CN104661965A - 淡水化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供淡水化系统，目的在于在减少压力损失的产生的同时，抑制生物污损的产生，防止反渗透膜的过滤性能的降低，谋求过滤性能的长期稳定化。本发明的淡水化系统是利用反渗透膜元件对被处理水进行过滤并获得淡水的淡水化系统，为了抑制在反渗透膜的表面产生的生物污损，在反渗透膜元件的前段设置有生物污损抑制装置。

Description

淡水化系统

技术领域

本发明涉及淡水化系统，特别是涉及使用了反渗透膜的淡水化系统。

背景技术

淡水化系统由去除水中的异物的滤膜等构成，在脱盐领域、食品领域、半导体领域中多被使用。这样的滤膜有精密滤膜、超滤膜、纳米滤膜、反渗透膜等。其中，反渗透膜的孔径最小，能够去除在水中溶解的盐类、有机物等，并使水通过。

反渗透膜像上述那样能够去除盐类、有机物等而获得淡水。可是，会产生微生物以被处理水中的有机物为营养源呈淀渣状地在反渗透膜的表面繁殖的、所谓的生物污损。由此，产生了反渗透膜的表面被污染，反渗透膜的透过水量减少，过滤压力上升等发生性能降低等问题。

因此，反渗透膜需要去除该生物污损的清洗作业。可是，反渗透膜在清洗次数增加时或使用强氧化剂清洗时，存在滤膜劣化，反渗透膜的寿命降低这样的问题。

因此，以往的淡水化系统出于减轻反渗透膜的生物污损的目的，在基于反渗透膜的过滤之前，对被处理水进行前处理。

例如，在专利文献1中公开了以下的方法，即，由安装在反渗透膜的前段的陶瓷制的纳米滤膜，去除被处理水中所含有的溶解性的有机物，降低有机物对安装在纳米滤膜的后段的反渗透膜的负荷，减少清洗次数。

此外，在专利文献2中公开了以下的方法，即，通过将被处理水输送到磷去除柱，去除存在于被处理水中的磷或磷酸离子，从而不用杀菌剂地抑制微生物在反渗透膜的表面上的繁殖。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－302333号公报

专利文献2：日本特开2011－218267号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所示的方法中，由于能够利用前段的纳米滤膜去除溶解性的有机物，所以能够有效地防止产生在反渗透膜的表面的生物污损。可是，由于用纳米滤膜过滤被处理水，所以会产生压力损失。

此外，在专利文献2所示的方法中，由于将被处理水输送到磷去除柱，所以被处理水中的磷浓度降低，能够有效地防止生物污损。可是，由于将被处理水输送到磷去除柱，所以仍会产生压力损失。

因此，本发明的课题在于，提供一种在减少压力损失的产生的同时，抑制反渗透膜元件中的生物污损的产生的淡水化系统。

用于解决课题的手段

为了解决这样的课题，本发明的淡水化系统是利用反渗透膜元件对被处理水进行过滤并获得淡水的淡水化系统，为了抑制在被形成于反渗透膜元件的反渗透膜的表面产生的生物污损，在反渗透膜元件的前段设置有生物污损抑制装置。

即，本发明的淡水化系统具备：供给管路，用于供给被处理水；耐压容器，连接于供给管路；反渗透膜元件，被收纳于耐压容器，对被处理水进行反渗透过滤；透过水管路，连接于反渗透膜元件，将被处理水中的、透过了反渗透膜元件的透过水排出到外部；浓缩水管路，连接于耐压容器，将被处理水中的、未透过反渗透膜元件的浓缩水排出到外部；第1泵，形成在供给管路上，向耐压容器供给被处理水；以及生物污损抑制装置。

并且，生物污损抑制装置具有：容器，形成在第1泵的上游侧的供给管路上；柱状体，被收纳于容器，被设置成在与容器的内壁面之间具有能够使被处理水通过的间隙；以及第2泵，形成在容器的上游侧的供给管路上，向容器供给被处理水。

该生物污损抑制装置利用容器和被设置在容器的内部的柱状体，在降低力损失的同时，再现反渗透膜的表面的被处理水的流动。由此，通过将到此为止在反渗透膜的表面产生的生物污损从反渗透膜的表面改变到生物污损抑制装置的柱状体的表面，能够抑制在反渗透膜的表面产生的生物污损。

即，本发明的淡水化系统，相对于去除生物污损的原因物质且抑制生物污损的产生的以往技术，相反地在生物污损抑制装置中积极地使生物污损产生。作为结果，本发明抑制被设置在生物污损抑制装置的后段的反渗透膜元件中的生物污损的产生。

发明的效果

本发明的淡水化系统能够在减少压力损失的产生的同时，抑制反渗透膜元件中的生物污损的产生。由此，能够防止反渗透膜的过滤性能的降低，且谋求过滤性能的长期稳定化。

附图说明

图1是表示本发明的淡水化系统的结构概略的图。

图2是表示柱状体的形状的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的淡水化系统的实施方式。

图1是表示本发明的淡水化系统的结构概略的图。如图1所示，淡水化系统10在对被处理水1进行过滤的反渗透膜元件2的上游侧(前段)具备生物污损抑制装置3。

在生物污损抑制装置3上，具备用于供给被处理水1的供给管路4。在该供给管路4上，具备用于向生物污损抑制装置3供给被处理水1的泵(第2泵)5。

生物污损抑制装置3由连接于供给管路4的容器6、和被设置于容器6的内部的柱状体7构成。在容器6的内壁面与柱状体7之间，设有能够使被处理水1通过的规定的间隙8。另外，柱状体7由整流构件等固定在容器6的内壁面。

流入到生物污损抑制装置3的被处理水1通过被形成在柱状体7的表面与容器6的内壁面之间的间隙8。此时，被处理水1中所存在的、成为生物污损的原因的微生物以被处理水1中所存在的有机物为营养源，在柱状体7的表面呈淀渣状地繁殖。

另外，在本实施方式中，所谓使水通过，是指使被处理水1在被形成于柱状体7的表面与容器6的内壁面之间的间隙8中流动，并不伴随着例如使被处理水1通过反渗透膜，即，用反渗透膜过滤被处理水1等。

通常，生物污损是微生物以被处理水1中所存在的有机物为营养源，呈淀渣状地在构成反渗透膜元件2的反渗透膜的表面繁殖。即，生物污损被认为与被处理水1中的有机物、无机物闭塞反渗透膜的表面的其他的污损相同地，在被处理水1通过反渗透膜的状况下，即，在被处理水1被反渗透膜过滤的状况下产生。

可是，在本实施方式中，不使被处理水1通过反渗透膜地，即，不用反渗透膜过滤被处理水1地产生生物污损。在这一点上，在本实施方式中说明的生物污损的产生机制，与在被处理水1通过反渗透膜的状况下，即，被处理水1被反渗透膜过滤的状况下，闭塞反渗透膜的表面的以往的生物污损的产生机制不同。

即，本实施方式是基于以下的见解而完成的，即，生物污损并不是在被处理水1通过反渗透膜时，即，被处理水1被反渗透膜过滤时产生，而是在使被处理水1在规定的间隙8中通过时也产生。

另外，为了在生物污损抑制装置3的柱状体7的表面有效地产生生物污损，重要的是调整流到生物污损抑制装置3的柱状体7的表面的被处理水1的流量。被处理水1的流速和供被处理水1流过的间隙8影响到该被处理水1的流量。

在生物污损抑制装置3的柱状体7的表面产生的生物污损，是微生物以被处理水1中所存在的有机物为营养源进行繁殖的现象。因此，有机物、微生物的存在个数影响到生物污损的产生。通常，在被处理水1的浓度不产生大的变化的情况下，从同一取水源取得的被处理水1中所存在的有机物、微生物的存在个数不会产生大的变化。即，在这样的情况下，其存在个数大致由流量决定。

此外，在生物污损的产生中，也需要微生物以有机物为营养源进行繁殖的时间。被处理水1的流速过快过慢在生物污损的产生中均不是优选。特别是在本实施方式中，由于需要在生物污损抑制装置3的柱状体7的表面积极地产生生物污损，所以该时间，即被处理水1的流速是重要的。在流速大的情况下，上述的时间变短，在流速小的情况下，上述的时间变长。

简单而言，通过使供被处理水1流动的容器6的内部的环境与后述的耐压容器(壳体)12的内部的环境大致相同，能够在生物污损抑制装置3中有效地产生生物污损。在这里，所谓供被处理水1流动的容器6的内部，是指容器6的内壁面与柱状体7的表面的间隙8，所谓供被处理水1流动的耐压容器12的内部，是指耐压容器12的内壁面与反渗透膜元件2表面的间隙8r。

即，优选将流过柱状体7的表面的被处理水1的流速调整成与流过反渗透膜元件2的表面的被处理水1的流速大致相等。此外，优选使间隙8与间隙8r大致相等。通过这样地使间隙和流速大致相等，在降低压力损失的同时，使流过反渗透膜元件2的表面的被处理水1的流动能够在生物污损抑制装置3的柱状体7的表面再现，能够在生物污损抑制装置3中有效地产生生物污损。

特别是优选与被设置在耐压容器12的内部的、被形成在反渗透膜元件2的前段部的反渗透膜元件2f的流速大致相等。由此，能够使生物污损抑制装置3(容器6)的内部的环境接近于耐压容器12的内部的生物污损的产生最显著的部分的环境。

这样，在生物污损抑制装置3的内部的环境与耐压容器12的内部的环境大致相等的情况下，在上游的生物污损抑制装置3的内部产生生物污损。由于生物污损是微生物以被处理水1中的有机物为营养源进行繁殖的现象，所以通过在生物污损抑制装置3的内部产生生物污损，有机物、微生物在生物污损抑制装置3的内部被消耗。由此，在下游的反渗透膜元件2的表面，被处理水1中的有机物、微生物变少，因此，能够抑制生物污损的产生。

此外，为了引起生物污损，也可以在柱状体7的表面实施设置微小的凹凸等的加工。由此，成为生物污损的原因的微生物容易向柱状体7的表面附着。

此外，也可以对柱状体7的表面实施规定的涂敷。作为柱状体7的涂敷材料，优选微生物容易附着的材料、具有能够吸附微生物的营养源的特性的材料。

例如，作为微生物容易附着的材料，有内部具有微小的空隙的活性碳等。由此，能够使柱状体7的表面吸附有机物，并且成为生物污损的原因的微生物的附着变得容易，容易产生生物污损。

例如，作为具有能够吸收微生物的营养源的特性的材料，有Al₂O₃(氧化铝(矾土))等。由此，能够在柱状体7的表面收集有机物，因此，容易产生生物污损。

此外，作为柱状体7，也可以用透过性能降低了的使用完毕的反渗透膜元件2。由此，能够再现更接近于耐压容器12的内部的环境。此时，与耐压容器12的内部的反渗透膜元件2的使用方法不同，在作为容器6的内部的柱状体7而用使用完毕的反渗透膜元件2的情况下，不进行过滤。另外，也可以利用与形成反渗透膜元件2的反渗透膜的材料同样的材料，在柱状体7的表面实施涂敷。

此外，优选使柱状体7的形状与反渗透膜元件2的形状大致相同。

另外，柱状体7的形状在设置于容器6的内部时只要能够具有能够使被处理水1通过的间隙8，就没有特别限定。例如也可以形成为如图2所示那样的、圆柱71、三棱柱72、六棱柱73等多棱柱。

此外，容器6与柱状体7之间只要能够使被处理水1通过，就没有特别限定，但是优选容器6是透明的。此外，也可以形成为在容器6的一部分设置能够确认被设置于容器6的内部的柱状体7的状态的窗的结构。由此，能够从外部确认被设置于容器6的内部的柱状体7的状态，能够确认清洗的时期等。

在生物污损抑制装置3中被处理了的被处理水1，成为生物污损的原因的有机物、微生物被消耗，被排出到连接于容器6的供给管路9。在供给管路9上形成有高压泵(第1泵)11，利用高压泵11，被处理水1被加压供给至耐压容器12。由此，能够使被设置于高压泵11的上游侧的容器6的耐压性能比耐压容器12低。因而，由于容器6的结构能够比耐压容器12简单，所以在抑制初期投资的同时维持管理也变得容易。

泵5能够由比高压泵11低压的泵构成。在反渗透膜元件2中需要过滤工序，但是在生物污损抑制装置3中是无需过滤工序的通水(使水通过)工序，所以能够由比高压泵11低压的泵构成泵5。

在耐压容器12的内部，用于过滤被处理水1的反渗透膜元件2以在与耐压容器12之间形成间隙8r的方式被设置，并且连接浓缩水管路14和透过水管路16。被处理水1被加压供给至耐压容器12的内部，通过耐压容器12与反渗透膜元件2之间的间隙8r。

此时，通过被处理水1被加压供给至耐压容器12，其一部分被反渗透膜元件2反渗透过滤，成为透过水15，从透过水管路16被排出。未被反渗透膜元件2反渗透过滤的剩余的被处理水1成为浓缩水13，从连接于耐压容器12的浓缩水管路14被排出。

另外，在耐压容器12上，设置有用于清洗反渗透膜元件2的第1清洗机构17。在生物污损抑制装置3中，被处理水1中所存在的成为生物污损的原因的有机物、微生物被消耗。因此，在反渗透膜元件2的表面难以产生生物污损。但是，在生物污损抑制装置3中，由于无法去除的微生物、有机物或无机物成为反渗透膜元件2中的生物污损和其他的污损的原因，所以需要定期地去除这些污染。

此时，第1清洗机构17中所用的清洗液，只要能够去除微生物、有机物或无机物，就没有特别限定，但是优选不对反渗透膜元件2造成损害的清洗液。此外，为了去除微生物、有机物或无机物，也可以灵活使用多种清洗液。

此外，清洗液的注入方法，只要能够将清洗液注入到耐压容器12的内部，就没有特别限定，但是例如也可以用隔膜泵、齿轮泵等。

此外，与清洗反渗透膜元件2的情况同样地，在生物污损抑制装置3中，设置有用于清洗柱状体7的第2清洗机构18。这是因为需要去除附着在柱状体7上的生物污损。

此时，第2清洗机构18中用的清洗液，只要能够去除产生于柱状体7的生物污损，就没有特别限定，但是也可以用与在第1清洗机构17中用的清洗液同样的清洗液，不限定于此，特别优选用次亚氯酸钠等。

次亚氯酸钠由于具有高杀菌能力和氧化能力，所以会对被使用于反渗透膜元件2的反渗透膜造成损害，会对过滤性能等造成影响，因此，无法用于清洗反渗透膜元件2。但是，对于柱状体7，无需考虑过滤性能等的损害的影响，能够有效地去除产生于柱状体7的表面的生物污损。

此外，清洗液的注入方法，与第1清洗机构17相同地，只要能够将清洗液注入生物污损抑制装置3的内部，就没有特别限定，但是例如也可以用隔膜泵、齿轮泵等。

这样，在本实施方式中说明的淡水化系统10，设置需要过滤的部分和无需过滤的部分，在无需过滤的部分积极地产生生物污损。因而，即使对于清洗也是有效的，能够在生物污损的去除中，不考虑过滤所需的反渗透膜的损害地使用具有高杀菌能力和氧化能力的清洗液。

此外，在生物污损抑制装置3中设置有旁通容器6的旁通管路19。旁通管路19以结合容器6的上游侧和下游侧的方式从供给管路4分支出地形成。

此外，在旁通管路19上，设置有切换使被处理水1流入容器6的情况和使被处理水1流入旁通管路19的情况的切换阀20。利用切换阀20，能够将从泵5被供给的被处理水1切换成流过容器6或旁通管路19。

通过形成为该结构，在生物污损抑制装置3的清洗时也能够经由旁通管路19将被处理水1供给至耐压容器12。由此，在清洗生物污损抑制装置3时无需停止淡水化系统10的运转。

如以上说明那样，在本实施方式中说明的淡水化系统10在反渗透膜元件2的上游侧设置生物污损抑制装置3，使在反渗透膜元件2的表面产生的生物污损产生于生物污损抑制装置3。

由于能够降低在反渗透膜元件2的表面产生的生物污损，所以能够防止反渗透膜元件2的过滤性能的降低。并且，由于能够减少反渗透膜元件2的清洗次数，所以能够延长反渗透膜的寿命。

此外，在生物污损抑制装置3的清洗中能够使用在反渗透膜元件2的清洗中无法使用的强力的清洗液。另外，生物污损抑制装置3由于无需如进行反渗透过滤的情况那样的耐压性，所以能够容易地进行维持管理。

此外，由于流过生物污损抑制装置3的被处理水1流过形成于容器6的内部的间隙8，所以与对被处理水1进行过滤的情况相比较，压力损失小，能够降低消耗能量。

产业上的利用可能性

本发明能够利用于用反渗透膜对被处理水进行过滤处理并获得淡水的领域。

附图标记的说明

1       被处理水

2、2f   反渗透膜元件(过滤装置)

3       生物污损抑制装置

4、9    供给管路

5       泵(第2泵)

6       容器

7       柱状体

8、8r   间隙

10       淡水化系统

11       高压泵(第1泵)

12       耐压容器(过滤装置)

13       浓缩水

14       浓缩水管路

15       透过水

16       透过水管路

17       第1清洗机构

18       第2清洗机构

19       旁通管路

20       切换阀

Claims (8)

1.一种淡水化系统，该淡水化系统具备：

供给管路，用于供给被处理水；

耐压容器，连接于上述供给管路；

反渗透膜元件，被收纳于上述耐压容器，对上述被处理水进行反渗透过滤；

透过水管路，连接于上述反渗透膜元件，将上述被处理水中的、透过了上述反渗透膜元件的透过水排出到外部；

浓缩水管路，连接于上述耐压容器，将上述被处理水中的、未透过上述反渗透膜元件的浓缩水排出到外部；以及

第1泵，形成在上述供给管路上，向上述耐压容器供给上述被处理水，

其特征在于，

该淡水化系统还具备生物污损抑制装置，

该生物污损抑制装置具有：

容器，形成在上述第1泵的上游侧的供给管路上；

柱状体，被收纳于上述容器，被设置成在与上述容器之间具有能够使上述被处理水通过的间隙；以及

第2泵，形成在上述容器的上游侧的上述供给管路上，向上述容器供给上述被处理水。

2.根据权利要求1所述的淡水化系统，其特征在于，

上述反渗透膜元件被分割形成为多个，

上述容器内的流速与上述被分割形成为多个的反渗透膜元件的上游侧第1段附近的流速大致相等。

3.根据权利要求1所述的淡水化系统，其特征在于，

在上述柱状体的表面涂敷有矾土。

4.根据权利要求1所述的淡水化系统，其特征在于，

上述第2泵的供给压力比上述第1泵的供给压力低。

5.根据权利要求1所述的淡水化系统，其特征在于，

上述容器在至少一部分具有从外部能够视觉识别上述柱状体的表面的透明的构件。

6.根据权利要求1所述的淡水化系统，其特征在于，

在上述耐压容器具备清洗上述反渗透膜元件的第1清洗机构，在上述容器具备清洗上述柱状体的第2清洗机构。

7.根据权利要求1所述的淡水化系统，其特征在于，

旁通上述容器的旁通管路以结合上述容器的上游侧和下游侧的方式，从上述供给管路分支出地形成，并具有切换阀，该切换阀对从上述第2泵被供给的上述被处理水的流动进行切换，使从上述第2泵被供给的上述被处理水流过上述容器或上述旁通管路。

8.一种淡水化系统，其特征在于，

该淡水化系统具备：

过滤装置，具有反渗透膜元件，对被处理水进行过滤；以及

生物污损抑制装置，被配置在上述过滤装置的上游侧，通过在内部使生物污损产生，降低流入到被配置在下游侧的上述过滤装置的上述被处理水中所存在的有机物。