CN103619450A - 膜过滤方法和膜过滤装置 - Google Patents

Abstract

膜过滤方法和膜过滤装置，其具备：利用过滤膜过滤原水从而得到前处理水的前处理膜组件、利用反渗透膜过滤用该前处理膜组件得到的前处理水从而得到透过水和浓缩水的反渗透膜组件、将前述前处理膜组件的前述前处理水的导出口与前述反渗透膜组件的前述前处理水的导入口直接结合的连通管路、以及将在该连通管路中流通的前述前处理水的一部分从该连通管路中导出且从该连通管路中分支出的分支管路，使用由该分支管路导出的前述前处理水，进行前述前处理膜组件的过滤膜的反洗。

Description

膜过滤方法和膜过滤装置

技术领域

本发明涉及将利用具备过滤膜的前处理膜组件过滤原水而得到的前处理水进一步用具备反渗透膜的反渗透膜组件处理从而得到透过水和浓缩水的膜过滤方法和膜过滤装置。

详细而言，本发明涉及膜过滤方法和膜过滤装置，其特征在于，使用包括前处理膜组件和反渗透膜组件的水处理系统，将这些前处理膜组件与反渗透膜组件以特意的关系用管路进行结合，通过在该管路中流通的前处理水对需要进行过滤膜反洗的前处理膜组件进行过滤膜的反洗，其中，所述前处理膜组件具备用于过滤原水而得到前处理水和浓缩水的过滤膜、例如精密过滤膜、超滤膜或者这两种过滤膜；所述反渗透膜组件具备过滤通过该前处理膜组件得到的前处理水从而得到透过水和浓缩水的反渗透膜。

背景技术

基于精密过滤膜、超滤膜的膜过滤方法具有节省能量、节省空间、省力以及提高过滤水质等优点，因此在各种领域中的使用正在扩大。基于精密过滤膜、超滤膜的膜过滤方法例如适用于由河川水、地下水、地下排水处理水制造工业用水、自来水的净水工艺；另外，适用于在地下排水再利用反渗透膜处理工序、海水淡化反渗透膜处理工序中使用的原水的前处理。

以往，例如，如专利文献1的图4或专利文献2的图2所示，将基于精密过滤膜、超滤膜（以下有时简称为前处理膜）的透过水（以下有时简称为前处理水）暂时贮存在反渗透膜原水罐中，使用加压泵将暂时贮存在该罐中的前处理水供给至反渗透膜。然而，该方法存在如下问题：在反渗透膜原水罐内贮存的前处理水中容易滋生微生物，包含所滋生的微生物的前处理水被供给至反渗透膜时，反渗透膜会被微生物污染。

为了解决该问题，专利文献1或2中提出了将通过前处理膜得到的前处理水直接供给至反渗透膜。其特征在于，不需要设置以往而言必需的、用于暂时贮存前处理水的反渗透膜原水罐，因而回避了由微生物带来的反渗透膜的污染。

另一方面，持续利用前处理膜过滤原水时，原水所包含的混浊物质、有机物、无机物等去除对象物蓄积在前处理膜面，从而发生前处理膜的堵塞。由此，前处理膜的过滤阻抗上升，不久则变得无法继续过滤。因而，为了抑制前处理膜的过滤阻抗（ろ過抵抗）上升，需要定期进行使清洗水从前处理膜的前处理水侧反流至原水侧、清洗前处理膜。该清洗通常被称为反洗，或者通常将清洗水进行一定程度加压而用于反洗，在表示特意加压的情况下，被称为反压清洗。另外，通常将所使用的清洗水称为反洗水或反压清洗水（逆圧洗浄水）。

以往，作为反洗水，有时使用反渗透膜的透过水，但该透过水的使用具有会导致水回收率的降低这一缺点。另一方面，专利文献1或2中提出了将反渗透膜的浓缩水用于前处理膜的反洗水。但是，存在反渗透膜的浓缩水中包含的碳酸钙、硫酸钙等水锈物质析出、从而导致前处理膜的运转压力上升的问题。进而，如专利文献1的图4或专利文献2的图2所示，作为反洗水，有时会使用暂时贮存在反渗透膜原水罐中的前处理水的一部分，但贮存于反渗透膜原水罐内的前处理水也被供给至反渗透膜。因此，残留有上述由微生物带来的反渗透膜的污染的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP10-263539A

专利文献2：JP2007-181822A。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供膜过滤方法和膜过滤装置，将用具备过滤膜、例如精密过滤膜、超滤膜或这两种过滤膜的前处理膜组件过滤原水而得到的前处理水进一步用具备反渗透膜的反渗透膜组件进行处理从而得到透过水和浓缩水的膜过滤方法和膜过滤装置中，能够解决上述现有技术的问题，防止前处理膜组件的运转压力的上升。

用于解决问题的手段

用于实现本发明的目的的本发明的膜过滤方法如下所示。

膜过滤方法，其为水处理系统的膜过滤方法，所述水处理系统包括：具备用于过滤原水的过滤膜的1或2个以上前处理膜组件、以及具备用于过滤利用该前处理膜组件に得到的前处理水的反渗透膜的1或2个以上反渗透膜组件；在所述水处理系统中，前述原水被供给于前述前处理膜组件，前述原水被前述过滤膜分离为前处理水和浓缩水，所得前述前处理水被供给于前述反渗透膜组件，前述前处理水被前述反渗透膜分离为透过水和浓缩水；其特征在于，

（a）设置有将前述前处理膜组件中的前述前处理水的导出口与前述反渗透膜组件中的前述前处理水的导入口直接结合的连通管路，并且设置有将在该连通管路中流通的前述前处理水的一部分从该连通管路中导出的分支管路，并且，

（b1）该分支管路的下游端经由设置于该分支管路中途的、用于贮存前述前处理水的前处理水贮存槽而与前述前处理膜组件连接，通过从前述前处理水贮存槽中导出且在前述分支管路中流通的前述前处理水，或者，

（b2）前述分支管路的下游端直接与前述前处理膜组件连接，通过在前述分支管路中流通的前述前处理水，

对需要进行前述过滤膜的反洗的前述前处理膜组件进行前述过滤膜的反洗。

在该膜过滤方法中，也可以使在前述前处理水贮存槽中贮存的前述前处理水的一部分回流至前述原水中，以使其用作前述原水的一部分。

用于实现本发明的目的的膜过滤装置如下所示。

膜过滤装置，其为水处理系统的膜过滤装置，所述水处理系统包括：原水贮存槽、具备用于过滤从该原水贮存槽中供给的原水的过滤膜的1或2个以上前处理膜组件、以及具备用于过滤利用该前处理膜组件得到的前处理水的反渗透膜的1或2个以上反渗透膜组件；在所述水处理系统中，前述原水被供给于前述前处理膜组件，前述原水被前述过滤膜分离为前处理水和浓缩水，所得前述前处理水被供给于前述反渗透膜组件，前述前处理水被前述反渗透膜分离为透过水和浓缩水，其特征在于，

（a）设置有将前述前处理膜组件中的前述前处理水的导出口与前述反渗透膜组件中的前述前处理水的导入口直接结合的连通管路，并且设置有将在该连通管路中流通的前述前处理水的一部分从该连通管路中导出的分支管路，并且，

（b1）该分支管路的下游端经由设置于该分支管路中途的、用于贮存前述前处理水的前处理水贮存槽而连接于与前述前处理膜组件的前述前处理水的导出口结合的前述连通管路，通过从前述前处理水贮存槽导出且在前述分支管路中流通的前述前处理水，或者，

（b2）前述分支管路的下游端直接连接于与前述前处理膜组件的前述前处理水的导出口结合的前述连通管路，通过在前述分支管路中流通的前述前处理水，

对需要进行前述过滤膜的反洗的前述前处理膜组件进行前述过滤膜的反洗。

在该膜过滤装置中，也可以将前述前处理水贮存槽中贮存的前述前处理水的一部分回流至前述原水贮存槽中。

发明效果

根据本发明的膜过滤方法和膜过滤装置，具备将前处理膜组件中的前处理水的导出口与反渗透膜组件中的前述前处理水的导入口直接结合的连通管路，并且该连通管路具备将在其中流通的前述前处理水的一部分从该连通管路中导出的分支管路，通过利用该分支管路从前述连通管路中导出的前处理水，对需要进行过滤膜反洗的前处理膜组件进行过滤膜的反洗。

因此，要供给于反渗透膜组件的前处理水通过连通管路而从前处理膜组件直接供给于反渗透膜组件，不会像以往那样暂时贮存在贮存罐中。其结果，提供解决了上述由微生物导致的反渗透膜的污染的问题的膜过滤方法和膜过滤装置。

另外，前处理膜组件的过滤膜的反洗通过从连通管路利用分支管路导出的前处理水进行，因此可提供解决了以往反渗透膜组件的使用了透过水或浓缩水的前处理膜组件的过滤膜的反洗中的上述问题的膜过滤方法和膜过滤装置。

附图说明

图1是示出本发明的膜过滤装置的一个方式中的各构成要素以管路结合而成的状态的侧面概略流程图。

图2是示出本发明的膜过滤装置的另一个方式中的各构成要素以管路结合而成的状态的正面概略流程图。

图3是示出以往的膜过滤装置中的各构成要素以管路结合而成的状态的侧面概略流程图。

一边参照附图，一边对本发明的几个实施方式进行说明。需要说明的是，本发明不限定于以下的实施方式。本发明的基本技术思想在于，具备将前处理膜组件中的前处理水的导出口与反渗透膜组件的前处理水的导入口直接结合且用于流通前处理水的连通管路，并且具备将在该连通管路中流向前述反渗透膜组件的前处理水的导入口的前处理水的一部分从该连通管路中导出的分支管路，而且，使用在该分支管路中流通的前处理水，对需要进行过滤膜反洗的前处理膜组件进行过滤膜的反洗。

图1是示出本发明的膜过滤装置的一个方式中各构成要素以管路结合而成的状态的侧面概略流程图。在图1中，水处理系统WT1具有原水贮存槽1、前处理膜组件4以及反渗透膜组件7。

原水贮存槽1中贮存有原水1a。原水贮存槽1的一端（在图1中为左下端）具有原水导出口1c。虽未图示出，但原水贮存槽1与连续或间歇性地从外部向原水贮存槽1中供给原水的原水供给管路连接。

前处理膜组件4的内部具有用于过滤原水从而将其分离成前处理水和浓缩水的过滤膜4a（例如，精密过滤膜、超滤膜或者这两种过滤膜）。前处理膜组件4的一端（在图1中为下端）具有原水导入口4b，在另一端（在图1中为上端）具有前处理水导出口4c，进而在另外一端（在图1中为圆周面左侧上端）具有浓缩水导出口4d。

反渗透膜组件7的内部具有用于过滤前处理水从而将其分离成透过水和浓缩水的反渗透膜7a。反渗透膜组件7的一端（在图1中为左端）具有前处理水导入口7b，在另一端（在图1中为右端）具有透过水导出口7c，进而在另外一端（在图1中为圆周面右侧下端）具有浓缩水导出口7d。

原水贮存槽1的原水导出口1c与前处理膜组件4的原水导入口4b介由原水供给管路PL1而结合，原水供给管路PL1设置有原水供给泵2、且其下游侧（原水导入口4b侧）设置有原水供给阀3。另外，原水供给管路PL1在原水供给阀3与原水导入口4b之间的位置具有管路分支点BP1，管路分支点BP1与从此处分支出的排水管路PL2结合。排水管路PL2设置有排水阀17。

前处理膜组件4的前处理水导出口4c与反渗透膜组件7的前处理水导入口7b介由用于流通前处理水的连通管路PL3而结合，连通管路PL3从前处理水导出口4c朝向前处理水导入口7b依次设置有过滤阀5、加压泵18以及取水流量调节阀11。

连通管路PL3在过滤阀5与加压泵18之间的位置具有管路分支点BP2，另外，在前处理水导出口4c与过滤阀5之间的位置具有管路分支点BP3。管路分支点BP2与管路分支点BP3按照前处理水可介由分支管路PL4从管路分支点BP2向管路分支点BP3流通的方式进行结合，分支管路PL4的途中设置有前处理水贮存槽14。

管路分支点BP2与前处理水贮存槽14之间的分支管路PL4的前半部分即分支管路PL4a的下游端以能够向前处理水贮存槽14中供给前处理水的状态与前处理水贮存槽14的一端（在图1中为上部）连接。要贮存在前处理水贮存槽14中的前处理水14a从连通管路PL3通过分支管路PL4a而供给于前处理水贮存槽14。分支管路PL4a中从管路分支点BP2朝向前处理水贮存槽14设置有旁路流量计12和旁路流量调节阀13。旁路流量计12与旁路流量调节阀13之间设置有流量控制线路12a，基于流量计所检测出的数据，能够利用旁路流量调节阀13调节向前处理水贮存槽14供给的前处理水的流量。

前处理水贮存槽14的一端（在图1中为左下端）设置有前处理水导出口14c，前处理水导出口14c与管路分支点BP3介由分支管路PL4的后半部分即分支管路PL4b而结合。分支管路PL4b中从前处理水导出口14c朝向管路分支点BP3设置有反洗泵15和反洗阀16。

前处理膜组件4的浓缩水导出口4d与浓缩水排出管路PL5结合，浓缩水排出管路PL5设置有放气阀6。该浓缩水排出管路PL5也用于反洗水的排出，因此有时也被称为反洗水排出管路。

反渗透膜组件7的透过水导出口7c与透过水导出管路PL6结合，透过水导出管路PL6设置有透过水流量计8。透过水流量计8与设置于连通管路PL3的取水流量调节阀11之间设置有流量控制线路8a，基于流量计所检测出的数据，能够利用取水流量调节阀11调节向反渗透膜组件7中供给的前处理水的流量。

反渗透膜组件7的浓缩水导出口7d与浓缩水排出管路PL7结合，浓缩水排出管路PL7在浓缩水被排出的方向设置有浓缩水流量计9和浓缩水流量调节阀10。浓缩水流量计9与浓缩水流量调节阀10之间设置有流量控制线路9a，基于流量计所检测出的数据，能够利用浓缩水流量调节阀10调节从反渗透膜组件7中排出的浓缩水的流量。

原水供给管路PL1中的原水供给阀3在从原水贮存槽1向前处理膜组件4供给原水时设为打开状态。用于流通前处理水的连通管路PL3中的过滤阀5在利用前处理膜组件4过滤原水时设为打开状态。浓缩水排出管路PL5中的排出阀（放气阀）6在对过滤膜4a进行反压清洗、空气清洗时设为打开状态。分支管路PL4b中的反洗阀16在对过滤膜4a进行反压清洗时设为打开状态。排水管路PL2中的排水阀17在排出前处理膜组件4的原水侧的水时设为打开状态。

在水处理系统WT1中，前处理膜组件4的前处理水侧（前处理水导出口4c）与反渗透膜组件7的取水侧（前处理水导入口7b）介由连通管路PL3而直接结合，连通管路PL3中的管路分支点BP2设置有分支管路PL4（PL4a），分支管路PL4a设置有旁路水流量计12和旁路水流量调节阀13。根据旁路水流量计12所检测出的前处理水的流量值，介由流量控制线路12a来调节旁路水流量调节阀13的开度，从而能够将在分支管路PL4a中流通的前处理水的流量控制为一定流量。

分支管路PL4的前半部分即分支管路PL4a的出口（下游端）与前处理膜反洗水贮存槽（前处理水贮存槽）14连接，在分支管路PL4a中流通的前处理水被贮存于前处理膜反洗水贮存槽14内。与前处理膜反洗水贮存槽14的前处理水导出口14c连接的分支管路PL4的后半部分即分支管路PL4b上设置有反洗泵15。反洗泵15的排出侧经由分支管路PL4b、管路分支点BP3以及连通管路PL3而与前处理膜组件4的前处理水侧（前处理水导出口4c）连接。由此，在前处理膜反洗水贮存槽14中贮存的前处理水被供给至前处理膜组件4的前处理水侧（前处理水导出口4c），进行前处理膜组件4的过滤膜4a的反洗。

由于图1为侧面图，因此虽未图示出，但图1中的水处理系统WT1具有分别并列排列的、多个独立的前处理膜组件。在图1中示出了在多个前处理膜组件之中最靠前的前处理膜组件4。在图1中示出了反渗透膜组件7，可以是多个前处理膜组件各自延伸的各个连通管路的下游端全部与该反渗透膜组件7结合，或者也可以是存在与多个前处理膜组件分别对应的、未图示出的多个反渗透膜组件。

在多个前处理膜组件之中的一部分前处理膜组件持续进行原水的过滤、即处于过滤工序的过程中，可以停止需要反洗的其它前处理膜组件、例如前处理膜组件4的过滤工序，使贮存于前处理膜反洗水贮存槽14中的前处理水流入前处理膜组件4的前处理水侧，对需要反洗的前处理膜组件4的过滤膜4a进行反洗。

另外，也可以将前处理反洗水贮存槽14与原水贮存槽1介由回流管路PL8进行连接，使贮存于前处理反洗水贮存槽14内的前处理水的一部分回流至原水贮存槽1。通过具备回流管路PL8，能够将未使用的前处理水作为原水有效地使用，能够提高水处理系统WT1的水回收率。

接着，针对利用图1所示的水处理系统WT1进行原水的处理时的工序进行说明。

贮存于原水贮存槽1内的原水1a从原水供给管路PL1的原水供给阀3被打开开始利用原水供给泵2经由原水导入口4b而供给至前处理膜组件4的原水侧。滞留在前处理膜组件4的原水侧的空气从打开的放气阀6排出。空气的排出结束后，放气阀6被关闭，连通管路PL3的过滤阀5被打开。

前处理膜组件4的前处理水从前处理水导出口4c流入连通管路PL3，经由前处理水导入口7b而被供给至反渗透膜组件7的取水侧。供给至反渗透膜组件7的前处理水的一部分透过反渗透膜组件7的反渗透膜7a而成为反渗透膜透过水，剩余部分成为浓缩有溶盐（溶存塩分）等的反渗透膜浓缩水。

从浓缩水导出口7d流入浓缩水排出管路PL7的浓缩水的流量通过根据浓缩水流量计9所检测出的流量值利用流量控制线路9a调节浓缩水流量调节阀10的开度来控制。

从透过水导出口7c流入透过水导出管路PL6的透过水的流量通过根据透过水流量计8所检测出的流量值利用流量控制线路8a调节取水流量调节阀11的开度来控制，即通过调节从连通管路PL3经由前处理水导入口7b流入反渗透膜组件7的前处理水的流量（反渗透膜组件7的取水流量）来控制。

为了抑制前处理膜组件4的过滤膜4a的过滤阻抗的上升而定期进行的过滤膜4a的反压清洗如下进行。由于图1是侧面图，因此虽未图示出，但水处理系统WT1具有各自独立并列设置的多个前处理膜组件。在图1中，仅示出了最靠前的前处理膜组件4。

因而，例如，在未图示出的一个前处理膜组件持续进行原水的过滤的状态下，将需要进行反压清洗的前处理膜组件设为图示的前处理膜组件4。在该状态中，对于需要进行反压清洗的前处理膜组件4，原水供给阀3和过滤阀5被关闭，基于前处理膜组件4的原水的过滤工序停止。

接着，浓缩水排出管路PL5的放气阀6和分支管路PL4b的反洗阀16被打开，分支管路PL4b的反洗泵15被启动，蓄积于前处理膜反洗水贮存槽14内的前处理水从分支管路PL4b经由管路分支点BP3通过连通管路PL3从前处理水导出口4c被供给至前处理膜组件4的前处理水侧。

向与前处理膜（过滤膜）4a过滤原水时相反的方向穿过的反洗水（前处理水）经由被打开的放气阀6而以清洗排水的形式通过浓缩水排出管路PL5而排出。该工序被称为反压清洗工序。在反压清洗工序运转规定时间后，反洗泵15的运转停止，反洗阀16被关闭。

也可以在该反压清洗工序的运转的同时或运转停止后接着向未图示出的前处理膜组件4的下部供给加压空气，使前处理膜（过滤膜）4a摇动，由此进行清洗前处理膜（过滤膜）4a的空气清洗工序。

在前处理膜组件4的过滤膜4a的反洗后，排水阀17被打开，残留在前处理膜组件4的原水侧的反洗水从前处理膜组件4被排出。通过如上操作，需要进行反压清洗的前处理膜组件4的反洗工序全部结束。

接着，原水供给阀3被打开，原水被供给至反洗已结束的前处理膜组件4。滞留在前处理膜组件4的原水侧的空气从打开的放气阀6被排出。也可以将该工序中保持在前处理膜组件4的原水侧的清洗排水适用于通过放气阀6排出的冲洗工序（フラッシング工程）。此时，清洗排水可以是从排水阀17排出的状态，也可以是未排出的状态。

结束从放气阀6排出空气后，放气阀6被关闭，过滤阀5被打开，由此反洗结束的前处理膜组件4与其它前处理膜组件同样地恢复至原水的过滤工序。

在该反洗工序中，若蓄积于前处理膜反洗水贮存槽14的前处理水14a不足，则前处理膜组件4的反洗时间不足、反洗效果变小、前处理膜组件4的过滤阻抗容易变得上升、或者基于反渗透膜组件7的透过水制造的部分或全部不得不停止。因此，前处理膜反洗水贮存槽14中的前处理水的贮存量优选对应于反洗所需的前处理水的量。

需要说明的是，配设有如下配管，该配管在用于反洗的前处理水不足时能够利用处于其它原水过滤工序的前处理膜组件系列中的前处理水贮存槽内所贮存的前处理水，能够利用此处的前处理水。但是，采用这样的反洗工序时，水处理系统WT1的运转变得复杂，有时会导致水处理系统WT1的最终目的即基于反渗透膜组件的透过水的制造效率降低，这样的反洗工序不能说是优选的。

另一方面，优选的是，在前处理水贮存槽14与原水贮存槽1之间设置回流管路PL8，其用于在反洗工序结束后使前处理水贮存槽14中残留的前处理水回流至前处理膜的原水侧、即原水贮存槽1中，从而能够将前处理水贮存槽14中残留的前处理水用作原水。就该回流管路PL8而言，在持续进行前处理膜组件的过滤运转过程中，在超过前处理水贮存槽14的前处理水的贮存容量的情况下，还能够用于使超过容量部分的前处理水回流至原水贮存槽1中。由此，能够减少或消除未使用的前处理水的量，能够提高水处理系统WT1中的水回收率。

然而，在上述说明中，针对水处理系统WT1具备多个前处理膜组件的情况进行了说明，但前处理膜组件为一个的情况也包含在本发明的方式中。此时，在开始反洗工序时，基于包括前处理膜组件4和反渗透膜组件7的1系列水处理系统的透过水的制造工序、即过滤工序停止，利用在过滤工序中贮存于前处理水贮存槽14内的前处理水进行前处理膜组件4的过滤膜4a的反洗。

然而，由于该方式在进行反洗工序时过滤工序完全停止，因此水处理系统中的透过水的制造效率与上述的具备多个前处理膜组件、一个前处理膜组件处于反洗工序时其它前处理膜组件仍处于过滤工序的水处理系统WT1相比显著降低。因此，虽然该方式是本发明的一个方式，但不能说是优选的方式。

接着，向需要反洗的前处理膜组件供给的反洗水（前处理水）的量、反洗时间存在限制，一边参照图2一边对本发明的膜过滤方法和膜过滤装置的其它方式进行说明。

图2是示出本发明的膜过滤装置的另一个方式中的各构成要素以管路结合而成的状态的正面概略流程图。在图2中，水处理系统WT2具有：1个原水贮存槽1；用于过滤从原水贮存槽1供给的原水1a的3个前处理膜组件4A、4B、4C；以及，用于过滤利用前处理膜组件4A、4B、4C分别得到的前处理水的1个反渗透膜组件7。

原水贮存槽1与各个前处理膜组件4A、4B、4C介由原水供给管路PL1而结合。原水供给管路PL1设置有1个原水供给泵2以及与前处理膜组件4A、4B、4C分别对应的原水供给阀3A、3B、3C。另外，原水供给管路PL1在各原水供给阀3A、3B、3C与各前处理膜组件4A、4B、4C之间设置有分支出的排水管路PL2。排水管路PL2上设置有与各前处理膜组件4A、4B、4C相对应的排水阀17A、17B、17C。

前处理膜组件4A、4B、4C各自与反渗透膜组件7介由连通管路PL3而结合。连通管路PL3设置有：与各前处理膜组件4A、4B、4C相对应的过滤阀5A、5B、5C；位于它们的下游侧的1个加压泵18；以及，在其更下游侧的取水流量调节阀11。

另外，连通管路PL3在过滤阀5A、5B、5C与加压泵18之间的位置与分支出的分支管路PL4结合。分支管路PL4的下游端在各前处理膜组件4A、4B、4C与各过滤阀5A、5B、5C之间的位置与连通管路PL3结合。分支管路PL4朝向下游侧设置有：1个旁路流量计12；1个旁路流量调节阀13；以及，与各个前处理膜组件4A、4B、4C对应的反洗阀16A、16B、16C。在旁路流量计12与旁路流量调节阀13之间设置有流量控制线路12a，基于流量计所检测出的数据，能够利用旁路流量调节阀13调节前处理水的流量。

前处理膜组件4A、4B、4C分别与反洗水排出管路PL5结合，反洗水排出管路PL5设置有与各个前处理膜组件4A、4B、4C对应的排出阀6A、6B、6C。

反渗透膜组件7与透过水导出管路PL6结合，透过水导出管路PL6设置有透过水流量计8。在透过水流量计8与设置于连通管路PL3的取水流量调节阀11之间设置有流量控制线路8a，基于流量计所检测出的数据，能够利用取水流量调节阀11调节向反渗透膜组件7供给的前处理水的流量。

反渗透膜组件7与浓缩水排出管路PL7结合，浓缩水排出管路PL7在浓缩水被排出的方向设置有浓缩水流量计9和浓缩水流量调节阀10。在浓缩水流量计9与浓缩水流量调节阀10之间设置有流量控制线路9a，基于流量计所检测出的数据，能够利用浓缩水流量调节阀10调节从反渗透膜组件7中排出的浓缩水的流量。

水处理系统WT2具有3个前处理膜组件4A、4B、4C，前处理膜组件根据需要可以是2个或4个以上。另外，原水贮存槽和反渗透膜组件也可以根据需要为多个。这些要素介由管路进行结合的方法可以参考以下说明的按照水处理系统WT2中的各要素的目的、作用进行结合的方法进行理解。

图2所示的水处理系统WT2与图1所示的水处理系统WT1的不同点在于：原水供给阀3A、3B和3C、前处理膜组件4A、4B和4C、过滤阀5A、5B和5C、放气阀6A、6B和6C、反洗阀16A、16B和16C、以及排水阀17A、17B和17C相互并列设置；从将前处理膜组件的前处理水侧与反渗透膜组件的取水侧进行结合的连通管路分支出的分支管路的、与前处理膜组件4A、4B和4C相对应的各下游端介由反洗阀16A、16B和16C分别与前处理膜组件4A、4B和4C的前处理水侧直接结合。通过制成这种构成，在水处理系统WT2中可以省略前处理反洗水贮存槽14和反洗泵15。

在图1的水处理系统WT1和图2的水处理系统WT2中，在将前处理膜组件4的前处理水侧与反渗透膜组件7的取水侧进行结合的连通管路上设置有加压泵18，在前处理膜组件4的耐压性高于反渗透膜组件7的供给压力与前处理膜组件4的膜间压差和的压力时，利用原水供给泵2在反渗透膜组件7所需的供给压力的基础上，施加加入了前处理膜组件4的膜间压差的压力，从而能够省略加压泵18。

接着，针对图2所示的水处理系统WT2中的、为了抑制前处理膜组件4的过滤阻抗上升而进行定期进行的反压清洗方法的情况进行说明。

在一部分前处理膜组件（此处假设为前处理膜组件4A和4B）持续进行原水的过滤的状态下，针对要进行反压清洗的剩余的前处理膜组件（此处假设为前处理膜组件4C），关闭原水供给阀3C和过滤阀5C而停止过滤，打开放气阀6C和反洗阀16C。由此，前处理水的一部分被供给至前处理膜组件4C的前处理水侧。

旁路水流量计12中的前处理水的流量通过调节旁路水流量调节阀13的开度而进行调节，总是调节成与前处理膜组件4A、4B或4C中的1个的前处理水量相同。

向与前处理膜过滤相反的方向穿过的反洗水经由打开的放气阀6C而以清洗排水的形式从前处理膜组件4C排出，前处理膜组件4C的反压清洗工序开始。

进行规定时间的反压清洗后，转移至接下来的前处理膜组件（此处假设为前处理膜组件4A）的反压清洗工序。即，在关闭放气阀6C和反洗阀16C的同时，打开原水供给阀3C和过滤阀5C，开始进行前处理膜组件4C的过滤，同时关闭原水供给阀3A和过滤阀5A，停止前处理膜组件4A的过滤，同时打开放气阀6A和反洗阀16A。由此，前处理水的一部分被供给至前处理膜组件4A的前处理水侧。

向与前处理膜过滤相反的方向穿过的反洗水经由打开的放气阀6A以清洗排水的形式从前处理膜组件4A排出，前处理膜组件4A的反压清洗工序开始。

进而，在前处理膜组件4A的规定时间反压清洗后，同样地转移至接下来的前处理膜组件4B的反压清洗工序，同样地进行规定时间反压清洗后，转移至最初的前处理膜组件4C的反压清洗工序，重复以下的相同工序，从而针对所有的前处理膜组件进行定期的反压清洗。

在该反洗的同时，虽未图示出，但也可以向前处理膜组件的下部供给加压空气，以摇动前处理膜的方式清洗来进行空气清洗工序。

另外，关0于以上3个前处理膜组件，对供给至前处理膜组件的前处理水侧的反洗水量与1个前处理膜组件的前处理水量相同的情况进行了说明，但通过将前处理膜组件设为4个以上，能够改变反洗水量。例如，在前处理膜组件为4个的情况下，同时转移至反压清洗工序的前处理膜组件仍然为1个时，反洗水量可以选择1个或2个前处理膜组件的量，而同时转移至反压清洗工序的前处理膜组件为2个时，供给至1个前处理膜组件的反洗水量可以选择1个或0.5个前处理膜组件的量。同样地，通过进一步增加前处理膜组件的数量，能够增加反洗水量的可选项。

进而，需要同时转移至反压清洗工序的前处理膜组件为2个以上时，由于可以停止至少1个前处理膜组件，因此通过在反洗前后进行空气清洗工序或者在反洗后打开排水阀，能够将保持在前处理膜组件的原水侧的清洗排水从前处理膜组件中排出。另外，还可以适用将在原水供给工序中滞留在前处理膜组件的原水侧的空气从放气阀排出、或者进一步将在该工序中保持于前处理膜组件的原水侧的清洗排水经由放气阀排出的冲洗工序。

反洗工序中，每次进行或隔一定次数进行添加氧化剂进行反洗的操作、在添加氧化剂进行反洗后继续用添加了氧化剂的反洗水将前处理膜组件的原水侧浸渍一定时间的操作，这从抑制前处理膜的过滤阻抗的上升的方面来看是优选的。

前处理膜组件中使用的过滤膜（前处理膜）4a只要是能够阻止0.1μm以上的颗粒或高分子的精密过滤膜、能够阻止2nm以上且不足0.1μm的颗粒或高分子的超滤膜、或者与它们具有同等性能的过滤膜，就没有特别限定。作为前处理膜组件中使用的精密过滤膜、超滤膜的形态，可以使用中空纤维膜型、平膜型、螺旋型或者管型，从降低成本的观点出发，优选为中空纤维膜型。

作为膜过滤方式，可以是全量过滤型组件也可以是交叉流过滤型组件，从能量消耗量少的观点出发，优选为全量过滤型组件。进而，可以是加压型组件也可以是浸渍型组件，从能够进行高流速运转的观点出发，优选为加压型组件。另外，可以是从膜的外侧供给原水、并由内侧得到透过水的外压式，也可以是从膜的内侧供给原水、并由外侧得到透过水的内压式，从前处理的简便性的观点出发，优选为外压式。

过滤膜（前处理膜）的原材料没有特别限定。作为前处理膜的原材料，可例示出聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、纤维素、醋酸纤维素、聚偏二氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯等、或者它们的复合材料。其中，聚偏二氟乙烯的耐化学试剂性优异，因此通过定期地用化学试剂清洗前处理膜，有助于前处理膜的过滤功能的恢复、前处理膜组件的长寿命化，因此作为前处理膜的原材料是优选的。

作为用于容纳过滤膜（前处理膜）的前处理膜组件的盒的材质，例如可以单独或混合使用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等聚烯烃；聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、氟化乙烯聚丙烯共聚物（FEP）、乙烯四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚氯三氟乙烯（PCTFE）、三氟化氯乙烯-乙烯共聚物（ECTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）等氟系树脂；以及聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等氯树脂；以及聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚烯丙基砜树脂、聚苯基醚树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂（ABS）、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚酮树脂、聚醚醚酮树脂等。另外，除了树脂以外，优选为铝、不锈钢等，进而还可以使用树脂与金属的复合物、玻璃纤维强化树脂、碳纤维强化树脂等复合材料。

反渗透膜组件是将单个或多个元件串联连接并容纳在耐压容器中而构成的，所述元件为：将片状的膜卷绕在集水管的周围而成的螺旋型元件；将向板型支承板的两面粘贴片状的膜而成的材料隔着隔板以一定的间隔进行层叠而制成组件的板框（plate and frame）型元件；以及，使用了管状的膜的管型元件；将中空纤维膜成束而容纳在盒中的中空纤维膜元件。

作为元件的形态，可以是任意形态，从操作性、互换性的观点出发，优选使用螺旋型元件。需要说明的是，元件根数可以根据膜性能任意地设定。在使用了螺旋型元件的情况下，装填在1个组件中的元件的根数优选串联地排列1根~8根左右。另外，反渗透膜组件7也可以多根并列地配置。

关于构成反渗透膜组件的反渗透膜，只要具有脱盐性能就没有特别限定。作为膜的原材料，例如可以使用聚酰胺系、聚哌嗪酰胺系、聚酯酰胺系、或者将水溶性的乙烯基聚合物交联而成的材料等。

作为其膜结构，可以使用如下结构：在膜的至少单面具有致密层，从致密层向膜内部或另一个单面的膜缓慢地具有大的孔径的微细孔的结构（非对称膜）；在这种非对称膜的致密层上具有用其它原材料形成的、非常薄的分离功能层的结构（复合膜）等。

然而，为了高造水量，优选为复合膜，其中，从透过水量、耐化学试剂性等观点出发，聚酰胺系复合膜进一步优选为哌嗪聚酰胺系复合膜。

实施例 1

将2根外压式PVDF中空纤维膜组件HFU-2020（东丽株式会社制）并列地配置，制成图示的前处理膜组件4和未图示出的前处理膜组件。另外，将串联装填有6根螺旋型反渗透膜元件SU-810（东丽株式会社制）的组件设为反渗透膜组件7。使用它们构成图1所示的水处理系统WT1，按照以下的条件进行实验。

以海水作为原水，将前处理膜组件4和另一个前处理膜组件设为全量过滤方式。在膜过滤工序时间30分钟后，将2根前处理膜组件中的各1根交互地按照75L/min的定流量反压清洗工序时间30秒、空气清洗工序时间30秒、将前处理膜组件内的原水侧的水全部排出、将前处理膜组件内的原水侧用原水充满的顺序进行清洗，再次返回至膜过滤工序，重复如上操作而进行运转。另外，经由分支管路以150L/h的定流量分取前处理膜组件的前处理水，蓄积在前处理膜反洗水贮存槽14中。将溢出前处理膜反洗水贮存槽14的前处理水送至原水贮存槽1。另外，将反渗透膜组件7的透过水量设为1.4m³/h的定流量，将浓缩水量设为2.6m³/h的定流量，进行反渗透膜组件7的运转。

在运转初期，在2根前处理膜组件均处于膜过滤工序时的各前处理膜组件中的膜压差以25℃温度修正压差计为20kPa。另外，进行了1个月运转后的、在2根前处理膜组件均处于膜过滤工序时的各前处理膜组件中的膜压差以25℃温度修正压差计为40kPa。该压力越低，则越能够抑制前处理膜组件的过滤阻抗的上升，因而优选。另外，前处理膜组件的反洗水不会不足，能够使反渗透膜组件7持续运转1个月。

比较例1

将2根外压式PVDF中空纤维膜组件HFU-2020（东丽株式会社制）并列地配置，准备了2个前处理膜组件。另外，准备了串联填装有6根螺旋型反渗透膜元件SU-810（东丽株式会社制）的反渗透膜组件。使用所准备的这些组件，形成图3所示的以往的水处理系统WT3。

图3所示的以往的水处理系统WT3具有用于贮存反渗透膜组件7的浓缩水的反渗透膜浓缩水贮存槽19，使向反洗泵15供给的水为反渗透膜浓缩水，并且具有图1所示的将水处理系统WT1中的前处理膜组件4的前处理水侧与反渗透膜组件7的取水侧进行结合的连通管路PL3，但不具有从该连通管路PL3分支出的分支管路PL4，因此不具有位于分支管路PL4上的旁路水流量计12和旁路水流量调节阀13，除此以外，与图1的水处理系统WT1相同。使用图3所示的以往的水处理系统WT3，按照以下的条件进行实验。

以海水作为原水，将前处理膜组件4和另一个前处理膜组件设为全量过滤方式。在膜过滤工序时间30分后，将2根前处理膜组件中的各1根交互地按照使用了反渗透膜组件7的浓缩水的75L/min的定流量反压清洗工序时间30秒、空气清洗工序时间30秒、将中空纤维膜组件内的原水侧的水全部排出、将中空纤维膜组件内的原水侧用原水充满的顺序进行清洗，再次返回至膜过滤工序，重复如上操作而进行运转。另外，将反渗透膜组件7的透过水量设为1.4m³/h的定流量，将浓缩水量设为2.6m³/h的定流量，进行反渗透膜组件7的运转。

在运转初期，在2根前处理膜组件均处于膜过滤工序时的各前处理膜组件中的膜压差以25℃温度修正压差计为20kPa。另外，进行了1个月运转后的、在2根前处理膜组件均处于膜过滤工序时的各前处理膜组件中的膜压差以25℃温度修正压差计为120kPa。该膜压差的值为实施例1中的膜压差的值的约3倍，这表示使用了反渗透膜组件的浓缩水的前处理膜组件的过滤膜的反洗不能说是优选的。

产业上的可利用性

本发明的膜过滤方法和膜过滤装置是在净水工艺中使用前处理膜组件的透过水、即前处理水作为过滤膜的反洗工序中使用的反洗水时的膜过滤方法和膜过滤装置，其中，所述净水工艺为如下工艺：利用具备过滤膜、例如精密过滤膜、超滤膜的前处理膜组件过滤河川水、地下水、地下排水处理水或海水等原水，从而得到前处理水，将所得前处理水供给至反渗透膜组件，从而制造工业用水、自来水，所述过滤膜的反洗工序用于降低因前处理膜组件的持续使用而产生的过滤膜的堵塞所导致的上升的过滤阻抗。

尤其是，在使用多个前处理膜组件时，即使一个前处理膜组件处于反洗工序，也能够维持其它前处理膜组件的过滤工序，因此，虽然所需的反洗工序正在进行，但在这期间仍然能够利用反渗透膜组件持续进行净水工艺。

附图标记说明

1：原水贮存槽

1a：原水

1c：原水导出口

2：原水供给泵

3、3A、3B、3C：原水供给阀

4、4A、4B、4C：前处理膜组件

4a：过滤膜

4b：原水导入口

4c：前处理水导出口

4d：浓缩水导出口

5、5A、5B、5C：过滤阀

6、6A、6B、6C：排出阀（放气阀）

7：反渗透膜组件

7a：反渗透膜

7b：前处理水导入口

7c：透过水导出口

7d：浓缩水导出口

8：透过水流量计

8a：流量控制线路

9：浓缩水流量计

9a：流量控制线路

10：浓缩水流量调节阀

11：取水流量调节阀

12：旁路流量计

12a：流量控制线路

13：旁路流量调节阀

14：前处理水贮存槽（前处理膜反洗水贮存槽）

14a：前处理水

14c：前处理水导出口

15：反洗泵

16、16A、16B、16C：反洗阀

17、17A、17B、17C：排水阀

18：加压泵

BP1、BP2、BP3：管路分支点

PL1：原水供给管路

PL2：排水管路

PL3：连通管路

PL4、PL4a、PL4b：分支管路

PL5：浓缩水排出管路

PL6：透过水导出管路

PL7：浓缩水排出管路

PL8：回流管路

WT1、WT2、WT3：水处理系统

Claims (4)

1.膜过滤方法，其为水处理系统的膜过滤方法，所述水处理系统包括：具备用于过滤原水的过滤膜的1或2个以上前处理膜组件、以及具备用于过滤利用该前处理膜组件得到的前处理水的反渗透膜的1或2个以上反渗透膜组件；在所述水处理系统中，所述原水被供给于所述前处理膜组件，所述原水被所述过滤膜分离为前处理水和浓缩水，所得所述前处理水被供给于所述反渗透膜组件，所述前处理水被所述反渗透膜分离为透过水和浓缩水；其特征在于，

（a）设置有将所述前处理膜组件中的所述前处理水的导出口与所述反渗透膜组件中的所述前处理水的导入口直接结合的连通管路，并且设置有将在该连通管路中流通的所述前处理水的一部分从该连通管路中导出的分支管路，并且，

（b1）该分支管路的下游端经由设置于该分支管路中途的、用于贮存所述前处理水的前处理水贮存槽而与所述前处理膜组件连接，通过从所述前处理水贮存槽中导出且在所述分支管路中流通的所述前处理水，或者

（b2）所述分支管路的下游端直接与所述前处理膜组件连接，通过在所述分支管路中流通的所述前处理水，

对需要进行所述过滤膜的反洗的所述前处理膜组件进行所述过滤膜的反洗。

2.根据权利要求1所述的膜过滤方法，其中，使在所述前处理水贮存槽中贮存的所述前处理水的一部分回流至所述原水中，以使其用作所述原水的一部分。

3.膜过滤装置，其为水处理系统的膜过滤装置，所述水处理系统包括：原水贮存槽、具备用于过滤从该原水贮存槽中供给的原水的过滤膜的1或2个以上前处理膜组件、以及具备用于过滤利用该前处理膜组件得到的前处理水的反渗透膜的1或2个以上反渗透膜组件；在所述水处理系统中，所述原水被供给于所述前处理膜组件，所述原水被所述过滤膜分离为前处理水和浓缩水，所得所述前处理水被供给于所述反渗透膜组件，所述前处理水被所述反渗透膜分离为透过水和浓缩水；其特征在于，

（a）设置有将所述前处理膜组件中的所述前处理水的导出口与所述反渗透膜组件中的所述前处理水的导入口直接结合的连通管路，并且设置有将在该连通管路中流通的所述前处理水的一部分从该连通管路中导出的分支管路，并且，

（b1）该分支管路的下游端经由设置于该分支管路中途的、用于贮存所述前处理水的前处理水贮存槽而连接于与所述前处理膜组件的所述前处理水的导出口结合的所述连通管路，通过从所述前处理水贮存槽中导出且在所述分支管路中流通的所述前处理水，或者，

（b2）所述分支管路的下游端直接连接于与所述前处理膜组件的所述前处理水的导出口结合的所述连通管路，通过在所述分支管路中流通的所述前处理水，

对需要进行所述过滤膜的反洗的所述前处理膜组件进行所述过滤膜的反洗。

4.根据权利要求3所述的膜过滤装置，其中，将在所述前处理水贮存槽中贮存的所述前处理水的一部分回流至所述原水贮存槽中。

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