特開 2025-18252 逆浸透膜処理方法

(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】P2025018252

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】逆浸透膜処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20250130BHJP

   B01D 61/22 20060101ALI20250130BHJP

   B01D 65/08 20060101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 D

B01D61/22

B01D65/08

C02F1/44 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023121800

(22)【出願日】2023-07-26

(71)【出願人】

【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】林 一樹

(72)【発明者】

【氏名】山口 真也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健太

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006GA06

4D006GA07

4D006KA03

4D006KA16

4D006KA52

4D006KA55

4D006KA57

4D006KB13

4D006KB14

4D006KB30

4D006KE07R

4D006KE13P

4D006KE14P

4D006KE15R

4D006KE16R

4D006KE30Q

4D006KE30R

4D006MB02

4D006PA01

4D006PB08

4D006PC01

(57)【要約】

【課題】ＲＯ膜給水にスケール防止剤を添加してＲＯ膜処理する方法において、スケール防止剤の添加量を的確に制御して、薬品コスト、処理コスト、回収コストの低減を図る。
【解決手段】ＲＯ膜給水にスケール防止剤を添加してＲＯ膜装置に通水するＲＯ膜処理方法であって、該スケール防止剤の添加量を該ＲＯ膜給水又は該ＲＯ膜の濃縮水について測定した精密濾過膜又は限外濾過膜の透過性指標の測定値、或いは、該ＲＯ膜装置のフラックスの測定値に基づいて決定するＲＯ膜処理方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

逆浸透膜給水にスケール防止剤を添加して逆浸透膜装置に通水する逆浸透膜処理方法であって、
該スケール防止剤の添加量を該逆浸透膜給水又は該逆浸透膜の濃縮水について測定した精密濾過膜又は限外濾過膜の透過性指標の測定値、或いは、該逆浸透膜装置のフラックスの測定値に基づいて決定する逆浸透膜処理方法。

【請求項2】

前記透過性指標の測定値に基づいて前記スケール防止剤の添加量を決定する方法であって、該透過性指標の測定値が予め設定した閾値を超えた場合に該スケール防止剤の添加量を所定量増加させる請求項１の逆浸透膜処理方法。

【請求項3】

前記透過性指標の測定値は、ＳＤＩ値、ＦＩ値、ＭＦ値又はＭＦＦ値である請求項１又は２に記載の逆浸透膜処理方法。

【請求項4】

前記逆浸透膜装置のフラックスの測定値に基づいて前記スケール防止剤の添加量を決定する方法であって、該フラックスの測定値が予め設定した閾値を下回った場合に該スケール防止剤の添加量を所定量増加させる請求項１の逆浸透膜処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、逆浸透（ＲＯ）膜給水にスケール防止剤を添加してＲＯ膜処理する方法に関するものであり、特に、ＲＯ膜を用いた排水の回収、とりわけ、電子産業分野等から排出される排水にスケール防止剤を添加してＲＯ膜処理し、透過水を回収再利用するにあたり、スケール防止剤の添加量を的確に制御して効率良く造水する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子産業分野等から排出される排水をＲＯ膜処理して回収再利用するに当たり、排水に含まれるスケール成分（Ｃａ，Ｍｇ，Ｆｅなど）がＲＯ膜で濃縮されて濃度が上昇し、その溶解度を超えてＲＯ膜表面でスケールが発生することを防止するため、ＲＯ膜給水にスケール分散剤を添加することが行われている。ここで使用されるスケール防止剤については、各種のスケール防止剤が提案されている（例えば、特許文献１～３）。

【0003】

従来、ＲＯ膜給水へのスケール防止剤の添加量は、排水に含まれるスケール成分の想定される最大濃度に基づいて、定量添加とされていた。

【0004】

被処理排水の水質の変動にかかわらず、スケール防止剤を定量添加すると、スケール防止剤の過剰分が無駄になり、その分の薬品コストがかかる。また、ＲＯ膜濃縮水中に含有されて排出されるスケール防止剤の薬品処理の負荷が大きく、排水処理コスト、回収コストが増大する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５８８４７３０号公報

【特許文献2】特許第６０５７００２号公報

【特許文献3】特許第６１４６０７５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、ＲＯ膜給水にスケール防止剤を添加してＲＯ膜処理する方法において、スケール防止剤の添加量を的確に制御して、薬品コスト、処理コスト、回収コストの低減を図るＲＯ膜処理方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、ＲＯ膜給水又は濃縮水について測定した精密濾過（ＭＦ）膜又は限外濾過（ＵＦ）膜の透過性指標の測定値、或いはＲＯ膜装置のフラックス（透過流束）の測定値に基づいてスケール防止剤の添加量を決定すること、具体的には、該透過性指標又はフラックスに閾値を設け、この閾値を超えない範囲でスケール防止剤を薬注することにより、スケール防止剤の薬注量を削減した上で、削減前と同等の処理水質、処理水量を維持することができることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下を要旨とする。

【0008】

［１］ 逆浸透膜給水にスケール防止剤を添加して逆浸透膜装置に通水する逆浸透膜処理方法であって、
該スケール防止剤の添加量を該逆浸透膜給水又は該逆浸透膜の濃縮水について測定した精密濾過膜又は限外濾過膜の透過性指標の測定値、或いは、該逆浸透膜装置のフラックスの測定値に基づいて決定する逆浸透膜処理方法。

【0009】

［２］ 前記透過性指標の測定値に基づいて前記スケール防止剤の添加量を決定する方法であって、該透過性指標の測定値が予め設定した閾値を超えた場合に該スケール防止剤の添加量を所定量増加させる［１］の逆浸透膜処理方法。

【0010】

［３］ 前記透過性指標の測定値は、ＳＤＩ値、ＦＩ値、ＭＦ値又はＭＦＦ値である［１］又は［２］に記載の逆浸透膜処理方法。

【0011】

［４］ 前記逆浸透膜装置のフラックスの測定値に基づいて前記スケール防止剤の添加量を決定する方法であって、該フラックスの測定値が予め設定した閾値を下回った場合に該スケール防止剤の添加量を所定量増加させる［１］の逆浸透膜処理方法。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ＲＯ膜給水にスケール防止剤を添加してＲＯ膜処理する方法において、処理水質、処理水量に影響を及ぼすことなく、スケール防止剤の添加量を的確に制御して、薬品コスト、処理コスト、回収コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のＲＯ膜処理方法が適用される排水処理システムの一例を示す系統図である。

【図2】実施例１～３及び比較例１，２におけるＲＯ膜フラックス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】

【0014】

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0015】

本発明のＲＯ膜処理方法は、ＲＯ膜給水（以下、単に「給水」と称す場合がある。）にスケール防止剤を添加してＲＯ膜装置に通水するＲＯ膜処理方法であって、該スケール防止剤の添加量を該ＲＯ膜給水又は該ＲＯ膜の濃縮水（以下、単に「濃縮水」と称す場合がある。）について測定したＭＦ膜又はＵＦ膜の透過性指標（以下、単に「透過性指標」と称す場合がある。）の測定値、或いは、該ＲＯ膜装置のフラックス（以下、「ＲＯ膜フラックス」と称す場合がある。）の測定値に基づいて決定することを特徴とする。

【0016】

ＲＯ膜の原水（ＲＯ膜給水）条件の指標となる給水又は濃縮水の透過性指標或いはＲＯ膜フラックスは、ＲＯ膜にスケールが発生すると変化するが、給水又は濃縮水の透過性指標或いはＲＯ膜フラックスに変化がなければ、スケールが発生していないとみなすことができる。

【0017】

よって、これらの測定値に管理値として閾値を設け、閾値を超えない範囲でスケール防止剤を薬注制御することで、スケール防止剤の添加量を削減した上で、安定なＲＯ膜処理を行うことができる。

【0018】

このようなことから、本発明では給水又は濃縮水の透過性指標或いはＲＯ膜フラックスの測定値に基づいてスケール防止剤の添加量を決定する。

【0019】

本発明において、給水条件の指標とする透過性指標としては、ＡＳＴＭ Ｄ４１８９に定義されているＳＤＩ（Ｓｉｌｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）値、ＪＩＳ Ｋ ３８０２に定義されているＦＩ（Ｆｏｕｌｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ）値、ＭＦ値（Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．２０，ｐ．３５３－３６４，１９７７）、及びＭＦＦ（ＭＦ Ｆａｃｔｏｒ）値がある。これらの値は、通常、ＲＯ膜給水を、細孔径０．４５μｍのセルロース系フィルタであるＭＦ膜で所定の濾過を行った時の濾過時間測定値に基づいて求められる値であるが、本発明においてはこれに限らず、上記細孔径以外のＭＦ膜又はＵＦ膜で給水又は濃縮水を濾過したときの濾過時間に基づいて求めた値を採用してもよい。なお、ＳＤＩ値とＦＩ値は同義である。

【0020】

ＳＤＩ（ＦＩ）、ＭＦ、ＭＦＦの測定方法は以下の通りである（特開２０１７－１１３６８１号公報）。

【0021】

＜ＳＤＩ（ＦＩ）＞
０．２ＭＰａの加圧下、試料水を最大孔径０．４５μｍ、４７ｍｍφのＭＦ膜を通水させ、最初の５００ｍＬの透過時間Ｔ０を測定し、１５分通水後、次の５００ｍＬの透過水が得られる時間Ｔ_１５を測定し、この測定値から下記式でＳＤＩ（ＦＩ）を算出する。
ＳＤＩ（ＦＩ）＝（Ｔ_１５－Ｔ_０）／Ｔ_１５×１００／１５（ｍｉｎ）
ここで、（Ｔ_１５－Ｔ_０）／Ｔ_１５×１００は、１５分の通水で、濾過速度が何％低下したかを示し、ＳＤＩ（ＦＩ）は、これを１５分で割るので、１分当たり、何％濾過速度が低下するかを示す。

【0022】

＜ＭＦ・ＭＦＦ＞
ＭＦ値は、５００ｍｍＨｇの減圧下（－６７ｋＰａ）で試料水１ＬがＭＦ膜を透過する時間を秒数でそのまま表示したものである。ただし、通水抵抗に関係する水の粘性は水温により大きく異なり、ＭＦ膜の通水性の個体差がある。これを相殺するのがＭＦＦ値である。

【0023】

ＭＦＦ値は、試料水１Ｌを５００ｍＬずつ分けて、ＭＦ膜を透過させ、それぞれの濾過時間Ｔ_０、Ｔ_１を測定し、この測定値から、下記式で算出される。
ＭＦＦ＝Ｔ_１／Ｔ_０
試料水温と測定室内温度が大きく変わらなければ、試料水の水温は同一とみなすことができるため、温度－粘性係数補正は行わなくて良い。

【0024】

ＲＯ膜フラックス（単位：ｍ^３／Ｄａｙ・ｅｌｅｍｅｎｔ）は当該ＲＯ膜について測定される値である。

【0025】

ＳＤＩ値（ＦＩ値）、ＭＦ値、ＭＦＦ値といった透過性指標又はＲＯ膜フラックスの閾値は、各々の排水処理システムによって異なるため、予め各種の条件で通水試験を行い、その結果に基づいて、処理水質、処理水量を維持することができる値として適宜決定すればよい。

【0026】

透過性指標又はＲＯ膜フラックスの測定値の閾値に基づくスケール防止剤添加量の決定方法としては、具体的には、以下の（１）又は（２）の方法が挙げられる。
（１） 透過性指標の測定値が、予め設定した閾値を超えた場合に、スケール防止剤の添加量を所定量増加させる。この場合、透過性指標の測定値が該閾値以下となったら、スケール防止剤の添加量を増加前の添加量に戻す。
（２） ＲＯ膜フラックスの測定値が、予め設定した閾値を下回った場合に、スケール防止剤の添加量を所定量増加させる。この場合、ＲＯ膜フラックスの測定値が該閾値以上となったら、スケール防止剤の添加量を増加前の添加量に戻す。

【0027】

上記（１）又は（２）の制御方法において、閾値を超えた場合又は閾値を下回った場合に増加させるスケール防止剤の量については特に制限はないが、例えば、通常時のスケール防止剤の添加量の５～１００％、好ましくは１０～３０％程度増加させる制御方法が挙げられる。

【0028】

本発明において、給水に添加するスケール防止剤としては特に制限はなく、前掲の特許文献１～３に記載されているような一般的なＲＯ膜処理用のスケール防止剤が挙げられ、これらの中から、給水の水質（給水中のスケール成分）に応じて当該給水のスケール防止に有効な薬剤を選択して使用することができ、その通常時の添加量についても給水の平均的なスケール成分濃度に基づいて決定すればよい。

【0029】

以下に図１を参照して、本発明のＲＯ膜処理方法の実施形態の一例を示す。図１は、本発明が適用される排水処理システムの一例を示す系統図である。

【0030】

原水槽１内の原水は、ポンプ２によってｐＨ調整槽３に送水され塩酸、硫酸等の酸又は苛性ソーダ、消石灰等のアルカリが添加され、ｐＨ６．０～９．０特に７．０～８．０程度となるようにｐＨ調整される。

【0031】

ｐＨ調整槽３内の水は凝集槽４に移送され、ポリ鉄、塩化第二鉄、硫酸バンド、ＰＡＣ等の凝集剤が添加され、凝集処理された後、加圧浮上槽５に移送され、加圧浮上処理される。浮上物が除去された水は、重力式二層濾過器６に移送され、濾過処理される。濾過水は回収水槽７に移送される。

【0032】

回収水槽７内の水は、ポンプ８及び配管９によってＭＦ膜装置１１に送水される。この送水途中において、配管９にスケール防止剤が添加される。

【0033】

ＭＦ膜装置１１の透過水は高圧ポンプ１２によって昇圧されてＲＯ膜装置１３に供給され、透過水が処理水として取り出され、回収水の再利用場所へ送水される。一方、濃縮水は、系外に排出され、別途排水処理される。

【0034】

このような排水処理システムにおいて、ＲＯ膜装置１３の給水又は濃縮水のＳＤＩ値等の透過性指標を測定し、その測定値を予め設定した閾値と比較し、閾値を上回った場合に、スケール防止剤の添加量を増加させ、測定値が閾値以下となったときに、スケール防止剤の添加量をもとの値に戻す。或いは、ＲＯ膜装置１３のＲＯ膜フラックスを測定し、その測定値を予め設定した閾値と比較し、閾値を下回った場合に、スケール防止剤の添加量を増加させ、測定値が閾値以上となったときに、スケール防止剤の添加量をもとの値に戻す。

【0035】

このようなスケール防止剤の薬注制御は、ＲＯ膜装置１３の給水又は濃縮水の透過性指標或いはＲＯ膜装置１３のＲＯ膜フラックスの測定手段と、その測定値が入力され、入力された測定値に基づいて、スケール防止剤の薬注ポンプを制御する制御手段により自動的に行うことができる。

【0036】

なお、図１では、ＲＯ膜装置１３の前段にＭＦ膜装置９を設置しているが、ＭＦ膜装置９の代りにＵＦ膜装置を設けてもよい。

【0037】

本発明において、ＲＯ膜処理に供する排水としては特に制限はないが、本発明のＲＯ膜処理は、例えば、電子産業分野、鉄鋼製造分野、石油化学のコンビナート等から排出される排水をＲＯ膜処理して回収再利用する排水処理システムに好適に適用される。

【実施例0038】

以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。

【0039】

なお、以下の実施例及び比較例においては、図１に示す排水処理システムで、下記水質の電子産業排水を処理した。
＜電子産業排水水質＞
Ｃａ濃度：２ｍｇ／Ｌ
ＮＨ_４：１５ｍｇ／Ｌ
ＮＯ_３：１０ｍｇ／Ｌ
ＴＯＣ：５ｍｇ／Ｌ
ｐＨ：６．５

【0040】

ｐＨ調整剤として硫酸を用い、ｐＨ５．８となるようにｐＨ調整した。
凝集剤としてはポリ鉄を用い、３０ｍｇ／Ｌの添加量で添加した。

【0041】

添加したスケール防止剤、用いたＭＦ膜装置、ＲＯ膜装置の仕様及び処理条件は以下の通りとした。
＜スケール防止剤＞
栗田工業株式会社製 スケール防止剤「クリフロートＤ６０３」
＜ＭＦ膜装置＞
株式会社アメロイド製 ３６ＦＰＣ－Ｗ５００Ｖ２００
＜ＲＯ膜装置＞
栗田工業株式会社製 ＫＲＯＡ－９８－８ＨＮ
＜処理条件＞
ＲＯ給水圧：０．２５ＭＰａ
ＲＯ給水ｐＨ：７．５
ＲＯ給水温度：２５℃
水回収率：９０％

【0042】

［実施例１］
スケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌとし、ＲＯ膜装置１３の給水のＳＤＩ値の閾値を４に設定した。ＲＯ給水を採取して測定したＳＤＩ値が４を上回った場合には、スケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌ増加させて２ｍｇ／Ｌとし、閾値以下となったときにはスケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌに戻す薬注制御を行った。

【0043】

［実施例２］
実施例１において、ＲＯ膜装置１３の給水のＳＤＩ値の代りにＲＯ膜装置１３のＲＯ膜フラックスの測定値に基づく薬注制御を行った。ＲＯ膜フラックスの閾値を２４ｍ^３／Ｄａｙ・ｅｌｅｍｅｎｔとし、ＲＯ膜フラックスが２４ｍ^３／Ｄａｙ・ｅｌｅｍｅｎｔを下回った場合には、スケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌ増加させて２ｍｇ／Ｌとし、閾値以上となったときにはスケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌに戻す薬注制御を行った。

【0044】

［実施例３］
スケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌとし、ＲＯ膜装置１３の給水のＭＦＦ値の閾値を１．２に設定した。ＲＯ給水を採取して測定したＭＦＦ値が１．２を上回った場合には、スケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌ増加させて２ｍｇ／Ｌとし、閾値以下となったときにはスケール防止剤の添加量を１ｍｇ／Ｌに戻す薬注制御を行った。

【0045】

［比較例１］
スケール防止剤の添加量：１ｍｇ／Ｌで一定として定量添加した。

【0046】

［比較例２］
スケール防止剤の添加量：９ｍｇ／Ｌで一定として定量添加した。

【0047】

［結果・考察］
実施例１～３及び比較例１，２におけるＲＯ膜フラックスの経時変化を図２に示す。
また、実施例１，２及び比較例１，２におけるＲＯ給水のＳＤＩ値の経時変化と、実施例３におけるＲＯ給水のＭＦＦ値の経時変化を表１に示す。
表１には各例における試験期間中の給水１Ｌ当たりのスケール防止剤の添加量の平均値を併記した。

【0048】

【表1】

【0049】

表１及び図２より、本発明によれば、スケール防止剤の添加量を削減した上で、安定したＲＯ膜処理を行えることが分かる。

【符号の説明】

【0050】

１ 原水槽
３ ｐＨ調整槽
４ 凝集槽
５ 加圧浮上槽
６ 重力式二層濾過器
７ 回収水槽
１１ ＭＦ膜装置
１３ ＲＯ膜装置

【図1】

【図2】