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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND APPARATUS FOR TREATING WATER CONTAINING ORGANIC MATTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/028315
Kind Code:
A1
Abstract:
A method and apparatus for treating water containing organic matter that would inhibit any microbial multiplication in active carbon column and reverse osmosis membrane separator and attain stable treatment over a prolonged period of time in the flow including active carbon treatment and post-stage RO membrane separation treatment of an ultrapure water production system for use in electronic device manufacturing plants. The method for treating water containing organic matter comprises the oxidizer addition step of adding an oxidizer to water containing organic matter; the active carbon treatment step of treating the water containing organic matter having undergone the oxidizer addition step with active carbon; and the reverse osmosis membrane separation step of passing the water containing organic matter having undergone the active carbon treatment step through reverse osmosis membrane separating means, wherein a chlorinated oxidizer is used as the oxidizer.

Inventors:
IKUNO, Nozomu (4-7 Nishishinjuku 3-chome, Shinjuku-k, Tokyo 83, 1608383, JP)
Application Number:
JP2008/064236
Publication Date:
March 05, 2009
Filing Date:
August 07, 2008
Export Citation:
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Assignee:
KURITA WATER INDUSTRIES LTD. (4-7 Nishishinjuku 3-chome, Shinjuku-ku Tokyo, 83, 1608383, JP)
栗田工業株式会社 (〒83 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 Tokyo, 1608383, JP)
International Classes:
C02F1/44; B01D61/04; C02F1/28; C02F1/42; C02F1/50; C02F1/76; C02F5/00; C02F5/08; C02F5/12; C02F5/14; C02F9/00
Foreign References:
JPH09155393A1997-06-17
JP2002509802A2002-04-02
JP2004267830A2004-09-30
JP2005058934A2005-03-10
JPH01135506A1989-05-29
JPH07328391A1995-12-19
JP2005230714A2005-09-02
JP2005169372A2005-06-30
JP2007509741A2007-04-19
JP2002010724A2002-01-15
Attorney, Agent or Firm:
SHIGENO, Tsuyoshi (Nissin bldg, 9F 5-10,Shinjuku 2-chome,Shinjuku-k, Tokyo 22, 1600022, JP)
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Claims:
 有機物含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加工程と、
 該酸化剤添加工程を経た前記有機物含有水を活性炭で処理する活性炭処理工程と、
 該活性炭処理工程を経た前記有機物含有水を逆浸透膜分離手段に通水する逆浸透膜分離工程と
を含む前記有機物含有水の処理方法において、
 前記酸化剤として結合塩素系酸化剤を用いることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
 請求項1において、前記酸化剤添加工程において添加する結合塩素系酸化剤量が結合塩素濃度として1mg-Cl 2 /L以上であることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
 請求項1において、前記活性炭処理工程が、活性炭塔に前記有機物含有水をSV20hr -1 以上で通水する工程であることを特徴とする有機物含有水の処理方法。
 請求項1において、
 前記活性炭処理工程を経た前記有機物含有水をカチオン交換手段に通水して硬度を低減させる硬度成分除去工程と、
 該硬度成分除去工程を経た前記有機物含有水に、該硬度成分除去工程を経た前記有機物含有水中に含まれるカルシウムイオンの5重量倍以上のスケール防止剤を添加するスケール防止剤添加工程と、
 該スケール防止剤添加工程の前、後又は同時に、前記有機物含有水にアルカリを添加して、後段の逆浸透膜分離手段に導入される前記有機物含有水のpHが9.5以上となるように調整するpH調整工程と
をさらに含むことを特徴とする有機物含有水の処理方法。
 有機物含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加手段と、
 該酸化剤添加手段を経た前記有機物含有水を活性炭で処理する活性炭処理手段と、
 該活性炭処理手段を経た前記有機物含有水を逆浸透膜分離処理する逆浸透膜分離手段と
を含む前記有機物含有水の処理装置において、
 前記酸化剤として結合塩素系酸化剤を用いることを特徴とする有機物含有水の処理装置。
 請求項5において、前記酸化剤添加手段において添加する結合塩素系酸化剤量が結合塩素濃度として1mg-Cl 2 /L以上であることを特徴とする有機物含有水の処理装置。
 請求項5において、前記活性炭処理手段は活性炭塔であり、その通水SVが20hr -1 以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の有機物含有水の処理装置。
 請求項5において、
 該活性炭処理手段を経た前記有機物含有水が通水されるカチオン交換手段を含む硬度成分除去手段と、
 該硬度成分除去手段を経た前記有機物含有水に、該硬度成分除去手段を経た前記有機物含有水中のカルシウムイオンの5重量倍以上のスケール防止剤を添加するスケール防止剤添加手段と、
 該スケール防止剤添加手段の前、後又は同時に、前記有機物含有水にアルカリを添加して後段の逆浸透膜分離手段に導入される前記有機物含有水のpHが9.5以上となるように調整するpH調整手段と
をさらに含むことを特徴とする有機物含有水の処理装置。
Description:
有機物含有水の処理方法及び処 装置

 本発明は、電子デバイス製造工場で使用 れる超純水を製造するシステムや、電子デ イス製造工場からの排水の処理設備等で採 するのに好適な有機物含有水の処理方法及 処理装置に関する。

 電子デバイス製造工場においては、洗浄 水として超純水が用いられ、超純水は工業 水あるいは工場から排出される排水を原水 して一般的に活性炭処理と後段の逆浸透(RO) 膜分離処理を含むフローにより製造される。

 活性炭処理の目的は原水中の酸化剤除去ま は有機物・色度等の除去である。活性炭に いては有機物が吸着濃縮されるため、その 機物を栄養源として活性炭塔内は微生物が 殖しやすい環境となる。一般的に微生物は 化剤存在下においては存在できない。従っ 、酸化剤に暴露される活性炭流入水中には 生物は存在しない。しかしながら、活性炭 おける酸化剤除去メカニズムは、活性炭表 における触媒分解反応であり、塔内上部に いて進行するため、活性炭塔内中部並びに 部は酸化剤が存在しない状態となる。従っ 、活性炭塔内部は微生物の温床となり、一 的に10 3 個/ml~10 7 個/ml程度の菌体が活性炭塔からリークする。

 活性炭塔は酸化剤除去、有機物除去手段 して超純水製造装置においては欠かすこと できない装置である。活性炭塔は、上述の く、微生物の温床となり易い。そのため、 性炭塔に流入する有機物濃度が高い場合は 活性炭塔から流出する微生物により後段に 置する保安フィルターあるいはRO膜がバイ ファウリングを引き起こし、目詰まりする とがある。

 上記問題を解決する手段として、活性炭 内の殺菌のために、従来、熱水殺菌や塩素 菌法が行われてきた。

 熱水殺菌は80℃以上の熱水を1時間以上活 炭塔に通水して保持する方法であるが、高 の熱水を長時間通水、保持する必要性があ 。

 塩素殺菌としては、特開平5-64782号公報に 、逆洗水にNaClOを添加して逆洗を行う方法が 案されている。本法においては、逆洗水が 入する活性炭塔の下部層表面においてNaClO 分解されるため、活性炭塔内全体にはNaClOが 行き届かず、十分な殺菌効果を得ることはで きない。

 近年、環境基準ないし水質基準は益々厳 くなる傾向にあり、放流水についても高度 浄化することが望まれている。水不足解消 目的から、各種の排水を回収して再利用す ためにも、高度な水処理技術の開発が望ま ている。

 RO膜分離処理は水中の不純物(イオン類、 機物、微粒子など)を効果的に除去すること が可能であることから、近年、多くの分野で 使用されるようになってきた。例えば、半導 体製造プロセスから排出されるアセトン、イ ソプロピルアルコールなどを含む高濃度有機 物あるいは低濃度有機物含有排水を回収して 再利用する場合、これをまず生物処理して有 機物成分を除去し生物処理水をRO膜処理して 化する方法が広く採用されている(例えば、 特開2002-336886号公報)。

 しかしながら、生物処理排水をRO膜分離 置に通水した場合、微生物による有機物分 で生成される生物代謝物により、RO膜の膜面 が閉塞され、フラックスが低下することがあ る。

 生物処理を用いず、これらの有機物含有 水を直接RO膜分離装置に通水した場合には RO膜分離装置に流入するTOC濃度が高いため、 RO膜分離装置内では微生物が繁殖しやすい環 となる。そこでRO膜分離装置内でのバイオ ァウリングを抑制する目的から、有機物含 排水にスライムコントロール剤を多量に添 することが行われている。しかしながら、 ライムコントロール剤は高価であるため、 り安価なバイオファウリング抑制方法が求 られている。

 また、電子デバイス製造工場から排出さ る排水には、RO膜分離装置の膜面に付着し フラックスを低下させる恐れのある非イオ 性界面活性剤が混入する場合があるため、 のような非イオン性界面活性剤含有排水に 、RO膜分離処理を適用することはできなかっ た。

 このような問題を解決し、電子デバイス 造工場、その他各種の分野から排出される 濃度ないし低濃度有機物含有水をRO膜分離 置を用いて処理・回収する際、RO膜分離装置 内での有機物の膜面付着によるフラックスの 低下、バイオファウリングを防止して長期に わたり安定な処理を行うと同時に、水中のTOC 濃度を効率的に低減して高水質の処理水を得 る技術として、本出願人は、先に、有機物含 有水に、該有機物含有水中のカルシウムイオ ンの5重量倍以上のスケール防止剤を添加す と共に、スケール防止剤添加の前、後又は 時に有機物含有水にアルカリ剤を添加してpH を9.5以上に調整し、その後RO分離処理する方 及び装置を提案した(特開2005-169372号公報)。

 また、スケール防止剤を添加すると共に pH9.5以上に調整した排水を活性炭処理し、 の後、RO膜分離処理することにより、活性炭 塔並びにRO膜分離装置における微生物の増殖 抑制し、処理水を安定に得る方法及び装置 ついても提案した(特許第3906855号公報)。こ 方法において、活性炭塔は、原水に混入す 酸化剤及び原水中の有機物を吸着除去する めに設けられている。

 なお、このようにRO膜分離装置に導入す 被処理水(以下「RO給水」と称す場合がある )に所定量のスケール防止剤を添加すると共 pHを9.5以上に調整してRO膜分離装置に通水す ることにより、RO膜分離装置内での有機物の 面付着によるフラックスの低下や、バイオ ァウリングを防止して長期にわたり安定な 理を行うと共に、水中のTOC濃度を効率的に 減して高水質の処理水を得ることが可能と る。

 微生物はアルカリ性域では生息すること できない。そのため、RO給水のpHを9.5以上調 整することにより、RO膜分離装置内において 栄養源はあるが微生物が生息できない環境 作り出すことが可能となり、従来のような 価なスライムコントロール剤の添加を必要 することなく、RO膜分離装置でのバイオフ ウリングを抑制することができる。

 また、フラックスを低下させる恐れのあ 非イオン性界面活性剤はアルカリ性領域で 膜面から脱着することが知られており、RO 水のpHを9.5以上にすることによりRO膜面への れらの成分の付着を抑制することが可能と る。

 電子デバイス製造工場等から排出されるT OC含有排水中には稀にスケールの元となるカ シウムイオンなどが混入する場合がある。R O給水のpHを9.5以上とする高pHのRO運転条件で 、極微量のカルシウムイオンの混入でも炭 カルシウムなどのスケールが生成し、RO膜が 直ちに閉塞してしまう。そこで、このような スケールによる膜面閉塞を抑制する目的から 、RO給水に、RO給水中のカルシウムイオンの5 量倍以上のスケール防止剤を添加してスケ ルの生成を防止する。

 しかしながら、有機物含有水に、該有機 含有水中のカルシウムイオンの5重量倍以上 のスケール防止剤を添加すると共に、スケー ル防止剤添加の前、後又は同時に有機物含有 水にアルカリ剤を添加してpHを9.5以上に調整 、その後RO分離処理する方法においては、 水中に硬度成分が多量に存在する場合は、 ケール分散剤を添加しても、それによるス ール抑制効果が十分でない。そのため、カ オン交換塔あるいは軟化塔を設置して硬度 荷を低減した後、pHをアルカリ性にする必要 がある。

 特許第3906855号公報の方法では、原水を活 性炭塔で処理した後カチオン交換塔又は軟化 塔で処理し、その後RO膜分離装置で処理する この処理系統において、カチオン交換塔又 軟化塔は、塔内におけるスケール生成制御 観点から高アルカリ条件での運転とするこ はできず、従って、カチオン交換塔又は軟 塔と、その前段の活性炭塔は、中性条件で 運転とする必要がある。この結果、中性条 下の活性炭塔と、カチオン交換塔又は軟化 内においてはスライムが繁殖しやすい条件 なり、塔内から剥離するバイオフィルムに り、後段に設置されるRO膜分離装置(又はRO 分離装置の保安フィルター)が閉塞すること ある。

 このスライムの繁殖を抑制するために、原 に殺菌剤を添加することが考えられるが、 亜塩素酸ナトリウム(NaClO)等の通常の殺菌剤 は、活性炭塔で大部分が除去されてしまうた め、活性炭塔の後段のカチオン交換塔や軟化 塔においては殺菌効果が得られず、スライム の繁殖を抑制することができない。

特開平5-64782号公報

特開2002-336886号公報

特開2005-169372号公報

特許第3906855号公報

発明の概要

 本発明は、電子デバイス製造工場で使用 れる超純水製造システムにおける活性炭処 と後段のRO膜分離処理を含むフローにおい 、活性炭塔内並びに逆浸透膜分離装置にお る微生物の増殖を抑制し長期にわたり安定 理を行うことが可能な有機物含有水の処理 法及び処理装置を提供することを目的とす 。

 本発明はまた、硬度成分を多量に含有し 電子デバイス製造工場、その他各種の分野 ら排出される高濃度ないし低濃度有機物含 水をRO膜分離装置を用いて処理・回収する 、RO膜分離装置の前段に設けられた活性炭塔 あるいはカチオン交換塔又は軟化塔における スライムの繁殖を抑制すると共に、RO膜分離 置内での有機物の膜面付着によるフラック の低下及びバイオファウリングを防止して 長期にわたり安定な処理を行うと同時に、 中TOC濃度を効率的に低減して高水質の処理 を得る有機物含有水の処理方法及び処理装 を提供することを目的とする。

 第1態様(aspect)の有機物含有水の処理方法 、有機物含有水に酸化剤を添加する酸化剤 加工程と、該酸化剤添加工程を経た前記有 物含有水を活性炭で処理する活性炭処理工 と、該活性炭処理工程を経た前記有機物含 水を逆浸透膜分離手段に通水する逆浸透膜 離工程とを含む前記有機物含有水の処理方 において、前記酸化剤として結合塩素系酸 剤を用いることを特徴とする。

 第2態様の有機物含有水の処理方法は、第1 様において、前記酸化剤添加工程において 加する結合塩素系酸化剤量が結合塩素濃度 して1mg-Cl 2 /L以上であることを特徴とする。

 第3態様の有機物含有水の処理方法は、第1 は第2態様において、前記活性炭処理工程が 活性炭塔に前記有機物含有水をSV20hr -1 以上で通水する工程であることを特徴とする 。

 第4態様の有機物含有水の処理方法は、第 1ないし第3のいずれか1態様において、前記活 性炭処理工程を経た前記有機物含有水をカチ オン交換手段に通水して硬度を低減させる硬 度成分除去工程と、該硬度成分除去工程を経 た前記有機物含有水に、該硬度成分除去工程 を経た前記有機物含有水中に含まれるカルシ ウムイオンの5重量倍以上のスケール防止剤 添加するスケール防止剤添加工程と、該ス ール防止剤添加工程の前、後又は同時に、 記有機物含有水にアルカリを添加して、後 の逆浸透膜分離手段に導入される前記有機 含有水のpHが9.5以上となるように調整するpH 整工程とをさらに含むことを特徴とする。

 第5態様の有機物含有水の処理装置は、有 機物含有水に酸化剤を添加する酸化剤添加手 段と、該酸化剤添加手段を経た前記有機物含 有水を活性炭で処理する活性炭処理手段と、 該活性炭処理手段を経た前記有機物含有水を 逆浸透膜分離処理する逆浸透膜分離手段とを 含む前記有機物含有水の処理装置において、 前記酸化剤として結合塩素系酸化剤を用いる ことを特徴とする。

 第6態様の有機物含有水の処理装置は、第5 様において、前記酸化剤添加手段において 加する結合塩素系酸化剤量が結合塩素濃度 して1mg-Cl 2 /L以上であることを特徴とする。

 第7態様の有機物含有水の処理装置は、第5 は第6態様において、前記活性炭処理手段は 性炭塔であり、その通水SVが20hr -1 以上であることを特徴とする。

 第8態様の有機物含有水の処理装置は、第 5ないし第7のいずれか1態様において、該活性 炭処理手段を経た前記有機物含有水が通水さ れるカチオン交換手段を含む硬度成分除去手 段と、該硬度成分除去手段を経た前記有機物 含有水に、該硬度成分除去手段を経た前記有 機物含有水中のカルシウムイオンの5重量倍 上のスケール防止剤を添加するスケール防 剤添加手段と、該スケール防止剤添加手段 前、後又は同時に、前記有機物含有水にア カリを添加して後段の逆浸透膜分離手段に 入される前記有機物含有水のpHが9.5以上とな るように調整するpH調整手段とをさらに含む とを特徴とする。

 本発明の有機物含有水の処理方法及び処 装置によれば、結合塩素系酸化剤が活性炭 内の生菌抑制をしつつ、高濃度で活性炭塔 らリークするので、活性炭塔の後段で新た 殺菌処理を施すことなく後段のRO膜分離装 内での有機物の膜面付着(有機物ファウリン )によるフラックスの低下、バイオファウリ ングを防止して長期にわたり安定な処理を行 うと同時に、水中TOC濃度を効率的に低減して 高水質の処理水を得ることができる。しかも 、結合塩素系酸化剤であれば、これを用いて RO膜の殺菌処理を行えば、RO膜が耐塩素性に しいポリアミド系複合膜であっても、膜透 率が低下することがない。

 結合塩素系酸化剤の添加量が少な過ぎると 活性炭塔からリークする結合塩素系酸化剤 量が少なくなり、結果的に後段において十 なスライム繁殖抑制効果を得ることができ い。そこで、第2及び第6態様のように、酸 剤添加量を結合塩素濃度として1mg-Cl 2 /L以上とすることにより、十分なリーク量を ることができる。

 また、結合塩素系酸化剤を添加した水を活 炭塔に通水する際、その通水SVが小さいと 結合塩素系酸化剤が活性炭塔で除去されて まい、活性炭塔の流出水(以下「活性炭処理 」と称す場合がある。)中にリークしなくな り、この結果、活性炭塔の後段での殺菌効果 が得られなくなる。従って、第3及び第7態様 ように、活性炭塔の通水SVは20hr -1 以上とすることが好ましい。

 第4及び第8態様のように、アルカリの添 でRO給水のpHが9.5以上となるように調整する とが好ましい理由は以下の通りである。

 即ち、微生物はアルカリ性域では生息す ことができない。そのため、RO給水のpHを9.5 以上に調整することにより栄養源はあるが微 生物が生息できない環境を作り出すことが可 能となり、RO膜分離装置でのバイオファウリ グを抑制することができる。

 また、フラックスを低下させる恐れのあ 非イオン性界面活性剤はアルカリ性領域で 膜面から脱着することが知られており、RO 水のpHを9.5以上にすることによりRO膜面への れらの成分の付着を抑制することが可能と る。

 また、第4及び第8態様のように、スケー 分散剤を、硬度成分除去処理水のカルシウ イオン濃度の5重量倍以上添加することが好 しい理由は以下の通りである。

 即ち、カチオン交換処理によって、原水 に存在するカルシウムイオン等のイオン類 除去することができるが、原水中に存在す スケール成分は錯形成しているものあるい 懸濁化しているものも存在しておりそのよ な物質は、カチオン交換処理では除去され にRO膜分離装置に流入して膜面におけるス ール生成を引き起こす核物質となる。被処 水にスケール防止剤を添加することにより このようなスケール核物質の膜面における 長を抑制し、RO膜面におけるスケールトラブ ルを完全に抑制することが可能となる。前述 の如く、RO給水のpHを9.5以上とする高pHのRO運 条件では、極微量のカルシウムイオンの混 でも炭酸カルシウムなどのスケールが生成 、RO膜が直ちに閉塞してしまう。そこで、 のようなスケールによる膜面閉塞を抑制す 目的から、第4及び第8態様では、硬度成分除 去後の水に、該水中のカルシウムイオンの5 量倍以上のスケール防止剤を添加してスケ ルの生成を防止する。

 本発明は、電子デバイス製造のための工 用水としての超純水の製造工程に適用され ほか、電子デバイス製造分野、半導体製造 野、その他の各種産業分野で排出される高 度ないし低濃度TOC含有排水の放流、又は回 ・再利用のための水処理に有効に適用され 。

本発明の有機物含有水の処理方法及び 理装置の実施の形態を示す系統図である。 本発明の有機物含有水の処理方法及び 理装置の他の実施の形態を示す系統図であ 。 実施例1及び比較例1におけるRO膜分離装 置の差圧の経時変化を示すグラフである。

詳細な説明

 以下に図面を参照して本発明の有機物含 水の処理方法及び処理装置の実施の形態を 細に説明する。

 図1,2は本発明の有機物含有水の処理方法 び処理装置の実施の形態を示す系統図であ 。図中、Pはポンプである。

 図1では、原水タンク1を経て導入される 水(工業用水等の有機物含有水)に、凝集槽2 おいて、結合塩素系酸化剤及び凝集剤と必 に応じてpH調整剤を添加した後、圧力濾過塔 3、活性炭塔4、濾過処理水槽5に順次通水し、 その後保安フィルター6を経てRO膜分離装置7 導入してRO膜分離処理する。

 本発明で用いる結合塩素系酸化剤には特 限定はなく、クロラミン(窒素上に塩素原子 を持つ窒素化合物)等の無機結合塩素系酸化 、クロラミンT、ジクロラミンT、クロラミン B等の有機結合塩素系殺菌剤を用いることが きる。これらは1種を単独で用いても良く、2 種以上を混合して用いても良い。

 なお、本発明で用いる結合塩素系酸化剤の 結合塩素」とは次の通りである。
 塩素は水中のアンモニア化合物と反応して ロラミンを生じる。生成するクロラミンに 、水のpHによって、モノクロラミン(NH 2 Cl)、ジクロラミン(NHCl 2 )、トリクロラミン(NCl 3 )がある。一般に、水道水に含まれるクロラ ンは、モノクロラミンとジクロラミンであ 。このモノクロラミンとジクロラミンを結 塩素と言い、消毒効果を有する。

 結合塩素は殺菌力では遊離塩素に劣るが(殺 菌力の大きさは、HOCl>OCl - >無機クロラミン>有機クロラミンである )、結合塩素は遊離塩素よりも安定で長時間 分解せず残留して消毒効果を発揮するという 特徴がある。なお、クロラミンB、クロラミ Tは商品名であり、化学物質名としてはそれ れ以下の通りである。

 クロラミンB(ソディウム-N-クロロ-ベンゼン ルホンアミド)

 クロラミンT(ソディウム-N-クロロ-p-トルエ スルホンアミド3水塩)

 本発明においては結合塩素系酸化剤として 、予め調整された試薬を用いることもでき が、結合塩素系酸化剤はその取り扱いが難 いことから、現場にて塩素系化合物とアン ニア化合物とを反応させて、例えば下記の 応式で結合塩素系酸化剤を生成させて用い こともできる。
  NH 3 +NaClO→NH 2 Cl+H 2 O

 塩素系化合物と反応させるアンモニア化 物の中でも、スルファミン酸及び/又はその 塩から構成される結合塩素系酸化剤は、水中 における安定性に優れているため実用として 好ましい。

 本発明における塩素系化合物はアンモニア 合物と反応して結合塩素系酸化剤を生成す ものであれば特に限定されないが、例えば 次亜塩素酸、次亜塩素酸のアルカリ金属塩 塩素(Cl 2 )などが挙げられる。

 添加する結合塩素系酸化剤は、結合塩素濃 として、好ましくは1mg-Cl 2 /L以上、より好ましくは1~50mg-Cl 2 /Lとなるよう添加量する。一般的に、結合塩 系酸化剤は活性炭における分解除去性が低 ため、後段の活性炭塔4から直ちにリークす るようになり、殺菌効果を得ることができる が、添加濃度が1mg-Cl 2 /L未満の場合、あるいは活性炭塔4における通 水SVが20hr -1 未満の場合は、活性炭塔4からリークする濃 が極端に低くなり、活性炭塔4内あるいは後 に設置する装置(例えば、図2の軟化塔8)にお けるスライム増殖を抑制することが困難とな る。また、結合塩素系酸化剤は過度に多量に 添加しても薬剤コストの面で好ましくないこ とから、結合塩素濃度として50mg-Cl 2 /L以下とすることが好ましい。

 なお、原水中に懸濁物質が存在する場合 、図1に示す如く、結合塩素系酸化剤を添加 した後、或いは添加するに先立ち、最適凝集 pH領域にpH調整を行い、凝集剤を添加して予 凝集濾過等により懸濁物質を除去した後、 性炭塔に通水することが好ましい。この場 、用いる凝集濾過手段としては、圧力濾過 重力濾過、精密濾過、限外濾過、加圧浮上 沈殿などの処理を施して、原水中に含まれ 懸濁物質を除去できるものであれば良く、 に限定されない。

 結合塩素系酸化剤を添加し、必要に応じ 懸濁物質の除去処理を行った原水が通水さ る活性炭塔4に用いる活性炭としては、石炭 系、椰子殻系等、特に限定はなく、形状も粒 状活性炭、球状活性炭等、特に限定はされな い。

 活性炭塔4の型式も、流動床、固定床等、 特に限定はされないが、微粉炭のリークを抑 制する上で固定床が好ましい。

 この活性炭塔4の通水SVが小さすぎると前述 如く、結合塩素系酸化剤が活性炭塔4で除去 されるようになり活性炭処理水の結合塩素系 酸化剤濃度が低くなって後段でのスライム増 殖抑制効果が得られなくなる。従って、活性 炭塔4の通水SVは20hr -1 以上とすることが好ましい。ただし、活性炭 塔4の通水SVが過度に大きいと、活性炭塔4に ける原水由来の酸化剤除去効果を十分に得 ことができないことから、活性炭塔4の通水S Vは特に50hr -1 以下、とりわけ20~40hr -1 とすることが好ましい。

 なお、本発明において、活性炭による処 は、原水由来の酸化剤を除去し得るもので れば良く、活性炭塔に何ら限定されるもの はない。ただし、処理効率の面からは活性 塔を用いることが好ましい。

 本発明において用いるRO膜としては特に 定されないが、好ましくは1500mg/Lの食塩水を 1.47MPa、25℃、pH7の条件でRO膜分離処理した時 塩排除率(以下、単に「塩排除率」と称す) 95%以上の脱塩性能を有するポリビニルアル ール系の低ファウリング用RO膜を用いること が好ましい。

 図2では、原水タンク1を経て導入される 水に、結合塩素系酸化剤と必要に応じてpH調 整剤を添加した後、活性炭塔4、軟化塔8に順 通水し、その後、スケール分散剤を軟化塔8 の排出水(以下「軟化処理水」と称す場合が る。)のカルシウムイオン濃度の5倍量以上と なるよう添加した後、アルカリを添加してpH9 .5以上に調整した後、中間タンク9を経て高pH 態でRO膜分離装置7に導入してRO膜分離処理 る。

 図2において、結合塩素系酸化剤の添加及 び活性炭塔4における処理は、図1におけると 様に行われる。

 活性炭処理水が通水される軟化塔8に用い るイオン交換樹脂としてはイオン交換基がH あるH型カチオン交換樹脂、NaであるNa型カチ オン交換樹脂、あるいはキレート樹脂等、原 水中の硬度成分を除去できるものであれば良 く、特に限定はされない。また、軟化塔8の 式も流動床、固定床等、特に限定はされな 。

 なお、本発明において、硬度成分除去の めの処理は軟化塔に限らずカチオン交換塔 あっても良い。また、塔型式のものに何ら 定されないが、活性炭塔と同様、処理効率 面から塔形式のものが好ましい。

 軟化塔8又はカチオン交換塔の通水SVには特 制限はなく、処理効率、硬度成分除去効果 面から通常SV10~40hr -1 で処理が行われる。

 軟化塔8の処理水に添加するスケール防止 剤としては、アルカリ領域で解離して金属イ オンと錯体を形成し易いエチレンジアミン四 酢酸(EDTA)やニトリロ三酢酸(NTA)などキレート スケール防止剤が好適に用いられるが、そ 他、(メタ)アクリル酸重合体及びその塩、 レイン酸重合体及びその塩などの低分子量 リマー、エチレンジアミンテトラメチレン スホン酸及びその塩、ヒドロキシエチリデ ジホスホン酸及びその塩、ニトリロトリメ レンホスホン酸及びその塩、ホスホノブタ トリカルボン酸及びその塩などのホスホン 及びホスホン酸塩、ヘキサメタリン酸及び の塩、トリポリリン酸及びその塩などの無 重合リン酸及び無機重合リン酸塩などを使 することができる。これらのスケール防止 は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用 しても良い。

 本発明において、スケール防止剤の添加 は、軟化塔8の流出水(スケール防止剤が添 される水)中のカルシウムイオン濃度の5重量 倍以上とする。スケール防止剤の添加量が軟 化処理水中のカルシウムイオン濃度の5重量 未満では、スケール防止剤の添加効果を十 に得ることができない。スケール防止剤は 度に多量に添加しても薬剤コストの面で好 しくないことから、軟化処理水中のカルシ ムイオン濃度の5~50重量倍とすることが好ま い。

 スケール防止剤を添加した水は、次いで ルカリを添加して、後段のRO膜分離装置7に 入される水(RO給水)のpHが9.5以上、好ましく 10以上、より好ましくは10.5~12、例えばpH10.5~ 11となるように調整する。ここで使用するア カリとしては水酸化ナトリウム、水酸化カ ウムなど、RO給水のpHを9.5以上に調整できる 無機物系アルカリ剤であれば良く、特に限定 されない。

 なお、本発明において、スケール分散剤 アルカリの添加位置は、軟化塔8とRO膜分離 置7との間であれば良く、特に制限はなく、 これらの薬剤の添加順序も任意であるが、系 内において完全に微生物の繁殖を抑制すると 共に、系内におけるスケール生成を完全に抑 制する目的から、スケール分散剤を添加した 後、アルカリを添加してRO給水のpHが9.5以上 なるように調整することが好ましい。

 また、本発明においては、必要に応じて 元剤を用いて、残留する結合塩素系酸化剤 還元処理して分解除去しても良い。ここで いる還元剤としては亜硫酸水素ナトリウム 、結合塩素系酸化剤を除去できるものであ ば良く、特に限定はされない。還元剤は1種 を単独で用いても良く、2種以上を混合して いても良い。還元剤の添加量は、残留する 合塩素系酸化剤を完全に除去できるような であれば良い。還元剤は通常軟化塔8の入口 で添加される。

 このようにして前処理された水が導入さ るRO膜分離装置7のRO膜としては耐アルカリ を有するもの、例えば、ポリエーテルアミ 複合膜、ポリビニルアルコール複合膜、芳 族ポリアミド膜などが挙げられるが、好ま くは、1500mg/Lの食塩水を1.47MPa、25℃、pH7の条 件でRO膜分離処理した時の塩排除率(以下、単 に「塩排除率」と称す。)が95%以上の脱塩性 を有するポリビニルアルコール系の低ファ リング用RO膜である。このような低ファウリ ング用RO膜を用いることが好ましい理由は以 の通りである。

 即ち、上記低ファウリング用RO膜は通常 いられる芳香族ポリアミド膜と比較して、 表面の荷電性をなくし、親水性を向上させ いるため、耐汚染性において非常に優れて る。しかしながら、非イオン性界面活性剤 多量に含む水に対してはその耐汚染性効果 低減し、経時によりフラックスは低下して まう。

 一方、RO給水のpHを9.5以上に調整すること により、RO膜フラックスを低下させる恐れの る非イオン性界面活性剤は膜面から脱着す ため、通常用いられる芳香族系ポリアミド を使用した場合であっても、極端なフラッ スの低下を抑制することは可能である。し し、RO給水中の非イオン性界面活性剤濃度 高い場合にはその効果も低減し、長期的に フラックスは低下してしまう。

 そこで、本発明においては、このような 題点を解決するために、好ましくは、上記 定の脱塩性能を有するポリビニルアルコー 系の低ファウリング用RO膜と、RO給水のpHを9 .5以上として通水する条件とを組み合わせる とにより、高濃度の非イオン性界面活性剤 含むRO給水に対してもフラックス低下を起 すことなく長期にわたり安定した運転を行 ことが可能となる。

 このRO膜は、スパイラル型、中空糸型、 状型等、いかなる型式のものであっても良 。

 RO膜分離装置7の透過水(以下「RO処理水」 称す場合がある)は、次いで酸を添加してpH4 ~8に調整し、必要に応じて更に活性炭処理等 施した後、再利用又は放流される。ここで 用する酸としては、特に制限はなく、塩酸 硫酸などの鉱酸が挙げられる。

 一方、RO膜分離装置7の濃縮水(以下「RO濃 水」と称す場合がある)は系外へ排出されて 、処理される。

 なお、図1,2は、本発明の実施の形態の一 を示すものであって、本発明はその要旨を えない限り、何ら図示のものに限定される のではなく、例えば、RO膜分離装置による 理は一段処理に限らず、2段以上の多段処理 あっても良い。更に、pH調整やスケール防 剤等の添加のための混合槽を設けても良い

 以下に実施例及び比較例と参考例を挙げ 本発明をより具体的に説明する。

[図1に示す実施形態の実施例及び比較例]
<実施例1>
 TOC1mg/LasCを含む工業用水にクロラミンTを結 塩素濃度として5mg-Cl 2 /Lとなるよう添加した後、PAC(ポリ塩化アルミ ニウム)添加量10mg/L、pH6の条件で凝集濾過処 を行った。凝集濾過処理水を活性炭塔にSV20h r -1 の条件で通水した後、RO膜分離装置(日東電工 製超低圧芳香族ポリアミド型RO膜「ES-20」)に 水量60L/hr、回収率80%の条件で通水した。RO 水pHは5.5であった。

<比較例1>
 TOC1mg/LasCを含む工業用水に、クロラミンTの りにNaClOを遊離塩素濃度として0.5mg-Cl 2 /Lとなるよう添加した以外は実施例1と同条件 で処理を行った。

<実施例2~5>
 TOC1mg/LasCを含む工業用水に、クロラミンTを 合塩素濃度として、0.5mg-Cl 2 /L(実施例2)、0.8mg-Cl 2 /L(実施例3)、1mg-Cl 2 /L(実施例4)、又は3mg-Cl 2 /L(実施例5)となるよう添加した以外は、実施 1と同条件でそれぞれ処理を行った。

<実施例6~9>
 TOC1mg/LasのC排水に、クロラミンTを結合塩素 度として1mg-Cl 2 /Lとなるよう添加した後、PAC添加量10mg/L、pH6 条件で凝集濾過処理を行った。凝集濾過処 水を活性炭にSV10hr -1 (実施例6)、SV15hr -1 (実施例7)、SV20hr -1 (実施例8)、又はSV30hr -1 (実施例9)の条件で通水した以外は、実施例1 同条件で処理を行った。

<生菌繁殖抑制効果の評価>
 実施例1及び比較例1において、各ポイント おける生菌数を調べ、結果を表1に示した。

 表1より明らかなように、結合塩素系酸化剤 であるクロラミンTを用いた実施例1において 、全測定ポイントにおいて生菌が観測され いのに対し、比較例1においては、活性炭処 理水で10 3 個/mlの生菌が繁殖しており、従来用いられて いる殺菌剤では活性炭塔よりも後段における スライムの増殖を抑制し得ないことが分かる 。

<RO膜差圧上昇抑制効果の評価>
 実施例1及び比較例1において、RO膜分離装置 の差圧の経日変化を調べ、結果を図3に示し 。

 図3より明らかなように、実施例1におい はRO膜分離装置の差圧上昇は観測されていな いのに対して、比較例1では通水開始約7ヶ月 差圧が約0.4MPaに到達した。閉塞したRO膜分 装置からはいずれもスライムの付着が観測 れた。

<結合塩素濃度と生菌繁殖抑制効果との関 >
 実施例2~5における活性炭給水(活性炭塔に導 入される水)及び活性炭処理水(活性炭塔の流 水)の結合塩素濃度と活性炭処理水の生菌数 を調べ、結果を表2に示した。

 表2より明らかなように、活性炭給水結合塩 素濃度が1mg-Cl 2 /L以上において、活性炭処理水からは生菌が 測されていない。

<活性炭塔通水SVと生菌繁殖抑制効果との関 係>
 実施例6~9における活性炭処理水の結合塩素 度と生菌数を調べ、結果を表3に示した。

 表3より明らかなように、活性炭塔通水SV20hr -1 以上において活性炭処理水からは生菌が観測 されていない。

 以上の結果より、活性炭塔におけるスライ 増殖を抑制するために必要な条件は、活性 塔給水結合塩素濃度が1mg/L以上、活性炭塔 水SVが20hr -1 以上であることが分かる。

[図2に示す実施形態の実施例及び比較例と参 例]
<実施例10>
 非イオン性界面活性剤を含むTOC濃度20mg/L、 ルシウム濃度5mg/Lの排水に、クロラミンTを 合塩素濃度として5mg-Cl 2 /Lとなるよう添加した後、PAC(ポリ塩化アルミ ニウム)添加量20mg/L、pH6.5の条件で凝集濾過処 理を行った。凝集濾過処理水を固定床式活性 炭塔にSV20hr -1 の条件で通水した後、軟化塔にSV15hr -1 の条件で通水し、その後、EDTA系スケール防 剤(栗田工業(株)製ウェルクリンA801)を10mg/L( 化塔処理水のカルシウムイオン濃度の5重量 )添加し、NaOHを添加してpH10.5とした後、RO膜 分離装置(日東電工製超低圧芳香族ポリアミ 型RO膜「ES-20」)で通水量60L/h、回収率80%の条 でRO膜分離処理を行った。なお、RO給水のpH 9.5であった。

<比較例2>
 非イオン性界面活性剤を含むTOC濃度20mg/L、 ルシウム濃度5mg/Lを含む排水に、クロラミ Tの代りに、NaClOを遊離塩素濃度として0.5mg-Cl 2 /Lとなるよう添加した以外は、実施例10と同 件で処理を行った。

<実施例11~14>
 非イオン性界面活性剤を含むTOC濃度20mg/L、 ルシウム濃度5mg/Lの排水に、クロラミンTを 合塩素濃度として、0.5mg-Cl 2 /L(実施例11)、0.8mg-Cl 2 /L(実施例12)、1mg-CL 2 /L(実施例13)、又は3mg-Cl 2 /L(実施例14)となるよう添加した以外は、実施 例10と同条件でそれぞれ処理を行った。

<実施例15~18>
 非イオン性界面活性剤を含むTOC濃度20mg/L、 ルシウム濃度5mg/Lを含む排水にクロラミンT 結合塩素濃度として1mg-CL 2 /Lとなるよう添加した後、PAC添加量20mg/L、pH6. 5の条件で凝集濾過処理を行った。凝集濾過 理水を固定床式活性炭塔に通水SV10hr -1 (実施例15)、15hr -1 (実施例16)、20hr -1 (実施例17)、又は30hr -1 (実施例18)で通水した以外は、実施例1と同条 でそれぞれ処理を行った。

<参考例1,2>
 RO給水のpHが6(参考例1)、又は8.5(参考例2)と るように、軟化塔処理水のpHを調整したこと 以外は、実施例10と同条件でそれぞれ処理を った。

<生菌繁殖抑制効果の評価>
 実施例10及び比較例2において、各ポイント おける生菌数を調べ、結果を表4に示した。

 表4より明らかなように、結合塩素系酸化剤 であるクロラミンTを用いた実施例10において は、全測定ポイントにおいて生菌が観測され ないのに対し、比較例2においては、活性炭 理水で10 5 個/ml、軟化塔処理水で10 6 個/ml(アルカリ添加前でサンプリング)と、生 が繁殖しており、従来用いられている殺菌 では活性炭塔よりも後段におけるスライム 増殖を抑制し得ないことが分かる。

<RO膜差圧上昇抑制効果の評価>
 実施例10、比較例2及び参考例1,2において、R O膜分離装置のフラックスの経日変化を調べ 結果を表5に示した。

 表5より明らかなように、実施例10において RO膜分離装置のフラックス低下は観測され いないのに対して、比較例2では30日後にフ ックスが約0.5m 3 /m 2 ・dayに到達した。閉塞したRO膜からはスライ が検出された。また、参考例1,2においては 通水開始30日まではフラックス低下は見ら ないものの60日後には0.7m 3 /m 2 ・day、90日後には0.4m 3 /m 2 ・day程度まで低下した。閉塞した膜面からは スライムの根跡はなく、モジュール差圧の上 昇は観測されないため、界面活性剤による閉 塞が示唆された。

 この結果から、結合塩素系酸化剤を用い 、RO給水のpHを9.5以上とすることが、RO膜分 装置のフラックス低下防止に有効であるこ が分かる。

<結合塩素系酸化剤添加量と生菌繁殖抑制 果との関係>
 実施例11~14における活性炭処理水及び軟化 理水の生菌数を調べ、結果を表6に示した。

 表6より、生菌の繁殖を確実に抑制するため には、活性炭塔の給水の結合塩素濃度が1mg-Cl 2 /L以上となるように、結合塩素系酸化剤を添 することが好ましいことが分かる。

<活性炭塔通水SVと生菌繁殖抑制効果との関 係>
 実施例15~18における活性炭処理水及び軟化 処理水の生菌数を調べ、結果を表7に示した

 表7より、生菌の繁殖を確実に抑制するため には、活性炭塔の通水SVを20hr -1 以上とすることが好ましいことが分かる。

 本出願は、2007年8月29日出願の日本特許出 願(特願2007-222758)に基づくものであり、その 容はここに参照として取り込まれる。