特許 6512322 逆浸透膜のスケール抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6512322

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】逆浸透膜のスケール抑制方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 65/08 20060101AFI20190425BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20190425BHJP

   B01D 61/12 20060101ALI20190425BHJP

   B01D 61/18 20060101ALI20190425BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20190425BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20190425BHJP

【ＦＩ】

   B01D65/08

   C02F1/44 C

   B01D61/12

   B01D61/18

   B01D61/58

   B01D65/06

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-39773(P2018-39773)

(22)【出願日】2018年3月6日

【審査請求日】2019年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】川勝 孝博

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５９３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１９９７２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１６０１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１７９４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４９０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００− ７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スケール成分を含有する供給水を逆浸透膜に通水する水処理におけるスケールを抑制する方法において、
３日に１回以上の頻度で、該逆浸透膜の背圧弁の開度を大きくして、定常透過流束の１／３以下で該供給水を通水する圧力開放通水を行うと共に、
透過水流量が圧力開放通水前よりも高くならないように背圧弁を圧力開放通水前の状態まで閉じることを特徴とする逆浸透膜のスケール抑制方法。

【請求項2】

透過水流量、濃縮水流量、濃縮水の循環水量を監視して濃縮倍率が圧力開放通水前よりも高くならないように背圧弁を圧力開放通水前の状態まで閉じる請求項１に記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【請求項3】

圧力開放通水後、圧力開放前の状態まで背圧弁を閉じるのに要する時間を６０分以上とする請求項１又は２に記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【請求項4】

１日当たりの前記圧力開放通水の時間が６０分以上である請求項１〜３のいずれかに記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【請求項5】

前記供給水中にスケールを分散させる薬剤を添加することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【請求項6】

前記圧力開放通水を行った際に前記逆浸透膜の濃縮側から得られる水の一部もしくは全てを前記逆浸透膜の供給水として再度使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【請求項7】

前記濃縮側から得られる水の一部もしくは全てを、精密濾過膜又は限外濾過膜に通水した後、前記逆浸透膜の供給水とすることを特徴とする請求項６に記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は逆浸透（ＲＯ）膜のスケール抑制方法に係り、詳しくは、河川水や地下水などのスケール成分を含む水を供給水としてＲＯ膜で処理して純水を製造する際に、ＲＯ膜のスケールを抑制して膜性能の安定化を図る方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＯ膜システムによる分離、精製は、蒸発や電気透析を用いたシステムに対して省エネルギープロセスであり、海水、かん水の淡水化や、工業用水および超純水の製造、排水回収などに広く用いられている。ＲＯ膜で阻止された物質は膜面で濃縮される。シリカなどのスケール生成のポテンシャルを持った無機成分が溶解度以上に濃縮されると、スケールが膜に付着することが知られている。スケールの付着によって、透過流束や阻止率といったＲＯ膜性能の低下が起こることから、一般的には、シリカなどがスケール生成濃度以上にならないように運転条件が管理されている。

【0003】

スケールのＲＯ膜への付着を抑制する方法として、酸性条件での運転がある。即ち、ＲＯ膜の供給水のｐＨを５付近として運転することによって、スケールの生成速度が遅くなり、膜性能が安定化する。しかし、この方法では、供給水に酸剤を添加しなければならず、また、濃縮水や透過水のｐＨを中性に戻すためにアルカリ剤が必要となるため、薬品コストがかかる。また、酸性条件では、ＲＯ膜の阻止性能が悪くなるという問題もある。

【0004】

特許文献１，２では、供給水のランゲリア指数をスケール生成し難い値とし、定期的にフラッシングを行うことで、ＲＯ膜へのスケール付着抑制を試みている。しかし、この方法では、供給水のランゲリア指数を調整するための操作が必要である。また、特許文献１，２には、スケールの付着抑制に有効な透過流束の記述はない。更には、スケール分散剤についても構造上の記述はない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１６０１７９号公報

【特許文献2】特開２０１６−１７９４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するＲＯ膜のスケール抑制方法を提供することを目的とする。即ち、本発明では、供給水中に存在するスケール成分がＲＯ膜で濃縮することによってスケール化し、透過流束や脱塩率などの膜性能が低下する恐れがある際に、生成したスケールを膜面から剥離させる運転を行うことにより、更にはスケール成分を分散させてスケールの生成を抑制する薬剤を併用して、膜性能の安定化を図る。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、スケールの生成とＲＯ膜への付着を抑制する方法について鋭意検討し、３日に１回以上の頻度でＲＯ膜の背圧弁を開放する圧力開放通水を行うと共に、背圧弁を元の状態に閉じる（開度を小さくする）際に濃縮倍率が背圧弁を開放する前よりも高くならないように背圧弁の開度をゆっくり小さくすることにより、スケールによる膜性能（透過性能）の低下を抑制できることを見出した。

【0008】

更には、スケール抑制剤として、ホスホン酸などのリン酸基を有するものや、アクリル酸（ＡＡ）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド（ｔＢｕＡＡｍ）の３元共重合体などのスルホン酸基を有するものを供給水に添加することで、透過流束等の膜性能の低下をより一層確実に抑制することができることを見出した。

【0009】

背圧弁を開放すると、その間透過水が得られず、水回収率が低下する。本発明では、その間にＲＯ膜の濃縮水側から排出される水を供給水として再利用することで、水回収率の低下を抑えることができる。この場合、濃縮水中には、膜面から剥離したスケール成分が存在している可能性があるため、精密濾過（ＭＦ）膜や限外濾過（ＵＦ）膜に通して、スケール成分を除去してから再利用することが好ましい。

【0010】

本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。

【0011】

［１］ スケール成分を含有する供給水を逆浸透膜に通水する水処理におけるスケールを抑制する方法において、
３日に１回以上の頻度で、該逆浸透膜の背圧弁の開度を大きくして、定常透過流束の１／３以下で該供給水を通水する圧力開放通水を行うと共に、
透過水流量が圧力開放通水前よりも高くならないように背圧弁を圧力開放通水前の状態まで閉じることを特徴とする逆浸透膜のスケール抑制方法。

【0012】

［２］ 透過水流量、濃縮水流量、濃縮水の循環水量を監視して濃縮倍率が圧力開放通水前よりも高くならないように背圧弁を圧力開放通水前の状態まで閉じる［１］に記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【0013】

［３］ 圧力開放通水後、圧力開放前の状態まで背圧弁を閉じるのに要する時間を６０分以上とする［１］又は［２］に記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【0014】

［４］ １日当たりの前記圧力開放通水の時間が６０分以上である［１］〜［３］のいずれかに記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【0015】

［５］ 前記供給水中にスケールを分散させる薬剤を添加することを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【0016】

［６］ 前記圧力開放通水を行った際に前記逆浸透膜の濃縮側から得られる水の一部もしくは全てを前記逆浸透膜の供給水として再度使用することを特徴とする請求項［１］〜［５］のいずれかに記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【0017】

［７］ 前記濃縮側から得られる水の一部もしくは全てを、精密濾過膜又は限外濾過膜に通水した後、前記逆浸透膜の供給水とすることを特徴とする［６］に記載の逆浸透膜のスケール抑制方法。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ＲＯ膜処理によってスケール成分が溶解度以上の濃度に濃縮される場合であっても、ＲＯ膜へのスケールの付着を抑制することができ、透過流束等のＲＯ膜性能を長期に亘り安定に維持することができる。また、背圧弁開放時の濃縮水を供給水に戻すことで水回収率を維持することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１（ａ）は、実施例で用いた平膜試験装置の構成を示す模式図であり、図１（ｂ）は、この平膜試験装置の密閉容器の構造を示す断面図である。

【図2】ＲＯシステムの構成図である。

【図3】実施例及び比較例における透過流束比の経時変化を示すグラフである。

【図4】実施例及び比較例における透過流束比の経時変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0021】

本発明のＲＯ膜のスケール抑制方法は、間欠時に背圧弁を開放すると共に、背圧弁を元の状態に閉じる（開度を小さくする）際に濃縮倍率が背圧弁を開放する前よりも高くならないように背圧弁の開度をゆっくり小さくする。

【0022】

［作用機構］
本発明による作用機構は以下の通りである。
(1) 間欠的に圧力開放通水を行うことで、膜面のスケールを剥離させる。即ち、ＲＯ膜装置は、後述の図１（ａ），（ｂ）に示されるように、密閉容器内がＲＯ膜で原水室と透過水室とに仕切られ、原水室に原水導入配管と濃縮水排出配管が接続され、透過水室に透過水排出配管が接続されている。原水導入配管には、高圧ポンプが設けられ、一方、濃縮水排出配管には背圧弁が設けられており、高圧ポンプによる加圧力（供給水量）と、背圧弁の開度を調節することで、膜の透過流束が調整され、所定のＲＯ供給水量に対して、所定の透過水量で透過水を得ることができる。

【0023】

本発明では、ＲＯ膜に供給水を給水する高圧ポンプの運転を継続した状態で間欠的に背圧弁の開度を大きくする圧力開放通水を行う。背圧弁の開度を大きくすると、ＲＯ供給水は高圧ポンプの加圧力で勢いよく背圧弁側（濃縮水側）へ流れ、この供給水の掃流で膜面に付着したスケールを剥離させ、濃縮水排出口側へ排出することができる。
(2) 背圧弁開放後、背圧弁を元の開度に戻すに際し、背圧弁の開度を急激に小さくすると、背圧弁開放運転によって透過流束が回復しているところから、一時的に濃縮倍率が設定値よりも高くなってしまう。その結果、供給水が過濃縮されて透過流束の大きな低下をもたらす。本発明では、背圧弁を圧力開放状態からゆっくりと元の開度に戻すところから、かかる過濃縮が防止され、透過流束の低下が防止される。
(3) スケールの生成抑制に有効なリン酸基又はスルホン酸基を有する分散剤を添加して、スケール化を抑制する。
(4) 圧力開放通水時の濃縮水の一部又は全てを供給水として再利用することにより、背圧弁開放運転を行った上で、水回収率を維持する。

【0024】

［ＲＯ膜］
本発明において、スケール抑制対象となるＲＯ膜の材質、膜型式等には特に制限はなく、水処理分野で一般的に使用されているものであれば、本発明を適用してスケール抑制効果を得ることができる。

【0025】

［供給水］
本発明で対象とするＲＯ膜の供給水は、スケール成分を含み、ＲＯ膜で濃縮されて濃度が溶解度以上となるような水であり、例えば河川水、地下水、排水回収水、冷却水ブロー水などが挙げられる。スケール種としては、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。

【0026】

本発明は、シリカをＣＳｍｇ／Ｌ含むＲＯ供給水を供給水量：ＶＦｍ^３／ｄ、濃縮水量：ＶＣｍ^３／ｄでＲＯ膜処理する際に下記式を満たすような、シリカスケール析出傾向の高いＲＯ供給水のＲＯ膜処理に好適である。

【0027】

ＣＳ×ＶＦ／ＶＣ＞１２０ （１）

【0028】

なお、本発明では、設定透過流束と間欠的な圧力開放通水により、スケールを抑制するため、ＲＯ供給水のｐＨを酸性にする必要はなく、ＲＯ供給水のｐＨは５〜９、特に６〜８とすればよい。ただし、ｐＨを酸性にした方が効率的である。

【0029】

［設定透過流束］
本発明においては、定常運転時におけるＲＯ膜の設定透過流束を好ましくは０．６ｍ／ｄ以下とする。この設定透過流束が０．６ｍ／ｄを超えると、以下の圧力開放通水を行っても、スケールの抑制効果を十分に得ることができないおそれがある。ＲＯ膜の設定透過流束は０．６ｍ／ｄ以下であればよく、特に、０．３〜０．６ｍ／ｄの範囲とすることが好ましい。

【0030】

［圧力開放通水］
本発明では、上記の透過流束を設定した上で、３日に１回以上の頻度で、ＲＯ膜の背圧弁の開度を大きくして、設定透過流束の１／３以下で供給水をＲＯ膜に通水する圧力開放通水を行う。

【0031】

圧力開放通水の頻度は３日に１回以上であればよく、ＲＯ供給水のスケール化傾向、圧力開放通水の時間、圧力開放通水時の透過流束等との関係において適宜設定される。

【0032】

圧力開放通水時の透過流束は、背圧弁の開度によって調節することができる。

【0033】

圧力開放通水時の背圧弁の開度を大きくして圧力開放通水時の透過流束を小さくするほど、圧力開放通水の頻度を小さく、かつ圧力開放通水時間を短くすることができる。逆に圧力開放通水時の背圧弁の開度が小さく、圧力開放通水時の透過流束が大きいほど、一般的には、圧力開放通水の頻度を大きく、かつ圧力開放通水時間を長くする必要が生じる。

【0034】

通常の場合、圧力開放通水時には、背圧弁を全開又は半開以上とし（透過流束＝０〜０．３ｍ／ｄ）、圧力開放通水の頻度を３日に１〜７２回、１日当たりの圧力開放通水の時間は６０分以上、例えば６０〜１２０分（この圧力開放通水時以外の時間は設定透過流束での通常の通水となる。）とすることが好ましい。

【0035】

なお、圧力開放通水は上記の条件を満たせば、定期的に行ってもよく、不定期的に行ってもよいが、ＲＯ供給水の水質やＲＯ膜の運転条件に大きな変動がない場合定期的に行うのが好ましい。
［背圧弁を元の開度にゆっくりと戻す条件］
背圧弁の開度をゆっくり小さくする場合、具体的には、半開〜全開状態の背圧弁を圧力開放通水前の運転時の開度（例えば開度１０〜９０％）にまで戻す時間を０．５〜１２時間特に１〜６時間とすることが好ましい。開度の定義は、開度％＝〔１−（運転時の圧力）／（背圧弁の最大圧力）〕×１００ である。

【0036】

［スケール成分分散剤］
本発明においては、ＲＯ供給水に供給水中のスケール成分を分散させる薬剤（分散剤）を添加することで、より一層優れたスケール抑制効果を得ることができる。

【0037】

分散剤としては、水中のスケール成分を分散させる作用のあるものであればよく、特に制限はないが、リン酸基を有する化合物等のリン含有化合物、スルホン酸基を有する化合物等のイオウ含有化合物がスケール成分の分散効果に優れることから好ましい。

【0038】

具体的には、リン酸基を有する化合物としては、ホスホン酸基を有する化合物が好ましく、例えば、ニトリロトリメチレンホスホン酸（ＮＴＭＰ）、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸（ＥＤＴＰ）、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸（ＰＢＴＣ）、アミノメチレンホスホネート（ＡＭＰ）、ポリアミノポリエーテルメチレンホスホネート（ＰＡＰＥＭＰ）、ホスホノポリカルボン酸（ＰＯＣＡ）、１，２−ジヒドロキシ−１，２−ビス（ジヒドロキシホスホニル）エタン（ＤＤＰＥ）、２−ジヒドロキシジヒドロキシホスホニル−２−ヒドロキシプロピオン酸（ＤＨＨＰＡ）、１，３−ビス［（１−フェニル−１−ジヒドロキシホスホニル）メチル］−２−イミダゾリジノン（ＢＰＤＭＩ）、２，３−ビス（ジヒドロキシホスホニル）−１，４−ブタン二酸（ＢＤＢＡ）、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸（ＤＴＰＭＰＡ）、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸（ＨＤＴＭＰ）、ビス（ポリ−２−カルボキシエチル）ホスホン酸、及びこれらの水溶性塩、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩等を挙げることができる。

【0039】

また、スルホン酸基を有する化合物としては、スルホン酸基を有するポリマーが好ましく、スルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物が挙げられる。スルホン酸基とカルボキシル基を有する重合物としては、スルホン酸基を有する単量体と、カルボキシル基を有する単量体との共重合物、或いは、更に、これらの単量体と共重合可能な他の単量体との三元共重合体が挙げられ、このうち、スルホン酸基を有する単量体としては、２−メチル−１，３−ブタジエン−１−スルホン酸などの共役ジエンスルホン酸、３−（メタ）アリルオキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸等のスルホン酸基を有する不飽和（メタ）アリルエーテル系単量体や２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシ−３−アクリルアミドプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、イソアミレンスルホン酸、又はこれらの塩など、好ましくは３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（ＨＡＰＳ）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）が挙げられ、これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

【0040】

一方、カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ビニル酢酸、アトロパ酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルアクリル酸、コハク酸、エポキシコハク酸又はこれらの塩など、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸が挙げられ、これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

【0041】

また、これらの単量体と共重合可能な単量体としては、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド（ｔＢｕＡＡｍ）、Ｎ−ビニルホルムアミドなどのアミド類が挙げられる。

【0042】

特に、アクリル酸（ＡＡ）と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）をＡＡ：ＡＭＰＳ＝７０〜９０：１０〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物、ＡＡとＡＭＰＳとＮ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド（ｔＢｕＡＡｍ）等のアミド類を、ＡＡ：ＡＭＰＳ：アミド類＝４０〜９０：５〜３０：５〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物、ＡＡと３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸（ＨＡＰＳ）を、ＡＡ：ＨＡＰＳ＝７０〜９０：１０〜３０（モル比）の割合で共重合させた共重合物などが挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。

【0043】

スルホン酸基を有するポリマーの重量平均分子量は、１,０００〜３０，０００であることが好ましい。重量平均分子量が１，０００未満であると分散効果が不十分であり、３０，０００を超えると、このポリマー自体がＲＯ膜に吸着し、膜閉塞の要因となるおそれがある。

【0044】

これらの分散剤は、１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0045】

ＲＯ供給水に分散剤を添加する場合、分散剤の添加量は、ＲＯ供給水の水質や水回収率、設定透過流束、圧力開放通水の頻度等の運転条件等によっても異なるが、通常の場合、固形分（有効成分）濃度として０．０５〜１０ｍｇ／Ｌ程度となるように添加することが好ましい。分散剤の添加量が少な過ぎると十分な分散効果を得ることができず、多過ぎると分散剤がＲＯ膜の負荷となったり膜汚染の原因となったりする場合がある。

【0046】

［濃縮水の再利用］
圧力開放通水時には、背圧弁の開度を大きくすることでＲＯ膜を透過するＲＯ膜供給水量は少なくなり、その殆どが濃縮水側に排出されることとなる。この濃縮水は、圧力開放通水でＲＯ膜から剥離させたスケールを含む場合もあるが、スケール以外は未処理のＲＯ膜供給水とほぼ同等の水質であり、濃縮度も低いことから、この水の一部又は全量をＲＯ供給水側に循環して供給水として再使用（再処理）することが、圧力開放通水を行うことによる透過水量の低減を防止して回収水量を確保する上で好ましい。

【0047】

この場合、圧力開放通水時にＲＯ膜の濃縮水側から得られる水には、ＲＯ膜から剥離したスケールが含まれる場合があるため、これをＭＦ膜又はＵＦ膜で濾過し、スケール成分を除去した後、ＲＯ供給水とすることが好ましい。この場合に用いるＭＦ膜又はＵＦ膜には特に制限はなく、通常の水処理における除濁膜として用いられるものであればよく、いずれも使用可能である。

【0048】

なお、背圧弁開放後に背圧弁の開度をゆっくりと戻すときの濃縮水も同様に再利用することが望ましい。

【0049】

図２は、かかる通水制御が行われるＲＯシステムの一例を示すフロー図である。

【0050】

原水タンク１９内の原水が配管２０、ポンプ２１、ＵＦ装置２２、ＲＯ給水タンク２３、ポンプ２４を介してＲＯ装置２５に供給される。ＲＯ装置２５の濃縮水は、背圧弁２６を通り、その一部は流量計２７を経て取り出される。背圧弁２６からの濃縮水の残部は、流量調整バルブ２８、流量計２９を介して原水タンク１９に戻される。原水タンク１９からの送水配管２０（又は原水タンク１９）に分散剤が薬液タンク３１から薬注ポンプ３２を介して添加される。

【0051】

ＲＯ装置２５の透過水は配管３３を介して取り出される。透過水流量は流量計３４で計測される。透過水及びＲＯ給水の水質（例えば電気伝導度）はセンサ３５，３６で計測され、その検出データが各流量計２７，２９，３４の検出データと共に制御器３７に入力され、背圧弁２６及びバルブ２８と、ポンプ２４のバイパス弁（符号略）とが制御される。

【実施例】

【0052】

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

【0053】

以下の実施例及び比較例におけるＲＯ供給水、分散剤、ＲＯ膜、実験装置、運転条件は、以下の通りであり、経時後の透過流束を初期透過流束で除した透過流束比で膜性能を評価した。

【0054】

（１） ＲＯ供給水
塩化ナトリウム１００ｍｇ／Ｌ、炭酸水素ナトリウム８４ｍｇ／Ｌの水溶液に、塩化カルシウムをカルシウム濃度が１０ｍｇ／Ｌとなるように、ポリ塩化アルミニウムをアルミニウム濃度が０．１ｍｇ／Ｌとなるように添加すると共に、メタケイ酸ナトリウムをシリカ濃度が３５ｍｇ／Ｌとなるように添加し、最終的に塩酸と水酸化ナトリウムでｐＨ７．０に調整したものをＲＯ供給水とした。

【0055】

（２） 分散剤
以下の分散剤Ｉ〜IVを用いた。ＲＯ供給水にこれらの分散剤を添加する場合、分散剤は固形分として１．１５６ｍｇ／Ｌ添加した。

【0056】

分散剤Ｉ：ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸、分子量７２７、イタルマッチ社製
分散剤II：ＡＡとＡＭＰＳとｔＢｕＡＡｍの三元共重合体、重量平均分子量５，０００、ダウ社製
分散剤III：ＡＡとＡＭＰＳの二元共重合体、重量平均分子量１１，０００、ダウ社製
分散剤IV：ＡＡとＨＡＰＳの二元共重合体、重量平均分子量１１，０００、日本触媒社製

【0057】

（３） ＲＯ膜
日東電工製超低圧ＲＯ膜「ＥＳ２０（膜面積：８ｃｍ^２）」を使用した。

【0058】

（４） 実験装置
図１（ａ），（ｂ）に示す平膜試験装置を用いた。

【0059】

この平膜試験装置において、ＲＯ供給水は、配管１１より高圧ポンプ４で、密閉容器１のＲＯ膜をセットした平膜セル２の下側の原水室１Ａに供給される。図１（ｂ）に示すように、密閉容器１は、原水室１Ａ側の下ケース１ａと、透過水室１Ｂ側の上ケース１ｂとで構成され、下ケース１ａと上ケース１ｂとの間に、平膜セル２がＯリング８を介して固定されている。平膜セル２はＲＯ膜２Ａの透過水側が多孔質支持板２Ｂで支持された構成とされている。平膜セル２の下側の原水室１Ａ内はスターラー３で攪拌子５を回転させることにより攪拌される。ＲＯ膜透過水は平膜セル２の上側の透過水室１Ｂを経て配管１２より取り出される。濃縮水は配管１３より取り出される。原水室１Ａ内の圧力は、給水配管１１に設けた圧力計６と、濃縮水取出配管１３に設けた背圧弁（圧力調整バルブ）７により調整される。

【0060】

（５） 運転条件
設定透過流束は各例毎に０．６ｍ／ｄとし、回収率７５％（４倍濃縮）となるように、ポンプ送水量、背圧弁を調節した。背圧弁の開度は、平均して７５％である。

【0061】

アルミニウムの存在下で、３５ｍｇ／Ｌのシリカが４倍濃縮されることによって、シリカスケールが生成する。なお、透過流束比は初期運転圧力を運転圧力で除したものである。

【0062】

各実施例及び比較例の運転条件は以下の通りである。

【0063】

比較例１：透過流束を０．６ｍ／ｄに設定して、通常通水した（圧力開放なし）。

【0064】

比較例２：透過流束を０．６ｍ／ｄに設定して、１日に１回１時間、背圧弁を開度１００％に開放（圧力開放）した。この圧力開放時の透過流束は０ｍ／ｄであった。この圧力開放後、直ちに（３０秒で）背圧弁の開度を元の開度に戻した。

【0065】

実施例１：透過流束を０．６ｍ／ｄに設定して、１日に１回１時間、背圧弁を開放（圧力開放）した。この圧力開放時の透過流束は０ｍ／ｄであった。背圧弁を１時間開放した後、初期通水時の状態（開度７５％）に背圧弁を戻し、透過水量、濃縮水量の確認を行った後、４時間かけて、４倍濃縮となるように背圧弁を調節した。

【0066】

実施例２：ＲＯ供給水にシリカ分散剤Ｉを添加した以外は、実施例１と同様に行った。

【0067】

実施例３：ＲＯ供給水にシリカ分散剤IIを添加した以外は、実施例１と同様に行った。

【0068】

実施例４：ＲＯ供給水にシリカ分散剤IIIを添加した以外は、実施例１と同様に行った。

【0069】

実施例５：ＲＯ供給水にシリカ分散剤IVを添加した以外は、実施例１と同様に行った。

【0070】

実施例６：ＲＯ供給水に圧力開放時の濃縮水を全量戻した以外は、実施例１と同様に行った。

【0071】

実施例７：ＲＯ供給水に圧力開放時の濃縮水を孔径０．４５μｍの親水性ＰＶＤＦ膜（ＭＦ膜）で濾過して全量戻した以外は、実施例１と同様に行った。

【0072】

図３，４に各例の透過流束比の経時変化を示す。図３に示される通り、圧力開放を行っても、バルブを閉じる際に濃縮倍率を調整しないと、比較例２のように、圧力開放を行わない比較例１と同等の透過流束の低下が起こる。濃縮倍率を調整した実施例１では透過流束の低下が抑制されるようになる。また、スケール分散剤を使用することによって、実施例２〜５のように透過流束が安定化する。図４の通り、濃縮水を戻した実施例６では、実施例１よりも若干の透過流束の低下が見られるが、ＰＶＤＦ膜で濾過した実施例７では同等の透過流束となっている。

【符号の説明】

【0073】

１ 容器
２ 平膜セル
２Ａ ＲＯ膜
２Ｂ 多孔質支持板
３ スターラー
４ 高圧ポンプ
５ 攪拌子
６ 圧力計
７ 背圧弁（圧力調整バルブ）
８ Ｏリング

【要約】

【課題】河川水や地下水などのスケール成分を含む水を供給水として逆浸透膜で処理して純水を製造する際に、スケールを抑制して膜性能の安定化を図る。
【解決手段】３日に１回以上の頻度で、該逆浸透膜の背圧弁の開度を大きくして、定常透過流束の１／３以下で該供給水を通水する圧力開放通水を行うと共に、透過水流量、濃縮水流量、濃縮水の循環水量を監視して濃縮倍率が圧力開放通水前よりも高くならないように、背圧弁を圧力開放通水前の状態まで閉じる。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】