반응조(10)로부터 배출되고, PVDF 제의 MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(15)에 보내져 막 분리 처리되어 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자가 피처리수로부터 제거된다. 본 발명에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하여 막 오염 물질을 흡착시킨 후에 막 분리 처리 수단(15)으로 막 분리 처리하기 때문에, 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 억제할 수 있다. 이어서, 막 분리 처리된 피처리수는 처리수조(20)에 저류된다.

여기에서, 막 분리 처리 수단(15)의 MF막 등의 분리막은, 막 분리 처리에 의해 점차로 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 기인하는 고형물이나 그 밖의 탁질 등의 오염 물질의 부착에 의해, 막 분리 성능이 열화된다. 그래서, 임의의 빈도로, 예를 들면, 14분 정도 막 분리 처리하면, 반응조(10)와 막 분리 처리 수단(15) 사이에 설치된 밸브(30)와, 막 분리 처리 수단(15)과 처리수조(20) 사이에 설치되어 막 분리 처리시에는 열려 있는 밸브(31)를 닫아 막 분리 처리를 중단한다. 그리고, 처리수조(20)와 막 분리 처리 수단(15)을 연결시키는 또 하나의 밸브(32)를 열고, 처리수조(20)에 저류된 피처리수에 알칼리액(21)을 혼합한 pH11∼14의 세정액을 펌프 등의 세정액 도입 수단(22)으로 막 분리 처리 수단(15)에 도입하고, 예를 들면, 1분 정도 분리막을 통과시킴으로써, 분리막을 세정액으로 역세정한다. 또한, 세정액은 막 분리 처리 수단(15)으로부터 밸브(33)를 통하여 막 분리 장치(50) 밖으로 배수로서 배출된다.

그리고, pH11∼14의 세정액에 의한 분리막의 세정이 종료한 후는, 다시, 밸브(30 및 31)를 열고 밸브(32 및 33)을 닫아, 막 분리 처리를 재개한다. 이와 같이, 분리막을 세정함으로써, 분리막에 흡착한 막 오염 물질을 제거할 수 있으므로, 막 분리 성능의 열화를 확실하게 억제할 수 있다.

도 2에 나타내는 막 분리 장치에서는, 세정액으로 역세정 하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 세정액을 분리막의 막 면에 고유속으로 흘려보냄으로써 막 면의 부착물을 제거하는 플러싱이어도 된다. 또, 막 분리 처리 수단(15)으로서 MF막을 나타냈지만, UF막, RO막, 또는, NF막 등이어도 되고, 또한, 이들 막을 조합하여 사용해도 된다.

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 더욱 상세한 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 의해 조금도 한정되지 않는다.

(실시예 1-1)

피처리수로서 흄 물질이나 생물대사물을 함유하는 공업용수를 각각 1000mL 넣은 각 응집 자(jar)에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자(아코젤C, 미츠이사이텍사제)를 아코젤C로 하여 각각 0.5, 1, 2, 4, 10mg/L가 되도록 첨가하여 교반했다.

이어서, 이 입자를 첨가한 피처리수를, 다공판 외경 40mm, 다공판 상부 높이 100mm의 부흐너 깔때기와, 직경 47mm의 미세구멍 0.45㎛의 멤브레인 필터(밀리포어사)를 사용하여, 다공판 위의 공간이 항상 물로 채워진 상태에서 여과하고, 여과량이 500ml가 될 때까지의 시간 T1(초)과, 여과량이 1,000mL가 될 때까지의 시간 T2(초)를 측정하고, 하기 수학식 1로부터 각 농도에서의 MFF값을 구했다. 또한, MFF값이 작을수록, 측정된 피처리수가 맑고 깨끗한 것을 나타낸다. 또, 여과되어 얻어진 피처리수 중, MFF값이 최소값을 나타내는 것에 대하여, 파장 260nm에서의 흡광도(E260: 유기물 농도 지표)도 측정했다. MFF의 최소값 및 MFF의 최소값에서의 E260의 값을 표 1에 나타낸다. 또한, 피처리수로서 사용한 공업용수는 E260=0.298, 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정방법에 의한 탁도=22이었다.

(수학식 1)

MFF=(T2-T1)/T1

(실시예 1-2)

아코젤C 대신, 음이온교환 수지(미츠비시카가쿠사제 WA20, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자)를 사용하고, 음이온교환 수지를 각각 0.5, 1, 2, 4, 10, 20mg/L가 되도록 첨가한 이외는, 실시예 1-1과 동일한 조작을 행했다.

(실시예 1-3)

아코젤C와 함께, 무기 응집제로서 폴리염화알루미늄(PAC)을 첨가한 이외는 실시예 1-1과 동일한 조작을 행했다. 또한, PAC (Al₂O₃로서 10중량%) 폴리염화알루미늄은, 아코젤C의 농도가 낮은 쪽부터 차례로, 0.5, 1.5, 2.5mg/L (Al로서)가 되도록 첨가했다.

(비교예 1-1)

아코젤C 대신, 폴리염화알루미늄을 사용한 이외는, 실시예 1-1과 동일한 조작을 행했다.

(비교예 1-2)

아코젤C와 함께, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 비이온성 폴리머로 이루어지는 입자(아코젤N, 미츠이사이텍사제)를 사용한 이외는 실시예 1-1과 동일한 조작을 행했다.

이 결과, 실시예 1-1∼1-3 및 비교예 1-1∼1-2 모두, 첨가 농도의 증가에 따라 E260 및 MFF가 저하되고, 그리고, 각각 어떤 농도를 초과하면 거의 일정값으로 되었다. 구체적으로는, 무기 응집제만을 사용한 비교예 1-1에서는 MFF값의 최소값은 1.31인 것에 대하여, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용한 실시예 1-1 및 실시예 1-2에서는, 차례로, 1.22, 1.26이며, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가에 의해, 무기 응집제를 첨가한 경우보다도, 피처리수를 현저하게 맑고 깨끗하게 할 수 있었다. 따라서, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가한 후에 피처리수를 막 분리 처리에 사용하면, 피처리수가 보다 맑고 깨끗하므로 막의 오염이 억제되어 막 분리 성능의 열화를 방지할 수 있는 것을 알았다. 그리고, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 및 무기 응집제를 첨가한 실시예 1-3에서는, MFF값은 1.06이며, 특히 효과가 현저했다. 또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 비이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용한 비교예 1-2에서는, MFF값은 높아, 맑고 깨끗한 피처리수는 얻어지지 않았다.

	실시예 1-1	실시예 1-2	실시예 1-3	비교예 1-1	비교예 1-2
E260의 최소치 (-)	0.101	0.108	0.088	0.110	0.178
MFF값의 최소치 (-)	1.22	1.26	1.06	1.31	1.41

(실시예 1-4)

피처리수로서, 실시예 1-1과 동일한 공업용수를 도 1에 도시하는 장치를 사용하여, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자(아코젤C, 미츠이사이텍사제) 및 폴리염화알루미늄(PAC)을, 차례로, 4mg/L, 30mg/L가 되도록 첨가하고 교반하여 응집물을 생성한 후, 이 입자 및 무기 응집제를 첨가한 피처리수를, 0.45㎛의 MF막(아세트산셀룰로스제)으로 고액 분리하여 응집물을 제거하고, 그 후 피처리수를, 역침투막(RO막)에 통수하는 막 분리 처리를 행했다. 이 때의 RO막 간 차압 상승 속도를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 아코젤C의 농도(=4mg/L)는 실시예 1-1에서, 폴리염화알루미늄(PAC)의 농도(=30mg/L)는 비교예 1-1에서, MFF값이 최소값을 나타냈을 때의 농도로 했다.

(비교예 1-3)

아코젤C를 사용하지 않고 폴리염화알루미늄의 농도를 70mg/L로 한 이외는 실시예 1-4와 동일한 조작을 행했다.

이 결과, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하지 않고 무기 응집제만을 사용한 비교예 1-3과 비교하여, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용한 실시예 1-4에서는, RO막 간 차압 상승 속도를 대폭 저감할 수 있고, RO막에 의한 막 분리 처리 전에 피처리수에 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가함으로써, RO막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있는 것을 알았다.

	실시예 1-4	비교예 1-3
RO막간 차압 상승 속도(kPa/Day)	1.4	1.7

(실시예 1-5)

피처리수로서, 실시예 1-1과 같은 공업용수를 도 2에 도시하는 장치를 사용하여, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자(아코젤C, 미츠이사이텍사제) 및 폴리염화알루미늄(PAC)을, 차례로, 2ppm, 30ppm이 되도록 첨가하고 교반하여 응집물을 생성한 후에, 이 입자 및 무기 응집제를 첨가한 피처리수를, 0.1㎛의 MF막(PVDF제)에 14분간 통수하고, 고액 분리하여 응집물을 제거했다. 그 후, MF막에 의한 막 분리 처리를 한 피처리수에 차아염소산을 첨가하여 pH12가 되도록 한 세정액을 사용하여, 유속 2m/day 상기 MF막을 1분간 역세정했다. 이 막 분리 처리 및 역세정의 공정을 연속해서 행하고, 이 때의 MF막 간 차압을 측정했다.

이 결과, 통수 개시 시의 막 간 차압은 27kPa이었지만, 통수 개시로부터 480시간을 경과해도, 막 간 차압은 50kPa 미만으로, 통수량의 저하는 생기지 않고, 막 분리 처리 성능은 열화되지 않았다. 또, 통수 후 480시간 경과후의 FI값은 2.8로, MF막에 손상은 없는 것이 확인되었다. 또한, FI(Fouling Index)값은 JIS K 3802에 나타나 있는 값이며, 주로 역침투막 모듈의 파울링에 관하여 공급수중의 미량의 탁질을 정량화하는, 즉, 공급수의 청징도를 나타내는 지표로, FI=[1-T₀/T₁₅]×[100/15](T₀: 공칭 구멍 직경 0.45㎛의 멤브레인 필터로 시료수를 206kPa의 가압하에서 여과했을 때의, 최초의 500mL를 여과하는데 요한 시간(sec), T₁₅:T₀의 후, 같은 상태에서 15분간(표준값) 계속해서 여과한 후, 시료수를 다시 500mL 여과하는데 요한 시간)으로 표시된다.

(실시예 1-6)

역세정의 세정액으로서, MF막에 의한 막 분리 처리를 한 피처리수에 차아염소산을 첨가하여 pH12가 되도록 한 세정액 대신, MF막에 의한 막 분리 처리를 한 피처리수에 차아염소산을 첨가하여 pH11이 되도록 한 세정액을 사용한 이외는, 실시예 1-5와 동일한 조작을 행했다.

이 결과, 통수 개시 시의 막 간 차압은 20kPa로, 통수 개시로부터 200시간 경과 무렵까지는 막 간 차압은 문제가 없는 값이었다. 그렇지만, 통수 개시로부터 200시간 경과 후는 역세정을 행해도 막 간 차압은 상승하기 시작하여, 통수 420시간 경과후에는 막 간 차압 200kPa이 되었다.

(실시형태 2)

본 실시형태의 막 분리 방법은, 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등의 피처리수에 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하여 흡착 처리한 후에 막 분리 처리하는 막 분리 방법으로서, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 피처리수로의 첨가량을, 흡착 처리 전의 피처리수의 흡광도의 측정결과에 기초하여 제어하는 것이다.

피처리수로서는, 예를 들면, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등, 후단의 막 분리 처리에서 사용하는 막을 오염시키는 물질(막 오염 물질)을 포함하는 물, 구체적으로는, 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수(특히, 공장으로부터의 폐수를 생물 처리한 생물 처리수) 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

피처리수에 첨가하는 입자를 구성하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머는, 예를 들면, 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 및 그것들의 산염, 4차 암모늄기 등의 작용기를 갖는 양이온성 모노머와, 실질적으로 물에 용해되지 않도록 하기 위한 가교제 모노머와의 공중합체이다. 양이온성 모노머의 구체적인 예로서는 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디알릴디메틸 암모늄클로리드 등을 들 수 있다. 가교제 모노머로서는 메틸렌비스아크릴아미드 등의 디비닐모노머를 들 수 있다. 또, 상기 양이온성 모노머와 공중합 가능한 음이온성 또는 비이온성 모노머의 공중합체로 해도 된다. 공중합 시키는 음이온성 모노머의 구체예로서는 (메타)아크릴산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 그것들의 알칼리 금속염 등을 들 수 있지만, 그 함유량은 공중합체가 양이온성 폴리머로서의 성질을 손상시키지 않을 정도로 소량일 필요가 있다. 비이온성 모노머로서는 (메타)아크릴아미드, N이소프로필아크릴아미드, N메틸(NN디메틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메틸 혹은 에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 각 모노머는 1종이어도 복수종이어도 된다. 또한, 디비닐모노머 등의 가교제 모노머량은 전체 모노머에 대하여 0.0001∼0.1몰% 필요하며, 이 양에 의해, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 팽윤도나 수중에서의 입자직경을 조정할 수 있다. 그리고, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로서는, 예를 들면, 아코젤C(미츠이사이텍 가부시키가이샤 제품)가 시판되고 있다. 또, WA20(미츠비시카가쿠사제) 등의 음이온교환 수지를, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로서 사용해도 된다. 또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 평균 입자직경은 특별히 한정되지 않지만, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체 중에서의 평균 입자직경, 즉, 물에서 팽윤하지 않은 상태의 평균 입자직경은 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1∼10㎛이다. 이것은 입자가 작을수록, 피처리수 중에 포함되는 흄 물질 등 막 오염 물질 등의 용해성 유기물의 흡착 효과가 높아지지만, 지나치게 작으면 고액 분리가 곤란해지기 때문이다.

이러한 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머의 입자를 피처리수에 첨가함으로써, 이 입자에 용해성 유기물을 흡착시킬 수 있고, 이 입자는 물에 불용이기 때문에, 입자에 용해성 유기물이 흡착한 응집체를 막 분리 처리함으로써, 입자마다 용해성 유기물을 용이하게 피처리수로부터 분리 제거할 수 있다. 따라서, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머의 입자를 피처리수에 첨가함으로써, 상기 실시형태 1에서 기술한 바와 같이, 종래의 고분자 응집제나 무기 응집제를 사용한 경우와 비교하여, 피처리수를 막 분리 처리할 때에, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있음과 아울러, 무기 응집제를 다량으로 첨가하지 않고, 피처리수로부터 용해성 유기물을 제거할 수 있다.

상기 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 형태에 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 입자 그대로이어도 되고, 또, 수중에 분산된 상태나, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체의 형태로 첨가해도 된다. 어쨌든, 피처리수에 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가함으로써, 피처리수가 흡착 처리되는, 즉, 피처리수가 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자와 접촉하여, 피처리수 중에 포함되는 흄 물질이나 생물대사물 등의 용해성 유기물이 입자에 흡착하도록 하면 된다.

또, 2종 이상의 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가해도 된다. 또한, 상기 입자를 구성하는 양이온성 폴리머는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않기 때문에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자도, 통상의 고분자 응집제와는 달리, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는다. 「실질적으로 물에 용해되지 않는」이란, 수용성의 정도가 수중에서 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로서 존재할 수 있을 정도이면 되고, 구체적으로는, 예를 들면, 30℃에서의 물에 대한 용해성이 0.1g/L 이하 정도이면 된다. 또, 이 입자의 수중에서의 팽윤도는, 물에서 팽윤하지 않았을 때의 입자직경에 대하여 수중에서의 입자직경은 10∼200배 정도이다.

여기에서, 역상 에멀션 액체의 형태로 한 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 대하여 이하에 상세하게 설명하지만, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특수한 것은 아니고, 극히 일반적인 역상(W/O) 에멀션 폴리머이다.

역상 에멀션 액체는 상기 양이온성 폴리머, 물, 탄화수소 액체 및 계면활성제를 함유한다. 그리고, 각 성분의 질량비(%)는 양이온성 폴리머:물:탄화수소 액체:계면활성제=20∼40:20∼40:20∼40:2∼20으로, 양이온성 폴리머와 물의 합계 질량이 양이온성 폴리머와 물과 탄화수소 액체와 계면활성제의 전체 질량에 대하여 40∼60질량%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 역상 에멀션 액체는 양이온성 폴리머의 원료인 양이온성 모노머나 가교제 모노머와, 물, 탄화수소 액체, 계면활성제를 혼합하여 모노머를 중합(유화중합 또는 현탁중합)함으로써 얻어지지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 각종 모노머를 용액중합한 후, 호모지나이저 등으로 분쇄하고, 그 후에 계면활성제 등의 분산제와 함께 탄화수소 액체에 첨가함으로써도 얻어진다.

수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 양에 특별히 제한은 없지만, 피처리수 중에 포함되는 막 오염 물질에 대하여, 1∼50질량% 정도로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 실시형태에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량을 피처리수인 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등의 흡광도에 따라 제어한다. 구체적으로는, 흡착 처리 전에 피처리수의 흡광도를 측정하고, 그 측정결과에 기초하여 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량을 제어한다. 상세하게 설명하면, 우선, 미리 피처리수의 흡광도와, 그 흡광도를 갖는 피처리수를 처리하는데 적합한 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량, 다시 말해, 용해성 유기물을 응집시키기 위하여 충분한 첨가량이며 과잉으로 되지 않는 양의 첨가량과의 관계를 첨가량 제어 정보로서 구해 둔다. 그리고, 수처리(막 분리 처리)할 때 피처리수의 흡광도를 측정하고, 그 흡광도의 측정결과와, 첨가량 보정 정보에 기초하여 입자의 첨가량을 제어한다.

여기에서, 피처리수에 대하여, 파장 200nm∼400nm의 자외부와 파장 500nm∼700nm의 가시부를 각각 1파장 이상 측정한 흡광도와, 용해성 유기물 농도에는 하기 식으로 나타내는 상관관계가 있다.

용해성 유기물 농도=A×[자외부 흡광도-가시부 흡광도]

그리고, 용해성 유기물 농도와, 0.45㎛ 멤브레인 필터를 사용하여 일정량의 시료수를 여과하는데 요하는 시간(이하 「KMF값」이라고 한다.)으로부터 판단한 입자의 최적의 첨가량 사이에는 상관관계가 있다. 따라서, 자외부 및 가시부 흡광도를 각각 1파장 이상 측정함으로써, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 최적 첨가량을 추산할 수 있다.

구체적으로는, 수질이 상이한 피처리수, 예를 들면, 다른 날에 채취한 공업용수 등의 피처리수에 대하여 미리 자 테스트(jar test)를 행하고, 하기 식 (I)에 나타내는 바와 같은 자외부 흡광도와 가시부 흡광도의 차와 입자의 최적 첨가 농도의 관계식 (첨가량 제어 정보)을 구해 둔다. 또한, 식 (I) 중, A∼C는 피처리수의 용해성 유기물의 농도 등 수질에 의존하는 정수이며, E260은 파장 260nm에서의 흡광도, E660은 파장 660nm에서의 흡광도를 나타낸다. 그리고, 수처리 할 때에 피처리수의 흡광도를 측정하고, 흡광도의 측정결과와 하기 식 (I)로부터 입자의 최적 첨가 농도를 구하고, 그 최적 첨가량의 입자를 피처리수에 첨가한다.

수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가 농도

=A×(E260-E660)^B+C (I)

또한, 상기한 예에서는, 첨가량 제어 정보로서 자외부 흡광도와 가시부 흡광도와의 차와 입자의 최적 첨가 농도와의 관계식을 구한 것을 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 임계값 제어로 해도 된다. 임계값 제어로서는 흡광도차가 소정값 a₁ 미만일 때에는 입자의 첨가 농도를 b₁으로 하고, 흡광도차가 소정값 a₁∼a₂일 때에는 입자의 첨가 농도를 b₂로 하고, 흡광도차가 소정값 a₂ 초과일 때에는 입자의 첨가 농도를 b₃로 하는 것 등이 예시되지만, 이것에 한정되지 않는다.

이와 같이, 피처리수에 포함되는 용해성 유기물량에 기초하여, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량을 제어함으로써, 최적의 양의 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가할 수 있으므로, 효율 좋게 피처리수를 처리할 수 있다. 또, 피처리수의 수질이 변동한 경우에 있어서도, 변동한 후의 피처리수의 수질에 따라 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 최적량 첨가하므로, 안정하게 청징도가 높은 처리수를 얻을 수 있다. 여기에서, 일본 특개 2006-272311호 공보에는, 피처리수의 흡광도를 측정하고 그 측정결과에 기초하여 무기 응집제의 첨가량을 제어하는 기술이 개시되어 있다. 그렇지만, 일본 특개 2006-272311호 공보에 기재된 무기 응집제를 첨가하는 방법에서는, 흄 물질이나 플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등, 용해성 유기물의 응집이 불완전하게 되고, 이 용해성 유기물이 막을 오염시켜, 막 여과 유속을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 그리고, 이러한 용해성 유기물의 응집을 충분한 것으로 하기 위하여 무기 응집제를 다량으로 첨가하면, 오니량이 증가해 버린다. 또, 무기 응집제에 의해 막이 오염되어 차압상승을 야기한다고 하는 새로운 문제도 발생해 버린다. 한편, 본 실시형태에 따른 발명은 이들 문제를 해결할 수 있는 것이다.

또한 흡착 처리시에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가해도 된다. 용해성 유기물의 응집제로서 무기 응집제를 첨가함으로서, 용해성 유기물이 응집하여, 용해성 유기물 제거 효과가 증대한다. 또한, 무기 응집제의 첨가는, 막 분리 처리 전이면 되고, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하기 전이어도 후이어도 되고, 또, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자와 동시에 첨가해도 된다. 무기 응집제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염, 염화제2철, 황산제1철 등의 철염 등을 들 수 있다.

무기 응집제의 첨가량에 특별히 한정은 없고, 처리하는 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되고, 피처리수에 대하여 대략 알루미늄 또는 철 환산으로 0.5∼10mg/L이지만, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량과 마찬가지로, 흡착 처리 전의 피처리수의 흡광도의 측정결과 에 기초하여 제어하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 수질이 다른 피처리수, 예를 들면, 다른 날에 채취한 공업용수 등의 피처리수에 대하여 미리 자 테스트를 행하고, 하기 식 (II) 및 (III)에 나타내는 바와 같은 자외부 흡광도와 가시부 흡광도의 차와 입자 및 무기 응집제의 최적 첨가량과의 관계식 (첨가량 제어 정보)을 구해 둔다. 또한, 식 (II) 및 (III) 중, D∼I는 피처리수의 용해성 유기물의 농도 등 수질에 의존하는 정수이다. 그리고, 수처리 할 때에 피처리수의 흡광도를 측정하고, 흡광도와 하기 (II) 및 (III)으로부터 입자 및 무기 응집제의 최적 첨가 농도를 구하고, 그 최적 첨가량의 입자 및 무기 응집제를 피처리수에 첨가한다.

=D×(E260-E660)^E+F (II)

무기 응집제 첨가 농도=G×(E260-E660)^H+I (III)

또한, 피처리수의 유량에 따라, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량이나 무기 응집제의 첨가량을 변동시키도록 해도 된다.

또, 흡착 처리한 후, 막 분리 처리하기 전의 피처리수의 응집상태를 측정하고, 그 응집상태에 따라, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제의 첨가량을 보정하도록 해도 된다. 이것에 의해 극히 양호한 응집 처리를 행할 수 있다. 또한, 응집상태를 측정하는 방법으로서는, 흡착 처리를 행한 피처리수의 응집 입자(플록) 간의 청징도를 검출하는 광 차단식 미립자 센서 또는 광산란식 미립자 센서 등을 사용하는 방법을 들 수 있다. 응집상태에 따라 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제의 첨가량을 보정하는 방법으로서는, 예를 들면, 응집상태로서 탁도를 측량한 경우, 그 탁도 데이터에 기초하여 탁도 J 이상의 경우에 첨가율을 K배, 탁도 L 이상의 경우에 M배 등, 임계값을 두어 상기 식 (I)∼(III)과 같은 첨가량 보정 정보를 보정하는 것이 바람직하다.

막 분리 처리로서는 정밀여과막(MF막), 한외여과막(UF막), 나노여과막(NF막), 또는, 역침투막(RO막) 등을 들 수 있다. 이들 막은 단독으로 1단 이상 사용해도 되고, 또, 예를 들면, MF막 또는 UF막으로 피처리수를 막 분리 처리한 후, RO막으로 막 분리 처리하는 등, 각종 막을 조합시키는 막 분리 처리로 해도 된다. 여기에서, 피처리수인 공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등은, 보통 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물이나, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등의 막 오염 물질을 포함하기 때문에, 막 분리 처리를 하면, 막 오염 물질인 용해성 유기물이 막 표면에 흡착하여 막 분리 성능이 열화되어 버린다고 하는 문제가 있다. 본 발명에서는, 막 분리 처리 전에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하기 때문에, 이 입자에 막 오염 물질인 용해성 유기물이 흡착하여 응집한 후에 막 분리 처리를 하게 된다. 따라서, 막 오염 물질인 용해성 유기물 농도가 낮은 물을 막 분리 처리할 수 있으므로, 막 오염 물질의 막으로의 흡착을 저감할 수 있어, 막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있다.

또, 막 분리 처리 전에, 침전 처리, 가압부상 처리나 여과 등을 행해도 된다. 침전 처리나 가압부상 처리는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제를 피처리수에 첨가 후, 가성소다, 소석회나 황산 등으로 pH 조정을 행하고, 최후에 유기계 고분자 응집제로 현탁물을 플록화한다. 또 필요에 따라 유기 응결제를 병용할 수도 있다. 유기 응결제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 폴리에틸렌이민, 에틸렌디아민에피클로로히드린 중축합물, 폴리알킬렌폴리아민, 디알릴디메틸암모늄클로리드나 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 4차 암모늄염을 구성 모노머로 하는 중합체 등, 통상 수처리(막 분리 처리)에서 사용되는 양이온성 유기계 폴리머를 들 수 있다. 또, 유기 응결제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다. 그리고, 유기계 고분자 응집제도 특별히 한정은 없고, 수처리에서 통상 사용되는 고분자 응집제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(메타)아크릴산, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴아미드의 공중합물, 및, 그것들의 알칼리 금속염 등의 음이온계의 유기계 고분자 응집제, 폴리(메타)아크릴아미드 등의 비이온계의 유기계 고분자 응집제, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 혹은 그 4차 암모늄염 등의 양이온성 모노머로 이루어지는 호모 폴리머, 및, 그들 양이온성 모노머와 공중합 가능한 비이온성 모노머와의 공중합체 등의 양이온계의 유기계 고분자 응집제를 들 수 있다. 또, 유기계 고분자 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 1∼20mg/L이다.

또, 흡착 처리한 뒤, 탈탄산 처리나, 활성탄 처리 등, 피처리수의 정제 처리를 더 행해도 된다. 또, 이온교환 처리 등의 탈이온 처리를 더 가지고 있어도 된다. 이것에 의해, 순수나 초순수를 얻을 수 있다.

여기에서, 본 발명의 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 일례를 도 3의 개략 계통도에 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 막 분리 장치(101)는, 피처리수(공업용수, 시수, 우물물, 하천수, 호소수, 공장폐수 등)를 저류하는 원수조(111)와, 반응조(112)와, 원수조(111)로부터 피처리수를 반응조(112)에 도입하는 펌프 등의 피처리수 도입 수단(113)과, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등의 약품이 유지되는 약품조(114)로부터 반응조(112)에 약품을 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 약품 도입 수단(115)(폴리머 입자 도입 수단)과, 무기 응집제가 유지되는 무기 응집제조(116)로부터 반응조(112)에 무기 응집제를 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 무기 응집제 도입 수단(117)과, 반응조(112)에서 흡착 처리한 피처리수를 배출하는 배출 수단(118)을 갖는다. 그리고, 반응조(112)의 하류측에는, 막 분리 처리 수단(119), 탈탄산 처리 수단(120), 및, 역침투막 분리 처리 수단(121)이 차례로 설치되어 있다. 또한, 원수조(111)에는, 저류된 피처리수의 흡광도를 측정하는 흡광도 측정 수단(131)이 설치되고, 이 흡광도 측정 수단(131)에서 측정된 흡광도 데이터를 받아, 약품조(114)로부터 반응조(112)에 도입하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량, 및, 무기 응집제조(116)로부터 반응조(112)에 도입하는 무기 응집제의 첨가량을 산출하고 첨가량을 제어하는 첨가량 제어 수단(132)이 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 첨가량 제어 수단(132)은, 미리 수질이 상이한 여러 흡광도의 피처리수를 자 테스터로 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 및 무기 응집제를 사용하여 수처리(막 분리 처리)함으로써, 피처리수의 흡광도와 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 최적 첨가량과의 관계를 구한 식을 첨가량 보정 정보로서 갖는다. 그리고, 첨가량 제어 수단(132)에서는, 흡광도 측정 수단(131)에서 측정된 흡광도 데이터와 이 관계식 (첨가량 보정 정보)으로부터 최적 첨가량을 산출하고, 약품 도입 수단(115)으로부터 도입되는 입자의 첨가량을 제어한다. 또, 마찬가지로, 첨가량 제어 수단(132)은 미리 수질이 다른 여러 흡광도의 피처리수를 자 테스터로 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 및 무기 응집제를 사용해서 수처리함으로써, 피처리수의 흡광도와 무기 응집제의 최적 첨가량과의 관계를 구한 식을 첨가량 보정 정보로서 갖는다. 그리고, 첨가량 제어 수단(132)에서는, 흡광도 측정 수단(131)에서 측정된 흡광도 데이터와 이 관계식 (첨가량 보정 정보)으로부터 최적 첨가량을 산출하고, 무기 응집제 도입 수단(117)으로부터 도입되는 무기 응집제의 첨가량을 제어한다.

이러한 막 분리 장치(101)에서는, 원수조(111)에 저류된 피처리수의 흡광도가 흡광도 측정 수단(131)에 의해 측정되고, 흡광도 데이터로서 첨가량 제어 수단(132)에 보내진다. 그리고, 피처리수는 피처리수 도입 수단(113)에 의해 반응조(112)에 도입되고, 약품조(114)에 유지된 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등의 약품이나, 무기 응집제조(116)에 유지된 무기 응집제가 약품 도입 수단(115) 및 무기 응집제 도입 수단(117)에 의해 반응조(112)에 도입되어 피처리수에 첨가된다. 또한, 이 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 및 무기 응집제의 첨가량은 흡광도 측정 수단(131)에 의해 측정된 흡광도 데이터로부터 첨가량 제어 수단(132)에서 산출된 것이며, 산출된 첨가량으로 되도록 첨가량 제어 수단(132)이 약품 도입 수단(115) 및 무기 응집제 도입 수단(117)을 제어하고 있다.

이어서, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자 등이 첨가된 피처리수는 교반기(122)로 교반되고, 흡착 처리된다. 이어서, 흡착 처리된 피처리수는 배출 수단(118)으로 반응조(112)로부터 배출되어, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(119)으로 보내져 막 분리 처리되고 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자가 피처리수로부터 제거된다. 본 발명에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하여 막 오염 물질인 용해성 유기물을 흡착시킨 후에 막 분리 처리 수단(119)으로 막 분리 처리하기 때문에, 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 억제할 수 있다.

이어서, 막 분리 처리된 피처리수는 후단의 탈탄산 처리 수단(120)에 보내져, 탈탄산 처리된다. 그 후, RO막을 갖는 역침투막 분리 처리 수단(121)으로 보내져, RO막에 의한 막 분리 처리가 행해진다. 이 역침투막 분리 처리 수단(121)에 통수하는 피처리수는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 사용하여 막 오염 물질을 흡착시킨 것이며, 또한, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(119)으로 막 분리 처리한 후의 피처리수이므로, 대단히 맑고 깨끗한 것으로, 생물대사물 등의 막 오염 물질의 영향이 큰 RO막의 열화를 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 이온교환 등의 탈이온 처리를 역침투막 분리 처리 수단(121)에서의 막 분리 처리 전 또는 후에 행하면, 순수 또는 초순수를 얻을 수 있어, 막 분리 장치(101)는 순수 제조 장치나 초순수 제조 장치가 된다.

도 3에 나타내는 막 분리 장치에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제 등을 반응조(112)에 도입하는 태양의 것을 나타냈지만, 반응조(112)에 도입하기 전의 피처리수에 첨가하도록 해도 된다. 또, 막 분리 처리 수단(119)으로서 MF막을 나타냈지만, UF막, RO막, 또는, NF막 등이어도 된다. 또한, 상기한 도 3의 막 분리 장치(1)에서는, 막 분리 처리 수단(119)에서 흡착 처리 후의 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 제거하도록 했지만, 반응조(112)에서 입자를 침전 처리 또는 가압부상 처리 등 하여 피처리수로부터 제거하도록 해도 된다. 또, 탈탄산 처리 수단(120)과 역침투막 분리 처리 수단(121) 사이 등에서, 활성탄 처리 등을 더 해도 된다.

또, 예를 들면, 반응조(112) 또는 그 후단에, 반응조(112) 내의 응집상태를 측정할 수 있는 센서(응집 센서 등)를 설치하고, 그 응집상태 측정 데이터에 따라, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제의 첨가량을 보정하도록 하거나, 응집 불량이 발생했을 때에 경보신호를 발신하도록 해도 된다. 또한, 이 응집상태 측정 데이터에 따라 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자나 무기 응집제의 첨가량을 보정하는 제어 수단은 상기 첨가량 제어 수단(132)이 겸하고 있어도 되고, 또한 별도 제어 수단을 설치해도 된다.

이하, 본 실시형태를 실시예 및 비교예에 기초하여 더욱 상세한 설명하지만, 이 실시예에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다.

(실시예 2-1)

5월의 맑은 하늘, 강우에 의해 수질 변동이 생긴 시기(2주간)에, 흄 물질이나 생물대사물을 함유하는 공업용수를 도 3의 막 분리 장치에 통수하고, 원수조(111)의 공업용수의 흡광도 데이터에 기초하여 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자(아코젤C, 미츠이사이텍사제)를 첨가함으로써 처리했다. 통수 시험 중의 원수조(111)에서의 공업용수의 E260, 아코젤C의 첨가 농도, 무기 응집제(PAC)의 첨가 농도, 흡착 처리 후의 공업용수의 KMF값(직경 47㎛의 멤브레인 필터를 사용하여, 진공 흡인 압력 500mmHg에서 여과했을 때의 최초의 500mL 여과시간 및 그 후의 500mL 여과 시간을 더한 것), MF막의 ΔP 상승 속도(MF막 간 차압 상승 속도)를 표 3에 나타낸다.

또한, 흡광도는 S::CAN 센서(S::CAN사제, 셀 폭 35mm)를 사용하여 260nm와 660nm에 대하여 측정했다. 또, 반응조(112)내가 pH6.5가 되도록 pH 조정제로 조정했다. 또, 공업용수의 흡광도 데이터에 따라 첨가량 제어 수단(132)으로 아코젤C의 첨가량을 제어하는 관계식은, 다른 날에 채취한 공업용수에 대하여 아코젤C를 사용하여 미리 자 테스트를 행하고, 자외부 흡광도(E260)와 가시부 흡광도(E660)의 차와 아코젤C의 최적 첨가량과의 관계로부터 구했다. 구한 관계식을 하기 식 (1)에 나타낸다.

아코젤C의 첨가 농도(mg/L)

=25.13×(E260-E660)-1.334 (1)

(실시예 2-2)

아코젤C와 함께, 무기 응집제로서 폴리염화알루미늄(PAC)을 30mg/L 일정하게 되도록 첨가한 이외는 실시예 2-1과 동일한 조작을 행했다. 또한, 이 실시예 2-2나, 이하에 나타내는 실시예 2-3∼4 및 비교예 2-1∼2-2는, 실시예 2-1과 동일한 공업용수를 사용하기 때문에, 실시예 2-1과 병렬하여 행하도록 했다.

(실시예 2-3)

수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 하기 식 (2)에 기초하여, 무기 응집제를 하기 식 (3)에 기초하여 첨가한 이외는 실시예 2-2와 동일한 조작을 행했다. 또한, 식 (2) 및 식 (3)은 다른 날에 채취한 공업용수에 대하여 아코젤C 및 PAC를 사용하여 미리 자 테스트를 행하고, 자외부 흡광도(E260)와 가시부 흡광도(E660)의 차와, 아코젤C 및 PAC의 최적 첨가량과의 관계로부터 구했다.

아코젤C의 첨가 농도(mg/L)

=20.14×(E260-E660)-1.06 (2)

PAC의 첨가 농도(PAC로서 mg/L)

=121.79×(E260-E660)-3.89 (3)

(실시예 2-4)

도 3에 나타내는 막 분리 장치에 있어서, 반응조(112)의 출구 부근에 응집 센서(쿠리타고교제, 쿠리피타리)를 더 설치하여 아코젤C 및 PAC를 첨가함으로써 플록을 형성한 공업용수의 응집도를 측정하고, 아코젤C 및 PAC의 첨가량의 제어를, 식 (2) 및 (3)에서의 제어와 더불어, 플록과 플록 간의 탁도(미응집의 미소 콜로이드에 의한 탁도)가 2도 이상 상승한 경우에 아코젤C 및 PAC의 첨가량을 1.5배 하는 제어로 한 이외는 실시예 2-3과 동일한 조작을 행했다.

(비교예 2-1)

아코젤C 대신 PAC를 사용하고, PAC를 하기 식 (4)에 기초하여 첨가한 이외는, 실시예 2-1과 동일한 조작을 행했다.

PAC의 첨가 농도(PAC로서 mg/L)

=502.6×(E260-E660)-32.7 (4)

(비교예 2-2)

아코젤C의 첨가량을 4mg/L 일정하게 한 이외는 실시예 2-1과 동일한 조작을 행했다.

이 결과, 실시예 2-1은, 비교예 2-1 및 비교예 2-2에 비교하여, MF막 ΔP 상승 속도나 KMF값이 낮아, 막 여과성이 좋은 물이 얻어졌다. 또, 비교예 2-1에서는, PAC의 사용량이 증대하고, 오니의 발생이 증대했다. 그리고, 비교예 2-2에서는 첨가량을 제어하지 않았기 때문에, KFM값이 높아지는 경우가 있었다.

실시예 2-2에서는, 실시예 2-1에 비해 막 여과성이 좋고, PAC를 병용함으로써, 막 여과성이 향상되는 것이 확인되었다. 또, 실시예 2-3에서는, 아코젤 및 PAC의 양쪽 첨가량을 제어했기 때문에, 실시예 2-2에 비해 막 여과성이 더욱 향상되었다. 그리고, 응집상태에 따라 아코젤 및 PAC의 첨가량을 더욱 제어한 실시예 2-4에서는 막 여과성은 실시예 2-1∼3과 비교해도, 더욱 상승했다.

	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	실시예 2-4	비교예 2-1	비교예 2-2
원수E260 (abs./50mm)	0.073~0.463
원수 탁도(도)	0.7~25.6
PAC 첨가농도 (PAC로서 ㎎/L)	0	30	5~35	5~52.5	40~200	0
아코젤C 첨가농도 (㎎/L)	0.5~10.3	0.5~10.3	0.4~8.24	0.4~12.36	0	4
KFM값(g)	87~101	83~92	80~88	80~84	102~113	89~149
MF막 ΔP 상승속도(kPa/d)	0.31	0.20	0.15	0.11	0.38	0.67

(실시형태 3)

본 실시형태의 막 분리 방법은, 피처리수에 응집조제를 첨가하는 응집조제 첨가 공정과, 이 응집조제 첨가 공정 후 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하는 폴리머 입자 첨가 공정과, 이 폴리머 입자 첨가 공정 후 피처리수를 교반하는 교반 공정과, 이 교반 공정 후 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 공정을 갖는 것이다.

우선, 피처리수에 응집조제를 첨가한다(응집조제 첨가 공정). 피처리수로서는, 예를 들면, 탁질, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등을 포함하는 물, 구체적으로는, 공업용수, 시수, 하천수, 호소수, 우물물, 공장폐수(특히, 공장으로부터의 폐수를 생물 처리한 생물 처리수) 등을 들 수 있다. 또한, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등은, 후단에서 막 분리 처리를 행하는 경우에는 막을 오염시키는 물질(막 오염 물질)이 된다.

그리고, 본 발명에서는, 피처리수로서 탁도(탁질(SS)의 양)가 5도 미만, 예를 들면, 0.1도 이상 5도 미만의 물을 사용해도, 적합하게 처리할 수 있다. 탁도가 5도 미만을 유지하고 있는 피처리수도 적합하게 처리하여 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있고, 또, 공업용수, 하천수 등과 같이 통상은 탁도가 높은 피처리수이어도, 수질의 변동 등에 따라, 탁도가 5도 미만이 되는 것에 대해서도, 적합하게 처리할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 탁도는 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정 방법에 의해 요구한 값이다.

응집조제로서는 피처리수의 탁도를 증가시킬 수 있는 것이면 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 벤토나이트나 카올린 등의 탁질이 되는 성분이나, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염, 염화제2철, 황산제1철 등의 철염 등의 무기 응집제를 들 수 있지만, 특별히 무기 응집제가 바람직하다. 무기 응집제는 응집제로서의 기능도 발휘하여, COD 성분이나 탁질을 피처리수로부터 제거할 수 있고, 후단에서 첨가하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자의 첨가량을 저감할 수도 있기 때문이다. 또, 복수종의 응집조제를 병용해도 된다.

응집조제의 첨가량은 특별히 제한은 없지만, 응집조제를 첨가한 후의 피처리수의 탁도가 5도 이상이 되도록 첨가하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 5도∼10도, 바람직하게는 5도∼7도 정도이다.

응집조제 첨가 공정 후, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가한다(폴리머 입자 첨가 공정). 여기에서, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등은 통상의 고분자 응집제나 무기 응집제에서는 응집이 불완전하게 되어 피처리수로 제거하기 어렵다. 그러나, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자(이하 「팽윤성 폴리머 입자」라고 기재하는 경우가 있음)를 첨가함으로써, 양호하게 응집시킬 수 있다.

이 피처리수에 첨가하는 입자를 구성하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머는, 예를 들면, 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 및 그것들의 산염, 4차 암모늄기 등의 작용기를 갖는 양이온성 모노머와, 실질적으로 물에 용해되지 않도록 하기 위한 가교제 모노머와의 공중합체이다. 양이온성 모노머의 구체예로서는 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디알릴디메틸암모늄클로리드 등을 들 수 있다. 가교제 모노머로서는 메틸렌비스아크릴아미드 등의 디비닐모노머를 들 수 있다. 또한 상기 양이온성 모노머와 공중합 가능한 음이온성 또는 비이온성 모노머와의 공중합체로 해도 된다. 공중합 시키는 음이온성 모노머의 구체예로서는 (메타)아크릴산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 그것들의 알칼리 금속염 등을 들 수 있지만, 그 함유량은 공중합체가 양이온성 폴리머로서의 성질을 손상시키지 않을 정도로 소량일 필요가 있다. 비이온성 모노머로서는 (메타)아크릴아미드, N이소프로필아크릴아미드, N메틸(NN디메틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메틸 혹은 에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 각 모노머는 1종이어도 복수종이어도 된다. 또한, 디비닐 모노머 등의 가교제 모노머량은 전체 모노머에 대하여 0.0001∼0.1몰% 필요하며, 이 양에 의해, 팽윤성 폴리머 입자의 팽윤도나 수중에서의 입자직경을 조정할 수 있다. 그리고, 팽윤성 폴리머 입자로서는, 예를 들면, 아코젤C(미츠이사이텍 가부시키가이샤 제품)가 시판되고 있다. 또, WA20(미츠비시카가쿠사제) 등의 음이온교환 수지를 팽윤성 폴리머 입자로서 사용해도 된다. 또, 팽윤성 폴리머 입자의 평균 입자직경은 특별히 한정되지 않지만, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체 중에서의 평균 입자직경, 즉, 물에서 팽윤하지 않은 상태의 평균 입자직경은 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1∼10㎛이다. 이것은, 입자가 작을수록, 피처리수 중에 포함되는 탁질 등의 흡착효과가 높아지는데, 지나치게 작으면 고액 분리가 곤란하게 되기 때문이다.

이와 같이, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머의 입자를 피처리수에 첨가함으로써, 상기 실시형태 1에서 기술한 바와 같이, 종래의 고분자 응집제나 무기 응집제를 사용한 경우와 비교하여, 피처리수를 막 분리 처리할 때, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있다.

상기 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 형태에 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 입자 그대로 이어도 되고, 또, 수중에 분산된 상태나, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체의 형태로 첨가해도 된다. 어쨌든, 피처리수에 팽윤성 폴리머 입자를 첨가함으로써, 피처리수가 팽윤성 폴리머 입자와 접촉하고, 후단의 교반 공정을 거쳐 피처리수 중에 포함되는 탁질 등이 팽윤성 폴리머 입자에 흡착하여 응집하도록 하면 된다.

또, 2종 이상의 팽윤성 폴리머 입자를 피처리수에 첨가해도 된다. 또한, 팽윤성 폴리머 입자를 구성하는 양이온성 폴리머는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않기 때문에, 팽윤성 폴리머 입자도, 일반적인 고분자 응집제와는 달리, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는다. 「실질적으로 물에 용해되지 않는」이란, 수용성의 정도가 수중에서 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로서 존재할 수 있는 정도이면 되고, 구체적으로는, 예를 들면, 30℃에서의 물에 대한 용해성이 0.1g/L 이하 정도이면 된다. 또, 이 입자의 수중에서의 팽윤도는, 물에서 팽윤하지 않았을 때의 입자 직경에 대하여 수중에서의 입자직경은 10∼200배 정도이다.

역상 에멀션 액체는 상기 양이온성 폴리머, 물, 탄화수소 액체 및 계면활성제를 함유한다. 그리고, 각 성분의 질량비(%)는 양이온성 폴리머:물:탄화수소 액체:계면활성제=20∼40:20∼40:20∼40:2∼20이며, 양이온성 폴리머와 물의 합계 질량이 양이온성 폴리머와 물과 탄화수소 액체와 계면활성제의 전체 질량에 대하여 40∼60질량%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 역상 에멀션 액체는 양이온성 폴리머의 원료인 양이온성 모노머나 가교제 모노머와, 물, 탄화수소 액체, 계면활성제를 혼합하여 모노머를 중합(유화중합 또는 현탁중합)함으로써 얻어지지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 각종 모노머를 용액중합한 후, 호모지나이저 등으로 분쇄하고, 그 후, 계면활성제 등의 분산제와 함께 탄화수소 액체에 첨가함으로써도 얻어진다.

팽윤성 폴리머 입자를 피처리수에 첨가할 때는, 입자의 표면적이 큰 것이 바람직하다. 따라서, 상기 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체의 형태인 입자를, 교반하의 물에 첨가하여 입자를 팽윤시킨 상태로 한 후, 피처리수에 첨가하는 것이 바람직하다.

팽윤성 폴리머 입자를 피처리수에 첨가하는 양에 특별히 제한은 없지만, 피처리수 중에 포함되는 탁질이나 막 오염 물질의 총량에 대하여, 1∼50질량% 정도로 하는 것이 바람직하다.

또, 폴리머 입자 첨가 공정과 동시 또는 후단에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 공정을 형성해도 된다. 탁질의 응집제로서 무기 응집제를 첨가함으로써, 탁질이 응집되기 쉬워져, 탁질 제거 효과가 증대한다. 또한, 폴리머 입자 첨가 공정과 동시 또는 후단에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 공정을 설치하는 경우에는 폴리머 입자 첨가 공정 전단에 설치한 응집조제 첨가 공정에서, 응집조제로서 무기 응집제가 아닌 응집조제를 첨가하는 것이 바람직하다. 무기 응집제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염, 염화제2철, 황산제1철 등의 철염 등을 들 수 있다. 또, 무기 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리하는 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 알루미늄 또는 철환산으로 0.5∼10mg/L이다. 또, 피처리수의 성상에 따라 다르지만, 무기 응집제로서 폴리염화알루미늄(PAC)을 사용한 경우, 팽윤성 폴리머 입자 및 무기 응집제를 첨가한 피처리수의 pH를 pH5.0∼7.0 정도로 하면, 응집이 최적으로 된다.

이러한 폴리머 입자 첨가 공정 후, 피처리수를 교반한다(교반 공정). 이것에 의해, 탁질 등을 팽윤성 폴리머 입자에 완전히 흡착시켜 탁질 등을 응집시킨다. 여기에서, 폴리머 입자 첨가 공정 전단에서 응집조제 첨가 공정을 행하지 않는 경우에는, 피처리수의 탁도가 낮을 경우, 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하는 응집조의 벽면이나 후단의 공정에서의 침전조의 벽면 등 계 내에 탁질에 흡착되지 않는 팽윤성 폴리머 입자가 부착되어, 계 내를 오염시키고, 또한 탁질의 응집이 불완전하게 된다. 탁질의 응집이 불완전하게 되면, 맑고 깨끗한 처리수가 얻어지지 않게 되거나, 후단의 막 분리 처리에서 막을 오염시켜 버린다고 하는 문제가 발생한다. 탁질의 응집이 불완전하게 되는 기구는 명확하지 않지만, 다음과 같이 추측된다. 응집조제 첨가 공정을 행하지 않을 경우, 피처리수의 탁도가 낮으면, 탁질에 흡착되지 않은 팽윤성 폴리머 입자가 존재하고, 이것이 응집조나 침전조의 벽면 등 계 내에 부착된다. 그리고, 팽윤성 폴리머가 벽면 등에 부착되면, 부착된 팽윤성 폴리머에 팽윤성 폴리머가 더욱 부착되어 가, 탁질을 흡착하는 팽윤성 폴리머가 부족되어 버려, 탁질의 응집이 불완전하게 된다.

한편, 본 발명에서는, 폴리머 입자 첨가 공정 전단에서 응집조제 첨가 공정을 행하므로, 응집조의 벽면 등의 오염이나, 응집 부족을 억제할 수 있다.

교반 공정 후, 피처리수를 막 분리 처리한다(막 분리 처리 공정). 막 분리 처리로서는, 교반 공정에서 생성한 탁질 등의 응집물을 피처리수로부터 제거할 수 있으면 특별히 한정은 없는데, 정밀여과막(MF막), 한외여과막(UF막), 나노여과막(NF막), 또는, 역침투막(RO막) 등을 들 수 있다. 이들 막 분리 처리는, 단독으로 1단 이상 사용해도 되고, 또, 예를 들면, MF막 또는 UF막으로 피처리수를 막 분리 처리한 후, RO막으로 막 분리 처리하는 등, 각종 막 분리 처리를 조합해도 된다. 여기에서, 막 분리 처리를 행하는 경우, 피처리수인 공업용수, 시수, 하천수, 호소수, 우물물, 공장폐수 등은, 통상 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물이나, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등의 막 오염 물질을 포함하기 때문에, 막 분리 처리를 하면, 막 오염 물질이 막 표면에 흡착되어 막 분리 성능이 열화되어 버린다고 하는 문제가 있다. 본 발명에서는, 막 분리 처리 전에, 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하기 때문에, 이 입자에 막 오염 물질이 흡착되어 응집한 후에 막 분리 처리를 하게 된다. 따라서, 생물대사물 등의 막 오염 물질의 용존 유기물 농도가 낮은 물을 막 분리 처리할 수 있으므로, 막 오염 물질의 막으로의 흡착을 저감할 수 있고, 막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있어, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

또, 막 분리 처리 전에, 침전 처리, 가압부상 처리나 여과 등을 행해도 된다. 침전 처리나 가압부상 처리는 수산화나트륨, 수산화칼슘나 황산 등으로 pH 조정을 행하고, 최후에 유기계 고분자 응집제로 현탁물을 플록화하는 것이 바람직하다. 또 필요에 따라 유기 응결제를 병용할 수도 있다. 유기 응결제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 폴리에틸렌이민, 에틸렌디아민에피클로로히드린 중축합물, 폴리알킬렌폴리아민, 디알릴디메틸암모늄클로리드나 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 4차 암모늄염을 구성 모노머로 하는 중합체 등, 통상 수처리에서 사용되는 양이온성 유기계 폴리머를 들 수 있다. 또, 유기 응결제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다. 그리고, 유기계 고분자 응집제도 특별히 한정은 없고, 수처리에서 통상 사용되는 고분자 응집제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(메타)아크릴산, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴아미드의 공중합물, 및, 그것들의 알칼리 금속염 등의 음이온계의 유기계 고분자 응집제, 폴리(메타)아크릴아미드 등의 비이온계의 유기계 고분자 응집제, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 혹은 그 4차 암모늄염 등의 양이온성 모노머로 이루어지는 호모 폴리머, 및, 그들 양이온성 모노머와 공중합 가능한 비이온성 모노머와의 공중합체 등의 양이온계의 유기계 고분자 응집제를 들 수 있다. 또, 유기계 고분자 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다.

또, 막 분리 처리 후에, 이온교환 처리 등의 탈이온 처리를 더 가지고 있어도 된다. 이것에 의해 순수나 초순수를 얻을 수 있다. 그리고, 탈탄산 처리나 활성탄 처리 등, 피처리수의 정제 처리를 더 행해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 막 분리 방법에 의하면, 피처리수에 응집조제를 첨가한 후, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가한 후 막 분리 처리함으로써, 탁도가 낮은 피처리수도 처리할 수 있어, 응집조의 벽면 등을 오염시키지 않고, 맑고 깨끗한 물을 얻을 수 있다.

이 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 일례를 도 4의 개략 계통도에 나타낸다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 막 분리 장치(201)는 피처리수(원수)를 도입하는 펌프 등의 피처리수 도입 수단(210)과, 원수측으로부터 차례로 제 1 응집조(211)와 제 2 응집조(212)로 이루어지는 응집조(213)와, 응집조제가 유지되는 응집조제조(214)로부터 제 1 응집조(211)에 응집조제를 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 응집조제 도입 수단(215)과, 팽윤성 폴리머 입자가 유지되는 팽윤성 폴리머 입자조(216)로부터 제 2 응집조(212)에 팽윤성 폴리머 입자를 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(217)과, 응집조(213)에서 탁질을 응집시킨 피처리수를 배출하는 배출 수단(218)을 갖는다. 또, 응집조(213)에는, 제 1 응집조(211) 내의 피처리수를 교반하는 교반기(219)와 제 2 응집조(212) 내의 피처리수를 교반하는 교반기(220)가 설치되어 있다. 그리고, 응집조(213)의 하류측에는, 가압 부상 장치(221), 모래 여과 장치(222), 및, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(223)이 차례로 설치되어 있다.

이러한 막 분리 장치(201)에서는, 우선, 공업용수, 시수, 하천수, 호소수, 우물물, 공장폐수 등의 피처리수(원수)가 제 1 응집조(211)에 도입된다. 그리고, 응집조제조(214)에 유지된 응집조제가 응집조제 도입 수단(215)에 의해 제 1 응집조(211)에 도입되어 피처리수에 첨가되고, 이 피처리수는 교반기(219)에 의해 교반된다. 이어서, 피처리수는 제 2 응집조(212)에 도입된다. 그리고, 팽윤성 폴리머 입자조(216)에 유지된 팽윤성 폴리머 입자가, 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(217)에 의해 제 2 응집조(212)에 도입되어 피처리수에 첨가되고, 이 피처리수는 교반기(220)에 의해 교반된다. 이것에 의해, 피처리수가 함유하는 탁질이나 막 오염 물질이 팽윤성 폴리머 입자에 흡착되어 응집하여, 응집물이 형성된다. 다음에 응집물이 형성된 피처리수는, 배출 수단(218)으로 응집조(213)로부터 배출되고, 가압 부상 장치(221), 모래 여과 장치(222), 및, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(223)에 의해 막 분리 처리되고, 응집물이 제거되어, 맑고 깨끗한 처리수가 얻어진다.

본 실시형태에서는, 응집조제를 첨가한 후에 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하므로, 제 2 응집조(212)의 벽면 등의 막 분리 장치(201)의 계 내의 오염을 억제할 수 있고, 또, 탁질의 응집도 충분히 행할 수 있기 때문에, 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다. 또한, 도 4에 나타내는 막 분리 장치에서는, 팽윤성 폴리머 입자를 사용하여 막 오염 물질을 응집시킨 후에 막 분리 처리하기 때문에, 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감해서 막 분리 성능의 열화를 억제하여, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 막 분리 장치에서는, 제 1 응집조(211)와 제 2 응집조(212)로 이루어지는 2조 구조로 했지만, 한쪽 또는 양쪽의 응집조를 배관 내에서 교반하는 구조로 해도 된다. 또, 막 분리 처리 수단(223)으로서 MF막을 나타냈지만, UF막, RO막, 또는, NF막 등이어도 된다.

이하, 본 실시형태를 실시예 및 비교예에 기초하여 더욱 상세히 설명하는데, 이 실시예에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다.

(실시예 3-1)

흄 물질이나 생물대사물을 함유하고, 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정 방법에 의한 탁도가 1.2∼4.8도, 파장 260nm에서의 흡광도(E260: 유기물 농도 지표)가 0.187∼0.345에서 변동하는 공업용수를 피처리수(원수)로 하고, 도 4에 나타내는 응집조·가압 부상 장치·모래 여과 장치·MF막(0.45㎛, 아세트산셀룰로스제)을 갖는 막 분리 처리 수단으로 이루어지는 막 분리 장치를 사용하고, 제 1 응집조에 카올린(키시다카가쿠사제, 300mesh(100%))을, 제 2 응집조에 팽윤성 폴리머 입자(아코젤C, 미츠이사이텍사제)를 첨가하여, 1개월간 수처리를 행했다. 또한, 카올린은, 제 1 응집조에서의 피처리수의 탁질이 5도가 되는 양으로 첨가하고, 또한 아코젤C는 제 2 응집조에서의 피처리수에 대하여 4mg/L가 되는 양을 첨가했다.

수처리를 행한 1개월 동안, 모래 여과한 후의 피처리수에 대하여 TOC 농도 및 탁도를 구하고, 또, MF막으로 처리한 후의 피처리수에 대하여 MFF값을 구했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, TOC 농도는 습식 산화 적외 흡수법에 의해, 탁도는 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정 방법에 의해 구했다. 또한 MFF값은, 다공판 외경 40mm, 다공판 상부 높이 100mm의 부흐너 깔때기와, 직경 47mm의 미세구멍 0.45㎛의 멤브레인 필터(밀리포어사제)를 사용하고, 다공판 위의 공간이 항상 물로 채워진 상태에서 여과하고, 여과량이 500mL가 될 때까지의 시간 T1(초)과, 여과량이 1,000mL가 될 때까지의 시간 T2(초)를 측정하고, 하기 식으로부터 구했다. 또한, MFF값이 작을수록, 측정된 피처리수가 맑고 깨끗한 것을 나타낸다. 또한, 1개월간 수처리를 행한 후의 막 분리 장치 내의 벽면을 육안으로 관찰했다.

MFF=(T2-T1)/T1

(실시예 3-2)

카올린 대신, 공업용 폴리염화알루미늄(PAC)을 사용하고, 제 1 응집조에서의 피처리수에 대하여 30mg/L가 되는 양의 PAC를 첨가한 이외는 실시예 3-1과 동일한 조작을 행했다.

(비교예 3-1)

카올린을 첨가하지 않은 이외는 실시예 3-1과 동일한 조작을 행했다.

이 결과, 실시예 3-1 및 실시예 3-2에서는, 제 2 응집조의 벽면 등 막 분리 장치 내에는 팽윤성 폴리머 입자가 부착되어 있지 않고, 제 2 응집조는 오염되어 있지 않았다.

또, 실시예 3-1 및 실시예 3-2에서는, 모래 여과 후의 피처리수의 TOC 농도 및 탁도를 낮은 값으로 유지할 수 있었다. 따라서, 팽윤성 폴리머 입자에 의해 탁질의 응집이 양호하게 계속해서 행해진 것이 확인되었다.

또한, 실시예 3-1 및 실시예 3-2에서는, MF막 처리 후의 피처리수의 MFF값도 낮은 값으로 유지할 수 있고, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수가 확실하게 얻어진 것이 확인되었다. 또한, 1개월 통수 후에도 MF막은 오염되지 않았다.

한편, 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하는 전단에서 응집조제를 첨가하지 않은 비교예 3-1에서는, 제 2 응집조의 벽면은 팽윤성 폴리머 입자가 부착되어 있었다. 또, 모래 여과 후의 피처리수의 TOC 농도 및 탁도나 MF막 처리 후의 피처리수의 MFF값은 실시예 3-1 및 실시예 3-2와 비교하여, 높아지는 경우가 있었다. 따라서, 팽윤성 폴리머 입자가 응집조의 벽면에 부착함으로써, 탁질의 응집이 불충분하게 되는 경우가 있어, MF막 처리 후의 처리수로서 맑고 깨끗한 것을 계속해서 얻을 수는 없었다. 또, MF막도 오염되어 있었다.

	실시예 3-1	실시예 3-2	비교예 3-1
원수E260 (abs./50mm)	0.187~0.345
원수 탁도(도)	1.2~4.8
제 2 응집조의 오염	없음	없음	있음
모래 여과 후의 피처리수 TOC(㎎/L)	0.55~0.71	0.49~0.58	0.56~0.88
모래 여과 후의 피처리수 탁도(도)	0.01~0.13	0.01~0.09	0.01~1.89
MF 막 처리 후의 피처리수 MFF값(-)	1.08~1.23	1.09~1.19	1.13~1.77

(실시형태 4)

본 발명의 막 분리 방법은, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 폴리머 입자 첨가 공정과, 이 폴리머 입자 첨가 공정의 후에 피처리수를 10초 이하로 교반하는 교반 공정과, 이 교반 공정 후의 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 공정을 갖는 것이다.

우선, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가한다(폴리머 입자 첨가 공정).

피처리수로서는, 예를 들면, 탁질, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등을 포함하는 물, 구체적으로는, 공업용수, 시수, 하천수, 호소수, 우물물, 공장폐수(특히, 공장으로부터의 폐수를 생물 처리한 생물 처리수) 등을 들 수 있다. 또한, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등은, 후단에서 막 분리 처리를 행하는 경우에는 막을 오염시키는 물질(막 오염 물질)이 된다. 여기에서, 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물, 또는, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등은, 통상의 고분자 응집제나 무기 응집제에서는 응집이 불완전하게 되어 피처리수로부터 제거하기 어렵다. 그러나, 본 발명에서는, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자(이하 「팽윤성 폴리머 입자」라고 기재하는 경우가 있음)를 첨가함으로써, 양호하게 응집시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에서는, 피처리수(원수)로서 탁도(탁질(SS)의 양)이 0.1∼30도의 물을 사용해도, 맑고 깨끗한 물, 예를 들면, 탁도가 0.0∼1.0도의 처리수를 얻을 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 탁도는 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정 방법에 의해 구한 값이다.

이 피처리수에 첨가하는 입자를 구성하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머는, 예를 들면, 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 및 그것들의 산염, 4차 암모늄기 등의 작용기를 갖는 양이온성 모노머와, 실질적으로 물에 용해하지 않도록 하기 위한 가교제 모노머와의 공중합체이다. 양이온성 모노머의 구체예로서는 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 산염 혹은 그 4차 암모늄염, 디알릴디메틸암모늄클로리드 등을 들 수 있다. 가교제 모노머로서는 메틸렌비스아크릴아미드 등의 디비닐 모노머를 들 수 있다. 또, 상기 양이온성 모노머와 공중합가능한 음이온성 또는 비이온성 모노머와의 공중합체로 해도 된다. 공중합 시키는 음이온성 모노머의 구체예로서는 (메타)아크릴산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 그것들의 알칼리 금속염 등을 들 수 있지만, 그 함유량은 공중합체가 양이온성 폴리머로서의 성질을 손상시키지 않을 정도로 소량일 필요가 있다. 비이온성 모노머로서는 (메타)아크릴아미드, N이소프로필아크릴아미드, N메틸(NN디메틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메틸 혹은 에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 각 모노머는 1종이어도 복수종이어도 된다. 또한, 디비닐 모노머 등의 가교제 모노머량은 전체 모노머에 대하여 0.0001∼0.1몰% 필요하며, 이 양에 의해, 팽윤성 폴리머 입자의 팽윤도나 수중에서의 입자직경을 조정할 수 있다. 그리고, 팽윤성 폴리머 입자로서는, 예를 들면, 아코젤C(미츠이사이텍 가부시키가이샤제)가 시판되고 있다. 또, WA20(미츠비시카가쿠사제) 등의 음이온 교환 수지를, 팽윤성 폴리머 입자로서 사용해도 된다. 또한 팽윤성 폴리머 입자의 평균 입자직경은 특별히 한정되지 않지만, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 형상의 분산 액체 중에서의 평균 입자직경, 즉, 물에서 팽윤하지 않은 상태의 평균 입자직경은 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1∼10㎛이다. 이것은, 입자가 작을수록, 피처리수 중에 포함되는 탁질 등의 흡착효과가 높아지는데, 지나치게 작으면 고액 분리가 곤란하게 되기 때문이다.

이와 같이, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머의 입자를 피처리수에 첨가함으로써, 상기 실시형태 1에서 말한 바와 같이, 종래의 고분자 응집제나 무기 응집제를 사용한 경우와 비교하여, 피처리수를 막 분리 처리할 때, 피처리수에 포함되는 막 오염 물질의 막 표면으로의 흡착을 저감하여 막 분리 성능의 열화를 저감할 수 있다.

상기 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 형태에 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 입자 그대로이어도 되고, 또한 수중에 분산된 상태나, 역상 에멀션 액체나 서스팬션 상의 분산 액체의 형태로 첨가해도 된다. 어쨌든, 피처리수에 팽윤성 폴리머 입자를 첨가함으로써, 피처리수가 팽윤성 폴리머 입자와 접촉하고, 후단의 교반 공정을 거쳐 피처리수 중에 포함되는 탁질 등이 팽윤성 폴리머 입자에 흡착되어 응집하도록 하면 된다.

또, 2종 이상의 팽윤성 폴리머 입자를 피처리수에 첨가해도 된다. 또한, 팽윤성 폴리머 입자를 구성하는 양이온성 폴리머는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않기 때문에, 팽윤성 폴리머 입자도, 일반적인 고분자 응집제와는 달리, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는다. 「실질적으로 물에 용해되지 않는」이란, 수용성의 정도가 수중에서 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로서 존재할 수 있을 정도이면 되고, 구체적으로는, 예를 들면, 30℃에서의 물에 대한 용해성이 0.1g/L 이하 정도이면 된다. 또, 이 입자의 수중에서의 팽윤도는 물에서 팽윤하지 않았을 때의 입자직경에 대하여 수중에서의 입자직경은 10∼200배 정도이다.

여기에서, 역상 에멀션 액체의 형태로 한 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자에 대해서 이하에 상세하게 설명하지만, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특수한 것이 아니고, 극히 일반적인 역상(W/O) 에멀션 폴리머이다.

역상 에멀션 액체는 상기 양이온성 폴리머, 물, 탄화수소 액체 및 계면활성제를 함유한다. 그리고, 각 성분의 질량비(%)는 양이온성 폴리머:물:탄화수소 액체:계면활성제=20∼40:20∼40:20∼40:2∼20이고, 양이온성 폴리머와 물의 합계 질량이 양이온성 폴리머와 물과 탄화수소 액체와 계면활성제의 전체 질량에 대하여 40∼60질량%로 하는 것이 바람직하다.

또, 계면활성제로서는, 예를 들면, HLB(친수친유 밸런스)가 7∼10이고, 탄소수 10∼20의 고급 지방족 알코올의 폴리옥시에틸렌에테르, 혹은, 탄소수 10∼22의 고급 지방산의 폴리옥시에틸렌에스테르를 들 수 있다. 전자의 예로서는 라우릴알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 올레일알코올 등의 폴리옥시에틸렌(EO 부가 몰수=3∼10)에테르를 들 수 있다. 후자의 예로서는 라우르산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 등의 폴리옥시에틸렌(EO 부가 몰수=3∼10) 에스테르를 들 수 있다.

또한, 역상 에멀션 액체는 양이온성 폴리머의 원료인 양이온성 모노머나 가교제 모노머와, 물, 탄화수소 액체, 계면활성제를 혼합하여 모노머를 중합(유화중합 또는 현탁중합)함으로써 얻어지는데, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 각종 모노머를 용액중합한 후, 호모지나이저 등으로 분쇄하고, 그 후, 계면활성제 등의 분산제와 함께 탄화수소 액체에 첨가함으로써도 얻어진다.

또, 폴리머 입자 첨가 공정가 동시 또는 전단에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 공정을 설치해도 된다(무기 응집제 첨가 공정). 탁질 등의 응집제로서 무기 응집제를 첨가함으로써, 탁질 등이 응집하기 쉬워져, 탁질 등의 제거효과가 증대한다.

이들 공정에서 첨가하는 무기 응집제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등의 알루미늄염, 염화제2철, 황산제1철 등의 철염 등을 들 수 있다. 또, 무기 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리하는 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 알루미늄 또는 철환산으로 0.5∼10mg/L이다. 또, 피처리수의 성상에 따라 다르지만, 무기 응집제로서 폴리염화알루미늄(PAC)을 사용한 경우, 팽윤성 폴리머 입자 및 무기 응집제를 첨가한 피처리수의 pH를 pH5.0∼7.0 정도로 하면, 응집이 최적으로 된다.

폴리머 입자 첨가 공정 후, 피처리수를 교반한다(교반 공정). 이것에 의해, 탁질 등을 팽윤성 폴리머 입자에 완전히 흡착시키고 탁질 등을 응집시켜 응집물을 형성한다. 본 발명의 막 분리 방법에서는, 교반시간은 10초 이하이다. 교반시간의 하한은 응집물을 형성할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.1∼10초, 바람직하게는 1∼5초이다.

폴리머 입자 첨가 공정에서 첨가하는 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자로의 탁질이나 막 오염 물질의 흡착이 빨라 응집물을 형성하는 속도가 빠르기 때문에, 본 발명에서는, 10초 이하라는 단시간의 교반으로 충분히 응집할 수 있어, 조대하고 강고한 응집물을 형성할 수 있다. 따라서, 후단의 막 분리 처리 공정에서, 응집물이 빠져나가지 않고, 탁질이나 막 오염 물질 등을 응집물로서 제거할 수 있으므로, 탁도 등이 낮아 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

이와 같이, 교반시간이 10초로 짧으므로, 교반기로서 라인 믹서(배관 혼합기)를 사용해도, 라인은 짧기 때문에 설비의 설치면적은 비교적 작아, 막 분리 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 여기에서, 피처리수에 무기 응집제나 고분자 응집제를 첨가한 후, 피처리수를 교반하여 피처리수에 포함되는 탁질 등을 무기 응집제 등에 흡착시켜서 탁질등을 응집시켜 응집물을 형성한 후, 막 분리 처리하는 방법에서는, 보다 맑고 깨끗한 처리수를 얻기 위해서는, 응집물을 조대화하여 견고하게 하는 것이 필요하다. 그리고, 응집물의 조대화나 강도에는, 무기 응집제 등을 첨가한 후의 교반시간이나 교반강도가 크게 영향을 미친다. 예를 들면, 교반시간이 짧은 경우에는, 탁질 등의 응집이 불충분하게 되어 응집물이 조대화하지 않고, 강도도 약하기 때문에, 후단의 고액 분리 처리에서 응집물을 포획할 수 없어, 처리수에 탁질 등이 잔류하여 맑고 깨끗하게 되지 않는다. 또, 막을 오염한다고 하는 문제도 발생한다. 예를 들면, 피처리수가 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물이나, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등, 막을 오염하는 막 오염 물질을 포함하는 경우에, 응집이 불충분하게 되어 막을 오염한다고 하는 문제가 특히 현저하게 된다. 따라서, 맑고 깨끗한 처리수를 얻기 위해서, 통상 교반은 장시간, 구체적으로는 5∼15분간 정도로 GT값이 300000 이상이 되도록 하여 행해지고 있다. 그리고, 예를 들면, 라인 믹서를 사용하여 교반을 행하는 경우, 장시간 교반하기 위해서는 라인을 길게 하는 것이 필요하므로, 설비의 설치 면적이 커져 버리는 문제가 생긴다. 그렇지만, 본 발명에서는, 10초 이하라고 하는 단시간의 교반으로 충분히 응집할 수 있고, 조대하고 강고한 응집물을 형성할 수 있기 때문에, 라인 믹서 등을 사용해도 설비의 소형화를 도모할 수 있다.

교반기로서는 상기한 라인 믹서 외에, 와류 펌프 등을 들 수 있다. 또한, 종래 라인 믹서를 사용하고 있는 막 분리 방법도 있지만, 교반시간이 짧은 경우, 예를 들면, 탁도 0.0∼1.0도의 맑고 깨끗한 처리수는 얻어지지 않고, 얻어지는 처리수의 청징도와, 단시간의 교반은 양립할 수 없었다.

또, 교반 공정의 교반강도의 지표가 되는 GT값은 100000∼300000인 것이 바람직하다. 여기에서, GT값은 하기에서 정의되는 값이다.

GT값: G값과 T값의 승수

G값: 교반날개의 에너지 소비율 ε₀(erg/cm³·sec)를 물의 점성 계수(μ)로 나눈 값의 평방근이며, 단위는 S^-1(1/sec)₀ G= √(ε₀/μ)

T값: 교반시간(sec)

폴리머 입자 첨가 공정 전후에 무기 응집제 첨가 공정을 설치하는 경우에는, 각각의 공정 후에, 교반 공정을 형성해도 된다. 또한, 무기 응집제 첨가 공정의 후에 설치하는 교반 공정은 상기한 것과 동일한 방법을 채용할 수 있다.

교반 공정 후, 피처리수를 막 분리 처리한다(막 분리 처리 공정). 막 분리 처리로서는, 교반 공정에서 생성한 탁질 등의 응집물을 피처리수로 제거할 수 있으면 특별히 한정은 없지만, 정밀여과막(MF막), 한외여과막(UF막), 나노여과막(NF막), 또는, 역침투막(RO막) 등을 들 수 있다. 이들 막 분리 처리는, 단독으로 1단 이상 사용해도 되고, 또, 예를 들면, MF막 또는 UF막으로 피처리수를 막 분리 처리한 후, RO막으로 막 분리 처리하는 등, 각종 막 분리 처리를 조합해도 된다. 여기에서, 막 분리 처리를 행하는 경우, 피처리수인 공업용수, 시수, 하천수, 호소수, 우물물, 생물 처리수 등은, 통상 흄산·플빅산계 유기물, 조류 등이 생산하는 당 등의 생물대사물이나, 계면활성제 등의 합성 화학물질 등의 막 오염 물질을 포함하기 때문에, 막 분리 처리를 하면, 막 오염 물질이 막 표면에 흡착되어 막 분리 성능이 열화되어 버린다고 하는 문제가 있다. 본 발명에서는, 막 분리 처리 전에, 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하기 때문에, 이 입자에 막 오염 물질이 흡착되어 응집한 후에 막 분리 처리를 하게 된다. 따라서, 생물대사물 등의 막 오염 물질의 용존 유기물 농도가 낮은 물을 막 분리 처리할 수 있으므로, 막 오염 물질의 막으로의 흡착을 저감할 수 있고, 막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있어, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

또, 막 분리 처리 전이나 후에, 침전 처리, 가압부상 처리나 여과 등을 행해도 된다. 침전 처리나 가압부상 처리는, 무기 응집제 등을 피처리수에 첨가 후, 가성소다, 소석회나 황산 등으로 pH 조정을 행하고, 최후에 유기계 고분자 응집제로 현탁물을 플록화한다. 또 필요에 따라 유기 응결제를 병용할 수도 있다. 유기 응결제는 특별히 한정은 없고, 예를 들면, 폴리에틸렌이민, 에틸렌디아민에피클로로히드린 중축합물, 폴리알킬렌폴리아민, 디알릴디메틸암모늄클로리드나 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트의 4차 암모늄염을 구성 모노머로 하는 중합체 등, 통상 수처리에서 사용되는 양이온성 유기계 폴리머를 들 수 있다. 또, 유기응결제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 피처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다. 그리고, 유기계 고분자 응집제도 특별히 한정은 없고, 수처리에서 통상 사용되는 고분자 응집제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(메타)아크릴산, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴아미드의 공중합체, 및, 그것들의 알칼리 금속염 등의 음이온계의 유기계 고분자 응집제, 폴리(메타)아크릴아미드 등의 비이온계의 유기계 고분자 응집제, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 혹은 그 4차 암모늄염, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 혹은 그 4차 암모늄염 등의 양이온성 모노머로 이루어지는 호모 폴리머, 및, 그들 양이온성 모노머와 공중합가능한 비이온성 모노머의 공중합체 등의 양이온계의 유기계 고분자 응집제를 들 수 있다. 또, 유기계 고분자 응집제의 첨가량에도 특별히 한정은 없고, 처리수의 성상에 따라 조정하면 되는데, 피처리수에 대하여 대략 고형분으로 0.01∼10mg/L이다.

또, 막 분리 처리 후에, 이온교환 처리 등의 탈이온 처리를 더 가지고 있어도 된다. 이것에 의해, 순수나 초순수를 얻을 수 있다. 그리고, 탈탄산 처리나, 활성탄 처리 등, 피처리수의 정제 처리를 더 행해도 된다.

또, 필요에 따라, 응결제, 살균제, 소취제, 소포제, 방식제 등을 첨가해도 된다.

또, 필요에 따라, 자외선 조사, 오존 처리, 생물 처리 등을 병용해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 막 분리 방법에 의하면, 피처리수를 응집 처리할 때의 교반시간이 10초 이하로 짧고, 예를 들면, GT값은 100000∼300000 정도로 낮음에도 불구하고, 탁질 등을 충분히 응집시킬 수 있어, 고액 분리 처리에 의해 탁질 등이 낮아, 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다. 그리고, 교반시간이 짧으므로, 라인 믹서를 교반기로서 사용한 경우에도, 설치면적은 비교적 작아, 막 분리 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 막 오염 물질도 충분히 응집시킬 수 있으므로, 고액 분리 처리로서 막 분리 처리한 경우에 막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있어, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

이 막 분리 방법을 사용한 막 분리 장치의 일례를 도 5의 개략계통도에 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이 막 분리 장치(301)는, 피처리수(원수)를 저류하는 원수조(311)와, 피처리수를 송액하는 펌프와, 무기 응집제가 유지되는 무기 응집제조(312)로부터 피처리수에 무기 응집제를 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 무기 응집제 도입 수단(313)과, 팽윤성 폴리머 입자가 유지되는 팽윤성 폴리머 입자조(314)로부터 피처리수에 팽윤성 폴리머 입자를 도입하는 펌프 등으로 이루어지는 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(315)과, 무기 응집제 및 팽윤성 폴리머 입자가 도입된 피처리수를 교반하여 탁질 등을 응집시키는 라인 믹서(316)를 갖는다. 그리고, 라인 믹서(316)의 하류측에는, 모래 여과 장치(321) 및 MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(322)이 차례로 설치되어 있다. 또한, 원수조(311), 라인 믹서(316), 모래 여과 장치(321) 및 막 분리 처리 수단(322)은, 파이프에 의해 차례로 접속되고 있고, 라인 믹서(316)는 라인 믹서(316)에 피처리수를 도입하는 파이프와 동일한 구경의 파이프와, 이 파이프 속에 배치된 교반날개로 구성되어 있다.

이러한 막 분리 장치(301)에서는, 우선, 공업용수, 시수, 하천수, 호소수, 우물물, 공장폐수 등의 피처리수(원수)가 원수조(311)에 도입된다. 이어서, 원수조(311)에 도입된 피처리수는 펌프에 의해 라인 믹서(316)에 송액된다. 그리고, 라인 믹서(316)에 송액되는 파이프 내에, 무기 응집제조(312)에 유지된 무기 응집제가 무기 응집제 도입 수단(313)에 의해 주입되어 피처리수에 첨가된다. 다음에, 라인 믹서(316)에 송액되는 파이프 내에, 팽윤성 폴리머 입자조(314)에 유지된 팽윤성 폴리머 입자가 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(315)에 의해 주입되어 피처리수에 첨가된다. 그리고, 무기 응집제 및 팽윤성 폴리머 입자가 첨가된 피처리수는 라인 믹서(316)에 의해 0.1∼10초 정도 교반된다. 이것에 의해, 피처리수가 함유하는 탁질이나 막 오염 물질이 팽윤성 폴리머 입자나 무기 응집제에 흡착되어 응집하고, 응집물이 형성된다. 다음에 응집물이 형성된 피처리수는 모래 여과 장치(321), 및, MF막을 갖는 막 분리 처리 수단(322)에 의해 고액 분리 처리되고, 응집물이 제거되어, 맑고 깨끗한 처리수가 얻어진다.

본 실시형태에서는, 피처리수를 응집 처리 할 때의 교반시간이 10초 이하로 짧음에도 불구하고 탁질 등을 충분히 응집시킬 수 있어, 고액 분리 처리에 의해 탁질 등이 낮아, 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다. 그리고, 교반시간이 짧기 때문에, 라인이 짧은 라인 믹서(316)를 교반기로서 사용할 수 있으므로, 막 분리 장치(301)의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 막 오염 물질도 충분히 응집시킬 수 있으므로, MF막의 분리 성능의 열화를 억제할 수 있어, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

또한, 도 5에 나타내는 막 분리 장치에서는, 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(315)의 상류측에 무기 응집제 도입 수단(313)을 설치했지만, 무기 응집제 도입 수단(313)은 설치하지 않아도 되고, 또한 무기 응집제 도입 수단(313)을 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(315)의 후단에서 형성해도 된다. 그리고, 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단(315)이 무기 응집제 도입 수단(313)을 겸하도록 해도 된다.

또, 라인 믹서(316)를 교반기로서 사용했지만, 와류펌프 등 그 밖의 교반기를 사용해도 된다. 또, 막 분리 처리 수단(322)으로서 MF막을 나타냈지만, UF막, RO막, 또는, NF막 등이어도 된다.

(실시예 4-1)

흄 물질이나 생물대사물을 함유하고, 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정방법에 의한 탁도가 0.8∼10.8도, 파장 260nm에서의 흡광도(E260: 유기물 농도 지표)가 0.157∼0.300에서 변동하는 공업용수를 피처리수(원수)로 하고, 도 5에 나타내는 원수조·라인 믹서·모래 여과 장치·MF막(0.45㎛, 아세트산셀룰로스제)을 갖는 막 분리 처리 수단으로 이루어지는 막 분리 장치를 사용하여, 라인 믹서의 전단의 파이프에 차례로 폴리염화알루미늄(PAC) 및 팽윤성 폴리머 입자(아코젤C, 미츠이사이텍사제)를 도입하고, 19일간 수처리를 행했다. 또한, PAC는 피처리수에 대하여 30mg/L가 되는 양을 첨가하고, 또한 아코젤C는 피처리수에 대하여 4mg/L가 되는 양을 첨가했다. 또, 피처리수가 라인 믹서로 교반되는 시간은 4초이며, 이 교반시의 GT값은 200000이었다.

수처리를 행한 19일 간, 모래 여과한 후의 피처리수에 대하여 TOC 농도 및 탁도를 구하고, 또한 MF막으로 처리한 후의 피처리수에 대하여 MFF값을 구했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, TOC 농도는 습식 산화 적외 흡수법에 의해, 탁도는 카올린 표준액을 사용한 투과광 측정 방법에 의해 구했다. 또한 MFF값은 다공판 외경 40mm, 다공판 상부 높이 100mm의 부흐너 깔때기와, 직경 47mm의 미세구멍 0.45㎛의 멤브레인 필터(밀리포어사)를 사용하여, 다공판 위의 공간이 항상 물로 채워진 상태에서 여과하고, 여과량이 500mL가 될 때까지의 시간 T1(초)과, 여과량이 1,000mL가 될 때까지의 시간 T2(초)를 측정하고, 하기 식으로부터 구했다. 또한, MFF값이 작을수록, 측정된 피처리수가 맑고 깨끗한 것을 나타낸다.

MFF=(T2-T1)/T1

(실시예 4-2)

교반기의 GT값을 각각 10000∼1000000로 한 이외는 실시예 4-1과 동일한 조작을 행했다. 또한, G값은 20000으로 일정하게 하고, 교반시간을 변화시켰다. GT값 에 대한 MFF값의 평균값을 플롯한 도면을 도 6에 나타낸다.

(비교예 4-1)

아코젤C를 첨가하지 않은 이외는 실시예 4-1과 동일한 조작을 행했다.

(비교예 4-2)

라인 믹서 대신 교반기를 갖는 응집조를 설치한 막 분리 장치를 사용한 이외는 실시예 4-1과 동일한 조작을 행했다. 또한, 피처리수가 응집조에서 교반되는 시간은 800초이며, 이 응집조에서의 교반시의 GT값은 800000이었다. 또, 응집조를 설치함으로써, 막 분리 장치의 설치면적은 배 이상으로 되었다.

이 결과, 실시예 4-1에서는, 모래 여과 후의 피처리수의 TOC 농도 및 탁도를 낮은 값으로 유지할 수 있었다. 따라서, 교반시간이 짧음에도 불구하고, 팽윤성 폴리머 입자에 의해 탁질의 응집이 양호하게 계속해서 행해진 것이 확인되었다.

또한, 실시예 4-1에서는, MF막 처리 후의 피처리수의 MFF값도 낮은 값으로 유지할 수 있어, 계속해서 맑고 깨끗한 처리수가 얻어진 것이 확인되었다. 또한, 19일간 통수 후도 MF막은 오염되지 않았다.

그리고, 교반시간이 길어져 GT값이 높아진 비교예 4-2와 동일한 정도의 TOC 농도, 탁도 및 MFF값의 처리수가 실시예 4-1에서도 얻어졌다. 따라서, 실시예 4-1은 교반시간이 짧아도 탁질 등의 응집이 충분히 행해진 것이 확인되었다. 또한, 이것은 도 6의 결과에서도 알 수 있다.

한편, 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하지 않은 비교예 4-1에서는, 모래 여과 후의 피처리수의 TOC 농도 및 탁도는, 실시예 4-1과 비교하여, 현저히 높고, 또, MF막처리 후의 피처리수의 MFF값은 실시예 4-1과 비교하여 높아지는 경우가 있었다. 따라서, 팽윤성 폴리머 입자를 첨가하지 않는 경우에는, 4초, GT값 200000의 교반에서는 탁질 등의 응집이 불충분하게 되어, MF막 처리 후의 처리수로서 맑고 깨끗한 것을 계속해서 얻을 수 없는 것이 확인되었다. 또, MF막도 오염되어 있었다.

	실시예 4-1	비교예 4-1	실시예 4-2
원수E260 (abs./50mm)	0.157~0.300
원수 탁도(도)	0.8~10.8
모래 여과 후의 피처리수 TOC(㎎/L)	0.45~0.75	0.88~2.77	0.55~0.73
모래 여과 후의 피처리수 탁도(도)	0.01~0.16	1.09~3.77	0.01~0.19
MF 막 처리 후의 피처리수 MFF값(-)	1.13~1.17	1.24~1.88	1.12~1.16

1, 50 막 분리 장치, 10 반응조, 11 피처리수 도입 수단, 12 약품조, 13 약품 도입 수단, 14 배출 수단, 15 막 분리 처리 수단, 16 탈탄산 처리 수단, 17 활성탄 처리 수단, 18 역침투막 분리 처리 수단, 19 교반기 20 처리수조, 21 알칼리액, 22 세정액 도입 수단, 23 pH 측정 수단, 30∼33 밸브
101 막 분리 장치, 111 원수조, 112 반응조, 113 피처리수 도입 수단, 114 약품조, 115 약품 도입 수단, 116 무기 응집제조, 117 무기 응집제 도입 수단, 118 배출 수단, 119 막 분리 처리 수단, 120 탈탄산 처리 수단, 121 역침투막 분리 처리 수단, 122 교반기, 131 흡광도 측정 수단, 132 첨가량 제어 수단
201 막 분리 장치, 210 피처리수 도입 수단, 211 제 1 응집조, 212 제 2 응집조, 213 응집조, 214 응집조제조, 215 응집조제 도입 수단, 216 팽윤성 폴리머 입자조, 217 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단, 218 배출 수단, 219, 220 교반기, 221 가압 부상 장치, 222 모래 여과 장치, 223 막 분리 처리 수단
301 막 분리 장치, 311 원수조, 312 무기 응집제조, 313 무기 응집제 도입 수단, 314 팽윤성 폴리머 입자조, 315 팽윤성 폴리머 입자 도입 수단, 316 라인 믹서, 321 모래 여과 장치, 322 막 분리 처리 수단

Claims

피처리수에, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하여 흡착 처리하고, 이 흡착 처리한 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 흡착 처리시에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 막 분리 처리가, 적어도 정밀여과막 또는 한외여과막에 의한 분리 처리를 갖고, 이 막 분리 처리에 의해, 상기 흡착 처리한 후의 상기 입자를 피처리수로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막 분리 처리가 적어도 1단 이상의 역침투막에 의한 분리 처리를 갖는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착 처리 후에, 피처리수를 탈이온 처리함으로써 순수를 얻는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 빈도로, 상기 분리막을 pH11∼14의 세정액으로 세정하는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 세정액에서의 세정이 역세정인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자의 상기 피처리수로의 첨가량을, 상기 흡착 처리 전의 상기 피처리수의 흡광도의 측정결과에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 흡광도가 200∼400nm의 자외부 및 500∼700nm의 가시부를 각각 1파장 이상으로 측정한 값인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피처리수가 흄 물질 함유수인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
피처리수에 응집조제를 첨가하는 응집조제 첨가 공정과, 이 응집조제 첨가 공정 후 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하는 폴리머 입자 첨가 공정과, 이 폴리머 입자 첨가 공정 후 피처리수를 교반하는 교반 공정과, 이 교반 공정 후 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 응집조제를 첨가하기 전의 피처리수의 탁도가 5도 미만인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 응집조제가 무기 응집제인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 피처리수에 첨가하는 폴리머 입자 첨가 공정과, 이 폴리머 입자 첨가 공정 후 피처리수를 10초 이하로 교반하는 교반 공정과, 이 교반 공정 후의 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 첨가하기 전의 피처리수의 탁도가 0.1∼30도이며, 상기 막 분리 처리한 후의 피처리수의 탁도가 0.0∼1.0도인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 교반 공정에서의 GT값이 100000∼300000인 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 입자 첨가 공정 전에, 피처리수에 무기 응집제를 첨가하는 무기 응집제 첨가 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 막 분리 방법.
반응조와, 피처리수를 반응조에 도입하는 피처리수 도입 수단과, 수중에서 팽윤하고 실질적으로 물에 용해되지 않는 양이온성 폴리머로 이루어지는 입자를 상기 반응조 또는 반응조의 전단에서 도입하여 피처리수에 상기 입자를 첨가하는 폴리머 입자 도입 수단과, 상기 반응조에서 흡착 처리한 피처리수를 배출하는 배출 수단과, 상기 배출 수단으로부터 배출된 피처리수를 분리막에 의해 막 분리 처리하는 막 분리 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 막 분리 처리 수단은 적어도 1단 이상의 역침투막을 가짐과 아울러, 상기 반응조보다도 하류측에 피처리수를 탈이온 처리하는 탈이온 처리 수단을 더 구비하는 순수 제조 장치인 것을 특징으로 하는 막 분리 장치.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, pH11∼14의 세정액을 상기 막 분리 처리 수단에 도입하는 세정액 도입 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 입자 도입 수단의 전단에서 상기 피처리수의 흡광도를 측정하는 흡광도 측정 수단과, 상기 흡광도 측정 수단으로 측정된 흡광도에 기초하여 상기 입자의 상기 피처리수로의 첨가량을 제어하는 첨가량 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 막 분리 장치.