特開 2022-55644 逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、水処理方法、および水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022055644

(43)【公開日】2022-04-08

(54)【発明の名称】逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、水処理方法、および水処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/18 20060101AFI20220401BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20220401BHJP

【ＦＩ】

B01D61/18

C02F1/44 A

C02F1/44 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020163183

(22)【出願日】2020-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 昌平

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006KA01

4D006KA03

4D006KB12

4D006KB13

4D006KB15

4D006KB21

4D006KD01

4D006KD11

4D006KD23

4D006KD24

4D006KD30

4D006KE02P

4D006KE03P

4D006KE12P

4D006KE13P

4D006KE14P

4D006KE22Q

4D006KE23Q

4D006KE30Q

4D006PA01

4D006PB08

(57)【要約】

【課題】簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定することができる、逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、その逆浸透膜のファウリング判定方法または判定装置を用いる水処理方法、および水処理装置を提供する。
【解決手段】有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理装置１２において、被処理水のＴＯＣ濃度と濃縮水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定工程を含み、被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比を算出し、その比に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定する、逆浸透膜のファウリング判定方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理工程において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定工程を含み、
前記被処理水のＴＯＣ濃度に対する前記濃縮水のＴＯＣ濃度の比を算出し、前記比に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定することを特徴とする逆浸透膜のファウリング判定方法。

【請求項2】

有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理工程において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定工程を含み、
前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とから算出したＴＯＣ消費量に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定することを特徴とする逆浸透膜のファウリング判定方法。

【請求項3】

請求項２に記載の逆浸透膜のファウリング判定方法であって、
前記ＴＯＣ消費量が、以下の式により求められる単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量であることを特徴とする逆浸透膜のファウリング判定方法。
単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量（ｍｇ／ｈ／ｍ^２）＝（被処理水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×被処理水量（Ｌ／ｈ）－濃縮水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×濃縮水量（Ｌ／ｈ）－透過水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×透過水量（Ｌ／ｈ））÷逆浸透膜の膜面積（ｍ^２）

【請求項4】

有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定手段と、
前記被処理水のＴＯＣ濃度に対する前記濃縮水のＴＯＣ濃度の比を算出し、前記比に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする逆浸透膜のファウリング判定装置。

【請求項5】

有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定手段と、
前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とから算出したＴＯＣ消費量に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする逆浸透膜のファウリング判定装置。

【請求項6】

請求項５に記載の逆浸透膜のファウリング判定装置であって、
前記ＴＯＣ消費量が、以下の式により求められる単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量であることを特徴とする逆浸透膜のファウリング判定装置。
単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量（ｍｇ／ｈ／ｍ^２）＝（被処理水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×被処理水量（Ｌ／ｈ）－濃縮水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×濃縮水量（Ｌ／ｈ）－透過水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×透過水量（Ｌ／ｈ））÷逆浸透膜の膜面積（ｍ^２）

【請求項7】

請求項１に記載の逆浸透膜のファウリング判定方法で算出した前記比に基づいて、または請求項２または３に記載の逆浸透膜のファウリング判定方法で算出した前記ＴＯＣ消費量に基づいて、前記被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整することを特徴とする水処理方法。

【請求項8】

請求項７に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中のＴＯＣ濃度および有機物の種類の少なくとも１つに基づいて、前記比の所定の値、または前記ＴＯＣ消費量の所定の値を決定することを特徴とする水処理方法。

【請求項9】

請求項４に記載の逆浸透膜のファウリング判定装置で算出した前記比に基づいて、または請求項５または６に記載の逆浸透膜のファウリング判定装置で算出した前記ＴＯＣ消費量に基づいて、前記被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整する制御手段を備えることを特徴とする水処理装置。

【請求項10】

請求項９に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記被処理水中のＴＯＣ濃度および有機物の種類の少なくとも１つに基づいて、前記比の所定の値、または前記ＴＯＣ消費量の所定の値を決定することを特徴とする水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、その逆浸透膜のファウリング判定方法または判定装置を用いる水処理方法、および水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

逆浸透膜処理は、純水製造、排水回収、海水淡水化等、数多くのプロセスで使用され、近年の水不足を背景に特に排水回収用途での適用事例が増加している。特に排水回収用途では、全有機物炭素（ＴＯＣ）成分が多く含有される被処理水が逆浸透膜に供給されることにより、逆浸透膜の膜面に微生物等が増殖してバイオフィルムが形成されてファウリングを生じ、透過水量の低下や供給圧力の上昇といったトラブルを招く場合がある。

【0003】

現在では、スライム抑制剤を被処理水中に供給することによってバイオフィルムの形成を抑制する手法が一般的であるが、スライム抑制剤の添加はランニングコストの増大や透過水質の悪化を招くことがあるため、スライム抑制剤の添加量を適切に制御する方法が求められている。

【0004】

特許文献１には、逆浸透膜の濃縮水のＴＯＣ濃度が所定の値以上になった場合にスライム抑制剤を被処理水に供給するろ過処理方法が記載されている。しかし、バイオフィルムの形成が進行すると濃縮水のＴＯＣ濃度が低い濃度で検出される場合があり、特許文献１の方法は、スライム抑制剤の添加量を適切に制御する方法としては必ずしも十分でないことが判明した。

【0005】

そこで、簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定する方法、そして、逆浸透膜処理におけるスライム抑制剤の添加量を適切に制御する方法が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６－１２０４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定することができる、逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、その逆浸透膜のファウリング判定方法または判定装置を用いる水処理方法、および水処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理工程において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定工程を含み、前記被処理水のＴＯＣ濃度に対する前記濃縮水のＴＯＣ濃度の比を算出し、前記比に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定する、逆浸透膜のファウリング判定方法である。

【0009】

本発明は、有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理工程において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定工程を含み、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とから算出したＴＯＣ消費量に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定する、逆浸透膜のファウリング判定方法である。

【0010】

前記逆浸透膜のファウリング判定方法において、前記ＴＯＣ消費量が、以下の式により求められる単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量であることが好ましい。
単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量（ｍｇ／ｈ／ｍ^２）＝（被処理水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×被処理水量（Ｌ／ｈ）－濃縮水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×濃縮水量（Ｌ／ｈ）－透過水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×透過水量（Ｌ／ｈ））÷逆浸透膜の膜面積（ｍ^２）

【0011】

本発明は、有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定手段と、前記被処理水のＴＯＣ濃度に対する前記濃縮水のＴＯＣ濃度の比を算出し、前記比に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定する判定手段と、を備える、逆浸透膜のファウリング判定装置である。

【0012】

本発明は、有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段において、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とを測定するＴＯＣ測定手段と、前記被処理水のＴＯＣ濃度と前記濃縮水のＴＯＣ濃度と前記透過水のＴＯＣ濃度とから算出したＴＯＣ消費量に基づいて前記逆浸透膜のファウリングの発生を判定する判定手段と、を備える、逆浸透膜のファウリング判定装置である。

【0013】

前記逆浸透膜のファウリング判定装置において、前記ＴＯＣ消費量が、以下の式により求められる単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量であることが好ましい。
単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量（ｍｇ／ｈ／ｍ^２）＝（被処理水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×被処理水量（Ｌ／ｈ）－濃縮水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×濃縮水量（Ｌ／ｈ）－透過水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×透過水量（Ｌ／ｈ））÷逆浸透膜の膜面積（ｍ^２）

【0014】

本発明は、前記逆浸透膜のファウリング判定方法で算出した前記比に基づいて、または前記逆浸透膜のファウリング判定方法で算出した前記ＴＯＣ消費量に基づいて、前記被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整する、水処理方法である。

【0015】

前記水処理方法において、前記被処理水は、分子量が５００以下の有機物を０．１ｍｇ／Ｌ以上含有することが好ましい。

【0016】

前記水処理方法において、前記ＴＯＣ消費量が５ｍｇ／ｈ／ｍ^２以上になった場合に、前記被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を増やすように制御することが好ましい。

【0017】

前記水処理方法において、前記被処理水中のＴＯＣ濃度および有機物の種類の少なくとも１つに基づいて、前記比の所定の値、または前記ＴＯＣ消費量の所定の値を決定することが好ましい。

【0018】

前記逆浸透膜のファウリング判定装置で算出した前記比に基づいて、または前記逆浸透膜のファウリング判定装置で算出した前記ＴＯＣ消費量に基づいて、前記被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整する制御手段を備える、水処理装置である。

【0019】

前記水処理装置において、前記被処理水は、分子量が５００以下の有機物を０．１ｍｇ／Ｌ以上含有することが好ましい。

【0020】

前記水処理装置において、前記制御手段は、前記ＴＯＣ消費量が５ｍｇ／ｈ／ｍ^２以上になった場合に、前記被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を増やすように制御することが好ましい。

【0021】

前記水処理装置において、前記制御手段は、前記被処理水中のＴＯＣ濃度および有機物の種類の少なくとも１つに基づいて、前記比の所定の値、または前記ＴＯＣ消費量の所定の値を決定することが好ましい。

【発明の効果】

【0022】

本発明により、簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定することができる、逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、その逆浸透膜のファウリング判定方法または判定装置を用いる水処理方法、および水処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係る逆浸透膜のファウリング判定装置を備える水処理装置の一例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0025】

本発明の実施形態に係る逆浸透膜のファウリング判定装置を備える水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。

【0026】

水処理装置１は、有機物を含有する被処理水について逆浸透膜を用いて濃縮水と透過水とを得る逆浸透膜処理手段として、逆浸透膜処理装置１２と、制御手段として、制御装置３２と、を備える。水処理装置１は、被処理水を貯留するための被処理水槽１０を備えてもよい。

【0027】

図１の水処理装置１において、被処理水槽１０の被処理水入口には、被処理水配管２２が接続されている。被処理水槽１０の被処理水出口と、逆浸透膜処理装置１２の入口とは、ポンプ１４を介して被処理水配管２４により接続されている。逆浸透膜処理装置１２の透過水出口には、透過水配管２６が接続され、濃縮水出口には、濃縮水配管２８が接続されている。被処理水槽１０のスライム抑制剤入口には、スライム抑制剤添加配管３０が接続されている。被処理水配管２４におけるポンプ１４の上流側には、被処理水中のＴＯＣ濃度を測定する被処理水ＴＯＣ測定手段として、被処理水ＴＯＣ測定装置１６が設置されている。透過水配管２６には、透過水中のＴＯＣ濃度を測定する透過水ＴＯＣ測定手段として、透過水ＴＯＣ測定装置１８が設置されている。濃縮水配管２８には、濃縮水中のＴＯＣ濃度を測定する濃縮水ＴＯＣ測定手段として、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０が設置されている。制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６と、透過水ＴＯＣ測定装置１８と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０と、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤の添加量を調整するスライム抑制剤添加量調整手段（図示せず）と、それぞれ有線または無線の電気的接続等により接続されている。

【0028】

なお、逆浸透膜のファウリング判定装置は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０、および制御装置３２を含んで構成される。または、逆浸透膜のファウリング判定装置は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６、透過水ＴＯＣ測定装置１８、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０、および制御装置３２を含んで構成される。

【0029】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１の動作について説明する。

【0030】

有機物を含有する被処理水は、被処理水配管２２を通して必要に応じて被処理水槽１０へ貯留される。被処理水槽１０において、被処理水へスライム抑制剤添加配管３０を通して、スライム抑制剤が添加される（スライム抑制剤添加工程）。

【0031】

スライム抑制剤は逆浸透膜処理装置１２の前段において添加されればよく、被処理水配管２２において添加されてもよいし、被処理水配管２４において添加されてもよい。

【0032】

スライム抑制剤が添加された被処理水は、ポンプ１４により被処理水配管２４を通して逆浸透膜処理装置１２へ送液される。逆浸透膜処理装置１２において、被処理水について逆浸透膜処理が行われ、透過水と濃縮水とが得られる（逆浸透膜処理工程）。透過水は、透過水配管２６を通して排出され、濃縮水は、濃縮水配管２８を通して排出される。

【0033】

本発明者の検討により、上記の通り、逆浸透膜におけるバイオフィルムの形成が進行すると、濃縮水のＴＯＣ濃度が低い濃度で検出される場合があることがわかった。これは、逆浸透膜処理の被処理水中に含有されたＴＯＣ成分は、逆浸透膜によって濃縮水と透過水に分離されるが、逆浸透膜の膜面のバイオフィルム形成が進行するとバイオフィルム中に存在する微生物によって一部が消費されるためと考えられる。したがって、逆浸透膜の運転時間の増加に伴って膜面のバイオフィルムの形成が進行すると、バイオフィルム中に存在する微生物等によるＴＯＣ成分の消費が進行して濃縮水または透過水のＴＯＣ濃度が低下すると考えられる。

【0034】

このように、逆浸透膜の膜面にバイオフィルムがほとんど形成されていない場合には、被処理水中に含有されたＴＯＣ成分は濃縮水または透過水に分離され、ＴＯＣ成分の消費はほとんど生じない。一方、逆浸透膜の膜面にバイオフィルムが形成された場合には、バイオフィルム中に存在する微生物等によってＴＯＣ成分が消費される。そこで、本発明者は、バイオフィルムの形成の度合いは被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）またはＴＯＣ消費量に関連しており、濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）またはＴＯＣ消費量を監視することによって、簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定することができることを見出した。また、濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）またはＴＯＣ消費量に基づいて被処理水へのスライム抑制剤の添加量を調整することによって、逆浸透膜処理におけるスライム抑制剤の添加量を適切に制御することができ、逆浸透膜の膜面のバイオフィルム形成を制御することができることを見出した。

【0035】

被処理水のＴＯＣ濃度は被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定され（被処理水ＴＯＣ測定工程）、濃縮水のＴＯＣ濃度は濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定される（濃縮水ＴＯＣ測定工程）（以上、ＴＯＣ測定工程）。そして、被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を算出し、この濃度比（濃縮水ＴＯＣ／被処理水ＴＯＣ）に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定する（判定工程）。例えば、この濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）が所定の値以下になった場合に逆浸透膜のファウリングが発生したと判定する。これによって、簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定することができる。

【0036】

例えば、判定手段である制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度とから被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を算出し、この濃度比に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定する（判定工程）。例えば、制御装置３２は、この濃度比が所定の値以下になった場合に逆浸透膜のファウリングが発生したと判定する。

【0037】

この算出した濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）に基づいて、被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整してもよい。例えば、制御手段でもある制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度とから被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を算出し、この濃度比に基づいて、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤添加量調整手段であるポンプの流量やバルブの開閉度等を調整し、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を調整すればよい（スライム抑制剤添加量調整工程）。被処理水へのスライム抑制剤の添加量は、制御装置３２によって自動で調整してもよいし、手動で調整してもよい。

【0038】

例えば、この算出した濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）が所定の値以下になった場合に、被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を増やすように制御すればよい。例えば、制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度とから被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を算出し、この濃度比が所定の値以下になった場合に、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤添加量調整手段であるポンプの流量やバルブの開閉度等を調整し、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を増やせばよい。なお、本明細書において「スライム抑制剤の添加量を増やす」とは、被処理水へスライム抑制剤を添加している状態で添加量を増やす場合の他に、被処理水へスライム抑制剤を添加していない状態から添加を開始する場合も含む。

【0039】

または、被処理水のＴＯＣ濃度は被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定され（被処理水ＴＯＣ測定工程）、濃縮水のＴＯＣ濃度は濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定され（濃縮水ＴＯＣ測定工程）、透過水のＴＯＣ濃度は透過水ＴＯＣ測定装置１８により測定される（透過水ＴＯＣ測定工程）（以上、ＴＯＣ測定工程）。そして、被処理水のＴＯＣ濃度と濃縮水のＴＯＣ濃度と透過水のＴＯＣ濃度とからＴＯＣ消費量を算出し、このＴＯＣ消費量に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定してもよい（判定工程）。例えば、このＴＯＣ消費量が所定の値以上になった場合に逆浸透膜のファウリングが発生したと判定する。

【0040】

例えば、判定手段である制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度と、透過水ＴＯＣ測定装置１８により測定された透過水のＴＯＣ濃度とからＴＯＣ消費量を算出し、このＴＯＣ消費量に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定してもよい。例えば、制御装置３２は、このＴＯＣ消費量が所定の値以上になった場合に逆浸透膜のファウリングが発生したと判定してもよい。

【0041】

このＴＯＣ消費量に基づいて、被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整してもよい。例えば、制御手段でもある制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度と、透過水ＴＯＣ測定装置１８により測定された透過水のＴＯＣ濃度とからＴＯＣ消費量を算出し、このＴＯＣ消費量に基づいて、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤添加量調整手段であるポンプの流量やバルブの開閉度等を調整し、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を調整すればよい（スライム抑制剤添加量調整工程）。被処理水へのスライム抑制剤の添加量は、制御装置３２によって自動で調整してもよいし、手動で調整してもよい。

【0042】

例えば、このＴＯＣ消費量が所定の値以上になった場合に、被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を増やすように制御してもよい。例えば、制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度と、透過水ＴＯＣ測定装置１８により測定された透過水のＴＯＣ濃度とからＴＯＣ消費量を算出し、このＴＯＣ消費量が所定の値以上になった場合に、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤添加量調整手段であるポンプの流量やバルブの開閉度等を調整し、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を増やせばよい。

【0043】

ＴＯＣ消費量は、例えば、以下の式により求められる単位時間当たりのＴＯＣ消費量である。
単位時間当たりのＴＯＣ消費量（ｍｇ／ｈ）＝（被処理水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×被処理水量（Ｌ／ｈ）－濃縮水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×濃縮水量（Ｌ／ｈ）－透過水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×透過水量（Ｌ／ｈ））

【0044】

ＴＯＣ濃度と水量とから求められる単位時間当たりのＴＯＣ消費量を算出し、この単位時間当たりのＴＯＣ消費量に基づいて判定することによって、逆浸透膜のファウリングの発生をより正確に判定することができる。そして、単位時間当たりのＴＯＣ消費量を監視して被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整することによってより適切にバイオフィルム形成を制御することができる。

【0045】

ＴＯＣ消費量は、例えば、以下の式により求められる単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量であってもよい。
単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量（ｍｇ／ｈ／ｍ^２）＝（被処理水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×被処理水量（Ｌ／ｈ）－濃縮水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×濃縮水量（Ｌ／ｈ）－透過水ＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×透過水量（Ｌ／ｈ））÷逆浸透膜の膜面積（ｍ^２）

【0046】

逆浸透膜の膜面積が大きいほどバイオフィルムが形成可能な面積が増え、ＴＯＣ消費量が多くなると考えられる。したがって、ＴＯＣ濃度と水量と逆浸透膜の膜面積とから求められる単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量を算出し、この単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量に基づいて判定することによって、逆浸透膜のファウリングの発生をさらに正確に判定することができる。そして、単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量を監視して被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整することによってさらに適切にバイオフィルム形成を制御することができる。

【0047】

逆浸透膜のバイオフィルムの形成が進行すると通水差圧が上昇し、透過水量の低下や供給圧力の上昇を招くが、通水差圧が上昇していない場合でもバイオフィルムは徐々に形成され始めるとともにＴＯＣ消費量も増加する。そのため、ＴＯＣ消費量に基づいて被処理水へのスライム抑制剤の添加を調整することによって、通水差圧の上昇を効果的に抑制することが可能となる。例えば、ＴＯＣ消費量が所定の値以上となった場合に被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を増やすように制御することによって、バイオフィルムの形成を抑制し、通水差圧の上昇を効果的に抑制することが可能となる。

【0048】

例えば、制御装置３２は、濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）が所定の値以下になった場合に、または、ＴＯＣ消費量が所定の値以上になった場合に、逆浸透膜のファウリングの発生を知らせる表示や音等の視聴覚的に認知可能な警報等の出力を発してもよい。警報の方法としては、例えば、ブザーを鳴らす、モニターや制御盤のタッチパネル上に表示する、インターネット通信を介して運転員に通知する、監視室等に通知する等が挙げられる。

【0049】

一般的に逆浸透膜はイオン類を含むほとんどの物質を分離除去できるとされているが、分子量が低い物質ほど除去率が低下することが知られている。特に、低分子量の有機物は逆浸透膜を透過しやすく、逆浸透膜処理において除去率が低いことが知られている。例えば、表１および表２に示すように低分子量の有機物は逆浸透膜を透過しやすいことが知られており、特に分子量５００以下の低分子量の有機物は逆浸透膜を透過しやすいとされている。また、側鎖数１以下の有機物は逆浸透膜を透過しやすいとされている。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【0052】

分子量が５００以下の低分子量の有機物としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール化合物、モノエタノールアミン、尿素等のアミン化合物、水酸化テトラメチルアンモニム等のテトラアルキルアンモニウム塩、酢酸等のカルボン酸等が挙げられる。またこれらの低分子量の有機物は微生物にとって消費されやすいため、微生物の著しい増加を招きやすい。したがって、被処理水が、分子量が５００以下、好ましくは３００以下、より好ましくは１５０以下の低分子量の有機物を含有する場合には、被処理水や濃縮水のＴＯＣ濃度だけではなく透過水のＴＯＣ濃度を測定し、上記の通りにＴＯＣ消費量を算出して、このＴＯＣ消費量に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定し、さらには、被処理水に添加するスライム抑制剤の添加量を調整することが好ましい。

【0053】

被処理水に含有される分子量５００以下の低分子量の有機物の濃度は、０．１ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、０．５ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。

【0054】

逆浸透膜の被処理水へのスライム抑制剤の添加方法としては、常時、被処理水中にスライム抑制剤を含有させる連続的な添加によって、殺菌とスライム抑制を行うことが一般的である。しかし、連続的な添加は過剰な殺菌によるランニングコストの増大を招く可能性がある。

【0055】

また、逆浸透膜の被処理水にスライム抑制剤を添加する添加期間とスライム抑制剤を添加しない無添加期間を有する間欠的な添加の場合、被処理水の量、性状、水温や水回収率等の運転条件に応じてスライム抑制剤の添加頻度、添加時間、添加濃度等を設定することが望ましく、適切に設定されなかった場合は過剰な添加によるランニングコストの増大や過小な添加による著しいバイオファウリングを引き起こす可能性がある。

【0056】

本実施形態に係る発明に係る逆浸透膜のファウリング判定方法、判定装置、および水処理方法、水処理装置によれば、濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）またはＴＯＣ消費量に基づいてバイオファウリングの発生をいち早く検知できるため、スライム抑制剤の間欠的な添加であっても効果的なバイオフィルムの抑制および／または除去が可能となる。

【0057】

被処理水中に含有されるＴＯＣ成分はその種類によって逆浸透膜における消費挙動が大きく変わることがあるため、ＴＯＣ成分の濃度や種類による濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）またはＴＯＣ消費量と通水差圧の上昇との関係を予め求めておき、この関係に基づいてスライム抑制剤の添加量の調整を行うことが好ましい。

【0058】

一般的には分子量が低い有機物は微生物によって分解されやすく、ＴＯＣ消費量がバイオフィルムの形成（微生物の増殖）に寄与しやすいが、分子量が低くても有機物の種類によってはその度合いが異なることがある。例えば、酢酸（分子量６０）は微生物によって二酸化炭素（ＣＯ_２）に即座に分解されるため、ＴＯＣ消費量がバイオフィルムの形成に寄与しやすい一方で、エタノール（分子量４６）は分解過程で酢酸に形態を変えてから二酸化炭素に分解される場合があり、ＴＯＣ消費量がバイオフィルムの形成に寄与する度合いが異なると考えられる。また、一般的に分子量が大きい有機物は分解過程で別の形態の有機物に変化する場合が多い。

【0059】

また、微生物による有機物の分解は、溶存酸素濃度（ＤＯ）によって好気条件であるか嫌気条件であるかで挙動が異なり、被処理水の水温、ｐＨ、導電率（ＥＣ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）等の水質によっても挙動が異なり、バイオフィルムの形成挙動も異なる。さらに、濃縮水量と透過水量のバランスによってもバイオフィルムの形成挙動は異なる。

【0060】

したがって、被処理水中のＴＯＣ濃度、有機物の種類、スライム抑制剤の添加量、添加期間、無添加期間に加え、被処理水の水量、水温、ｐＨ、導電率（ＥＣ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素濃度（ＤＯ）、水回収率、運転圧力等の運転管理項目に基づいて、濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）の所定の値、またはＴＯＣ消費量の所定の値を決定することが好ましく、被処理水中のＴＯＣ濃度および有機物の種類の少なくとも１つに基づいて、濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）の所定の値、またはＴＯＣ消費量の所定の値を決定することがより好ましい。このように決定した濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）の所定の値、またはＴＯＣ消費量の所定の値に基づいて、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を調整するように制御することによって、より正確なバイオフィルムの形成の制御を行うことができる。

【0061】

例えば、酢酸等の有機酸がＴＯＣ源として被処理水に存在する場合は、単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量が５ｍｇ／ｈ／ｍ^２以上となった場合にスライム抑制剤の添加量を制御し、エタノールやＩＰＡ等のアルコールがＴＯＣ源として存在する場合は、単位時間、単位面積当たりのＴＯＣ消費量が２５ｍｇ／ｈ／ｍ^２以上となった場合にスライム抑制剤の添加量を制御することによって、スライム抑制剤の添加量をより適切に制御することが可能となる。

【0062】

スライム抑制剤としては、スライムの生成を抑制することができるものであればよく、有機系のスライム抑制剤または無機系のスライム抑制剤を用いることができる。有機系のスライム抑制剤を用いてもスライム抑制剤自体に含有されるＴＯＣ成分も含めて濃度比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）またはＴＯＣ消費量を求めることができるため、有機系のスライム抑制剤を用いることが可能である。ただし、有機系のスライム抑制剤は、透過水中のＴＯＣ濃度の上昇を招く可能性があるため、無機系のスライム抑制剤を用いることが好ましい。

【0063】

有機系のスライム抑制剤としては、ＤＢＮＰＡ（２，２－ジブロモ－３－ニトリロプロピオンアミド）等のハロシアノアセトアミド化合物、イソチアゾロン化合物、ブロノポール（２－ブロモ－２－ニトロプロパン－１，３－ジオール）等の有機臭素系化合物等が挙げられる。

【0064】

無機系のスライム抑制剤としては、次亜塩素酸や次亜臭素酸等の遊離ハロゲン化合物、結合塩素系のスライム抑制剤、結合臭素系のスライム抑制剤、ヨウ素系酸化剤等が挙げられる。結合塩素系のスライム抑制剤、結合臭素系のスライム抑制剤、ヨウ素系酸化剤を用いることによって、効果的にバイオフィルムの形成を抑制することができ、逆浸透膜の劣化を抑制することが可能となる。

【0065】

結合塩素系のスライム抑制剤としては、クロラミン等の結合塩素化合物、塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化組成物等が挙げられる。

【0066】

結合臭素系のスライム抑制剤としては、臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化組成物等が挙げられる。

【0067】

「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化組成物」は、「塩素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜塩素酸組成物であってもよいし、「塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜塩素酸組成物であってもよい。「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物とを含む安定化組成物」は、「臭素系酸化剤」と「スルファミン酸化合物」との混合物を含む安定化次亜臭素酸組成物であってもよいし、「臭素系酸化剤とスルファミン酸化合物との反応生成物」を含む安定化次亜臭素酸組成物であってもよい。

【0068】

塩素系酸化剤としては、例えば、塩素ガス、二酸化塩素、次亜塩素酸またはその塩、亜塩素酸またはその塩、塩素酸またはその塩、過塩素酸またはその塩、塩素化イソシアヌル酸またはその塩等が挙げられる。これらのうち、塩としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸アルカリ金属塩、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸バリウム等の次亜塩素酸アルカリ土類金属塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム等の亜塩素酸アルカリ金属塩、亜塩素酸バリウム等の亜塩素酸アルカリ土類金属塩、亜塩素酸ニッケル等の他の亜塩素酸金属塩、塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム等の塩素酸アルカリ金属塩、塩素酸カルシウム、塩素酸バリウム等の塩素酸アルカリ土類金属塩等が挙げられる。これらの塩素系酸化剤は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。塩素系酸化剤としては、取り扱い性等の点から、次亜塩素酸ナトリウムを用いるのが好ましい。

【0069】

臭素系酸化剤としては、臭素（液体臭素）、塩化臭素、臭素酸、臭素酸塩、次亜臭素酸等が挙げられる。次亜臭素酸は、臭化ナトリウム等の臭素化合物と次亜塩素酸等の塩素系酸化剤とを反応させて生成させたものであってもよい。臭素系酸化剤が、臭素である場合、塩素系酸化剤が存在しないため、逆浸透膜等の分離膜への劣化影響が著しく低い。

【0070】

臭素化合物としては、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、臭化アンモニウムおよび臭化水素酸等が挙げられる。これらのうち、製剤コスト等の点から、臭化ナトリウムが好ましい。

【0071】

スルファミン酸化合物は、以下の一般式（１）で示される化合物である。
Ｒ_２ＮＳＯ_３Ｈ （１）
（式中、Ｒは独立して水素原子または炭素数１～８のアルキル基である。）

【0072】

スルファミン酸化合物としては、例えば、２個のＲ基の両方が水素原子であるスルファミン酸（アミド硫酸）の他に、Ｎ－メチルスルファミン酸、Ｎ－エチルスルファミン酸、Ｎ－プロピルスルファミン酸、Ｎ－イソプロピルスルファミン酸、Ｎ－ブチルスルファミン酸等の２個のＲ基の一方が水素原子であり、他方が炭素数１～８のアルキル基であるスルファミン酸化合物、Ｎ，Ｎ－ジメチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ－ジエチルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ－ジプロピルスルファミン酸、Ｎ，Ｎ－ジブチルスルファミン酸、Ｎ－メチル－Ｎ－エチルスルファミン酸、Ｎ－メチル－Ｎ－プロピルスルファミン酸等の２個のＲ基の両方が炭素数１～８のアルキル基であるスルファミン酸化合物、Ｎ－フェニルスルファミン酸等の２個のＲ基の一方が水素原子であり、他方が炭素数６～１０のアリール基であるスルファミン酸化合物、またはこれらの塩等が挙げられる。スルファミン酸塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等のアルカリ土類金属塩、マンガン塩、銅塩、亜鉛塩、鉄塩、コバルト塩、ニッケル塩等の他の金属塩、アンモニウム塩およびグアニジン塩等が挙げられる。スルファミン酸化合物およびこれらの塩は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。スルファミン酸化合物としては、環境負荷等の点から、スルファミン酸（アミド硫酸）を用いるのが好ましい。

【0073】

安定化次亜臭素酸組成物は、さらにアルカリを含んでもよい。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ等が挙げられる。低温の製品安定性等の点から、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとを併用してもよい。また、アルカリは、固形でなく、水溶液として用いてもよい。

【0074】

ヨウ素系酸化剤は、ヨウ素を含む酸化剤である。ヨウ素系酸化剤に含まれる「ヨウ素」はいずれの形態もよく、分子状ヨウ素、ヨウ化物、多ヨウ化物、ヨウ素酸、次亜ヨウ素酸、ヨウ化水素、ポリビニルピロリドンやシクロデキストリン等の有機溶媒に配位されたヨウ素のうちのいずれか一つ、またはその組み合わせでもよい。また、これらヨウ素のいずれかの形態を得るための方法としては、固体ヨウ素を、ベンゼンや四塩化炭素等の無極性溶媒やアルコール類に溶解する、アルカリ剤と水とを用いて溶解する、またはヨウ化物塩と水とを用いて溶解する方法を用いてもよく、ヨウ化物塩およびヨウ化物イオンのうち少なくとも１つを含有する溶液に酸または酸化剤を加えることによって全ヨウ素を得てもよい。また、ポリビニルピロリドンにヨウ素を配位させたポピドンヨード、シクロデキストリンに包接させたヨウ素包接シクロデキストリン、有機ポリマーおよび界面活性剤等にヨウ素を担持させたヨードホール等を用いて、ポリビニルピロリドンやシクロデキストリン等の有機溶媒に配位されたヨウ素を得てもよい。ヨウ素系酸化剤としては、ハンドリング性や、被処理水および処理水への水質影響等の観点から、有機物を用いずに固体ヨウ素をヨウ化物塩と水とを用いて溶解したものが好ましい。なお、ヨウ化物とは、酸化数１のヨウ素化合物のことを指し、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化水素、ヨウ化銀等が挙げられる。また、これらのヨウ化物は当然、水に溶解することで解離し、ヨウ化物イオンになる。ヨウ化物塩としてはヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等の無機ヨウ化物塩等が挙げられるが、ヨウ化カリウムを用いることが好ましい。

【0075】

制御装置３２は、例えば、プログラムを演算するＣＰＵ等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶手段等を含んで構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成される。

【0076】

制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度とから被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を算出し、この濃度比に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定する機能を有するものである。また、制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度とから被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を算出し、この比に基づいて、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤添加量調整手段であるポンプの流量やバルブの開閉度等を調整し、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を調整するように制御する機能を有するものである。

【0077】

制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度と、透過水ＴＯＣ測定装置１８により測定された透過水のＴＯＣ濃度とからＴＯＣ消費量を算出し、このＴＯＣ消費量に基づいて逆浸透膜のファウリングの発生を判定する機能を有するものである。また、制御装置３２は、被処理水ＴＯＣ測定装置１６により測定された被処理水のＴＯＣ濃度と、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０により測定された濃縮水のＴＯＣ濃度と、透過水ＴＯＣ測定装置１８により測定された透過水のＴＯＣ濃度とからＴＯＣ消費量を算出し、このＴＯＣ消費量に基づいて、スライム抑制剤添加配管３０に設置されたスライム抑制剤添加量調整手段であるポンプの流量やバルブの開閉度等を調整し、被処理水へのスライム抑制剤の添加量を調整するように制御する機能を有するものである。

【0078】

被処理水ＴＯＣ測定装置１６、透過水ＴＯＣ測定装置１８、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０は、ＴＯＣ濃度を測定することができるものであればよく、特に制限はない。被処理水ＴＯＣ測定装置１６、透過水ＴＯＣ測定装置１８、濃縮水ＴＯＣ測定装置２０は、別個のＴＯＣ測定装置によって被処理水、透過水、濃縮水のＴＯＣ濃度をそれぞれ測定するものであってもよいし、２つのＴＯＣ測定装置で被処理水、透過水、濃縮水のいずれかのＴＯＣ濃度を測定するものであってもよいし、１つのＴＯＣ測定装置で被処理水、透過水、濃縮水の全てのＴＯＣ濃度を測定するものであってもよい。

【0079】

ポンプ１４は、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、液体を吸入して吐出するポンプである。ポンプ１４には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数をポンプに出力するインバーターが設置されてもよい。

【0080】

逆浸透膜処理の被処理水である有機物を含む被処理水は、例えば、排水処理手段から得られた処理水である。排水処理手段は、生物処理、凝集沈殿、加圧浮上、砂ろ過、生物活性炭等のいずれを用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。被処理水は、生物処理手段（生物処理工程）から得られた生物処理水を含んでもよい。

【0081】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置は、特に、排水回収への適用、例えば、電子産業排水、食品製造排水、飲料水製造排水、化学工場排水、メッキ工場排水、下水等の回収への適用が考えられる。

【実施例0082】

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0083】

＜比較例１＞
以下の試験条件で、逆浸透膜処理装置の給水（被処理水）に、酢酸を添加してバイオファウリングを促進した試験で被処理水、濃縮水、透過水のＴＯＣ濃度と通水差圧との関係を求めた。結果を表３に示す。ＴＯＣ濃度は、ＧＥ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＳｉｅｖｅｒｓ９００型ＴＯＣ分析装置を用いて測定した。

【0084】

（試験条件）
・試験装置：逆浸透膜エレメント試験装置
・運転圧力：０．４ＭＰａ
・給水：相模原井水（脱塩素処理、酢酸を１ｍｇ／Ｌ添加、有機物含有量：０．５０ｍｇ／Ｌ）
・逆浸透膜：日東電工社製、４インチ逆浸透膜エレメント（ＥＳＰＡ２）
・水量：濃縮水４００Ｌ／ｈ、透過水１４０Ｌ／ｈ

【0085】

【表3】

【0086】

被処理水に酢酸を添加してバイオファウリングを促進させ、濃縮水量と透過水量を一定にして試験を行った結果、通水開始初期の濃縮水中のＴＯＣ濃度は０．８ｍｇ／Ｌであり、通水差圧は５．５ｋＰａであった。徐々にバイオファウリングが生じた結果、濃縮水中のＴＯＣ濃度は０．３ｍｇ／Ｌまで低下して通水差圧は２９ｋＰａまで大幅に上昇した。濃縮水中のＴＯＣ濃度はバイオファウリングの形成と共に低下する方向にあり、被処理水へのスライム抑制剤の添加は逆浸透膜への通水により濃縮水のＴＯＣ濃度が減少する場合に行うことが好ましいことがわかる。このことから、逆浸透膜の濃縮水のＴＯＣ濃度が所定の値以上になった場合にスライム抑制剤を被処理水に供給する方法は、スライム抑制剤の添加量を適切に制御する方法としては必ずしも十分でないことが判明した。

【0087】

［膜面積当たりのＴＯＣ消費量に基づいて制御することによる通水差圧の抑制効果検討］
＜実施例１＞
以下の試験条件で、逆浸透膜処理装置の給水（被処理水）に、下記の方法で調製したヨウ素系酸化剤を添加する１０分前と添加した１０分後の単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量と通水差圧とを測定した。また、被処理水のＴＯＣ濃度に対する濃縮水のＴＯＣ濃度の比（濃縮水ＴＯＣ濃度／被処理水ＴＯＣ濃度）を求めた。濃縮水量と透過水量を一定にして運転を行った。ＴＯＣ濃度は、ＧＥ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＳｉｅｖｅｒｓ９００型ＴＯＣ分析装置を用いて測定した。菌数はシートチェックＲ２Ａ（ＮＩＰＲＯ製）を用いて測定した。また、バイオファウリングの指標として、以下の式をもとに差圧上昇値（ΔｋＰａ）を求めた。
ΔｋＰａ=（データ記録のときの通水差圧（ｋＰａ））－（運転開始のときの通水差圧（ｋＰａ））

【0088】

（試験条件）
・試験装置：逆浸透膜エレメント試験装置
・運転圧力：０．４ＭＰａ
・給水：相模原井水（脱塩素処理、エタノールと２－プロパノール（ＩＰＡ）を添加、有機物含有量：３．０ｍｇ／Ｌ）
・水温：１６～１９℃
・スライム抑制剤：ヨウ素系酸化剤
・逆浸透膜：日東電工社製、４インチ逆浸透膜エレメント（ＥＳＰＡ２）、有効膜面積７．９ｍ^２
・水量：濃縮水６００Ｌ／ｈ、透過水１５０Ｌ／ｈ

【0089】

（ヨウ素系酸化剤）
ヨウ素１６．１質量％、ヨウ化カリウム２０質量％、水６３．９質量％を混合してヨウ素系酸化剤を調製した。具体的には、水に、撹拌しながらヨウ化カリウムを溶解し、略均一な溶液となったところにヨウ素を添加し、約３０分撹拌して略均一なヨウ素系酸化剤を調製した。組成物のｐＨは６．２５であり、全塩素濃度をＨＡＣＨ社の多項目水質分析計ＤＲ／３９００を用いて測定し、全ヨウ素に換算したところ全ヨウ素は１６．１質量％であった。

【0090】

なお、ｐＨの測定は、以下の条件で行った。
電極タイプ：ガラス電極式
ｐＨ測定計：東亜ディーケーケー社製、ＨＭ－４２Ｘ型
電極の校正：関東化学社製フタル酸塩ｐＨ（４．０１）標準液（第２種）、中性リン酸塩ｐＨ（６．８６）標準液（第２種）、同社製ホウ酸塩ｐＨ（９．１８）標準液（第２種）の３点校正で行った
測定温度：２５℃
測定値：測定液に電極を浸漬し、安定後の値を測定値とし、３回測定の平均値

【0091】

被処理水にエタノールと２－プロパノール（ＩＰＡ）を添加してバイオフィルムの形成を促進させ、単位時間、膜面積当たりのＴＯＣ消費量が７，１４，１６，２０ｍｇ／ｈ／ｍ^２となった時点でヨウ素系酸化剤を被処理水に添加した。添加時間は１０分間で添加濃度は全塩素濃度換算で０．７５ｍｇ／Ｌとした。結果を表４に示す。

【0092】

【表4】

【0093】

スライム抑制剤を添加する１０分前の単位時間、単位膜面積当たりＴＯＣ消費量が７～１６ｍｇ／ｈ／ｍ^２であり、通水差圧の上昇値が０ｋＰａの場合は、スライム抑制剤添加１０分後に単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量が０ｍｇ／ｈ／ｍ^２に減少し、通水差圧の上昇もほとんど確認されないことがわかった。スライム抑制剤を添加する１０分前の単位時間、単位膜面積当たりＴＯＣ消費量が２０ｍｇ／ｈ／ｍ^２であり、通水差圧の上昇値が３ｋＰａの場合、スライム抑制剤添加１０分後の単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量は３０ｍｇ／ｈ／ｍ^２となり、通水差圧の上昇値も３ｋＰａのままであり、スライム形成が進行していることがわかった。

【0094】

また、スライム抑制剤を添加する１０分前のＴＯＣの濃度比が１．０４～１．０７であり、通水差圧上昇値が０ｋＰａの場合、ＴＯＣの濃度比はスライム抑制剤添加１０分後に１．１４に増加し、濃縮倍率に近い値を示すことがわかった（なお、濃縮倍率＝（被処理水量／濃縮水量）として計算される。）。スライム抑制剤を添加する１０分前のＴＯＣの濃度比が１．００であり、通水差圧上昇値が３ｋＰａの場合、スライム抑制剤添加１０分後のＴＯＣの濃度比も１．００のままであり、スライム形成が進行していることがわかった。

【0095】

［被処理水中の有機物の種類による影響］
＜実施例２＞
以下の試験条件で、逆浸透膜処理装置の給水（被処理水）に有機物を添加してバイオフィルムの形成を促進させ、膜面積当たりのＴＯＣ消費量と通水差圧の上昇値との関係を明らかにする試験を行った。濃縮水量と透過水量を一定にして運転を行った。結果を表５に示す。

【0096】

（被処理水に添加する有機物を酢酸とした試験の試験条件）
・試験装置：逆浸透膜エレメント試験装置
・運転圧力：０．４ＭＰａ
・給水：相模原井水（脱塩素処理、酢酸を１ｍｇ／Ｌ添加、有機物含有量：０．５０ｍｇ／Ｌ）
・逆浸透膜：日東電工社製、４インチ逆浸透膜エレメント（ＥＳＰＡ２）、有効膜面積７．９ｍ^２
・水量：濃縮水４００Ｌ／ｈ、透過水１４０Ｌ／ｈ

【0097】

（被処理水に添加する有機物をエタノールとＩＰＡとした試験の試験条件）
・試験装置：逆浸透膜エレメント試験装置
・運転圧力：０．４ＭＰａ
・給水：相模原井水（脱塩素処理、エタノールとＩＰＡを添加、有機物含有量：３．０ｍｇ／Ｌ）
・逆浸透膜：日東電工社製、４インチ逆浸透膜エレメント（ＥＳＰＡ２）、有効膜面積７．９ｍ^２
・水量：濃縮水６００Ｌ／ｈ、透過水１５０Ｌ／ｈ

【0098】

【表5】

【0099】

被処理水中に有機物として酢酸を添加した試験では単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量の増加と共に通水差圧が敏感に上昇していることがわかった。酢酸の場合は微生物等によって即座に消費されて微生物等の増加に影響してバイオフィルムを形成して通水差圧が上昇しやすくなると考えられる。一方で被処理水中に有機物としてエタノールとＩＰＡを添加した試験では単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量がある程度増加した後に通水差圧が徐々に上昇することがわかった。この要因は明らかではないが、ＴＯＣの種類によってＴＯＣ消費量と通水差圧の上昇へのタイミングや挙動が異なることがわかり、例えば、酢酸等の有機酸を含有する場合は単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量が５ｍｇ／ｈ／ｍ^２以上の場合にスライム抑制剤を添加し、エタノールやＩＰＡ等のアルコールを含有する場合は単位時間、単位膜面積当たりのＴＯＣ消費量が２５ｍｇ／ｈ／ｍ^２以上の場合にスライム抑制剤を添加する、といったＴＯＣの種類を考慮に入れたスライム抑制剤の制御が、より効果的にスライム形成を抑制することができると考えられる。

【0100】

以上のように、実施例の方法により、簡易的に逆浸透膜におけるファウリングの発生を判定することができることがわかった。また、実施例の方法のようにファウリングの発生を判定することによって、逆浸透膜処理におけるスライム抑制剤の添加量を適切に制御することができることがわかった。

【符号の説明】

【0101】

１ 水処理装置、１０ 被処理水槽、１２ 逆浸透膜処理装置、１４ ポンプ、１６ 被処理水ＴＯＣ測定装置、１８ 透過水ＴＯＣ測定装置、２０ 濃縮水ＴＯＣ測定装置、２２，２４ 被処理水配管、２６ 透過水配管、２８ 濃縮水配管、３０ スライム抑制剤添加配管、３２ 制御装置。

【図1】