CN104703925B - 逆渗透膜过滤设施的操作方法和生物膜形成监测装置 - Google Patents

Abstract

在操作逆渗透膜过滤设施时，逆渗透膜过滤设施按下列顺序包括配备有原水取入口(501)的原水取入单元(100)、预处理单元(200)和配备有逆渗透膜模块的逆渗透膜过滤单元(300)，并包括：渗透水出口(502)，通过其已穿过逆渗透膜模块(11)的逆渗透膜渗透水被排出系统；和浓缩水出口(503)，通过其未穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜未渗透水被排出系统，使流动穿过原水取入口(501)下游与浓缩水出口(503)上游之间的至少一个地点的水分流并穿过可分割的流通容器(16)；以给定频率分割流通容器(16)的一部分来连续测量通水面上的生物膜量；并基于生物膜量的变化来控制逆渗透膜过滤设施的操作。提供了监测生物膜形成速率的更简单的方法。本发明允许使用所述方法来更简单地控制逆渗透膜过滤设施的操作。

Description

逆渗透膜过滤设施的操作方法和生物膜形成监测装置

技术领域

本发明涉及在使比如海水、半咸水或处理废水等原水受到淡化处理时进行水质评价的技术。特别地，本发明涉及用于监测原水的生物膜形成的装置，以及基于评价结果来操作逆渗透膜过滤设施的方法。

背景技术

使用逆渗透膜的膜过滤处理已经应用于包括海水淡化在内的许多产业和水处理领域，其相对于竞争性的分离操作在分离性能、能量效率等方面的优越性已经得到证明。另一方面，在逆渗透膜过滤处理中，在面向被处理水(逆渗透膜的未渗透水侧)的膜面上发生微生物的增殖而形成生物膜，该生物膜使逆渗透膜的操作压力增大，或者使逆渗透膜的透水率或分离性能降低，即造成生物污染，而导致操作性问题。本文中的术语“生物膜”是指这样一种结构体，其由微生物在管壁上或逆渗透膜的表面上在水沿其或穿过其流动时形成，并且其由主要包括多聚糖和蛋白质的细胞外聚合物质以及细菌构成。其熟悉的示例包括厨房中的“粘液”(slime)。

如专利文献1和专利文献2所示，作为用于监测生物膜形成的常规技术已知的有以下两种方法，第一种方法包括：将通水柱安置至从供给至逆渗透膜过滤单元的原水或者从没有穿过逆渗透膜过滤单元而排出的浓缩原水分支出的分流路径；将一个或多个生物膜形成基材沿着水流设置在通水柱内；周期性地从通水柱中取出生物膜形成基材；以及基于ATP(三磷酸腺苷)量评价每个基材上的生物膜量，而在第二种方法中，基于评价结果对逆渗透膜过滤设施的操作进行控制。

例如，在专利文献1中，为了评价生物膜量，提出了如图5所示的生物膜形成监测装置。作为安装到生物膜形成监测装置中的生物膜形成基材，例如，提出了图6-8所示的生物膜形成基材。

图5所示的常规技术的生物膜形成监测装置由容纳有生物膜形成基材55a的流通容器54、设置在流通容器54上游侧的流量控制阀56和设置在其下游侧的流量计51构成，并且这些构件通过软管50彼此连接。在流通容器54的两个端部各自设置有单触式接头52，以构成能够相对于生物膜形成监测装置安装和拆卸流通容器54的结构。箭头58表示原水或浓缩原水的流动方向。

在流通容器54中容纳有与流通容器独立的并且提供生物膜量测量用表面的生物膜形成基材。生物膜形成基材的示例包括比如图6和图7所示那样的“特氟隆”(注册商标)环55a和比如图8所示那样的逆渗透膜膜片55b。

如图7中所示，在一端具有环钩的不锈钢棒57穿过“特氟隆”(注册商标)环55a。这些环55a堆叠并容纳在流通容器54中，其由流通容器开/闭部53封闭，以构成能够沿着环55a的外表面和内表面通水的结构。当评价生物膜量时，关闭流量控制阀56，并打开流通容器的流通容器开/闭部53。提起不锈钢棒57，并用镊子取出必要数量的环55a(通常为每次两个或三个环)。测量沉积在每个环的内表面和外表面中的每个上的生物膜量。将剩余的环55a再次容纳到流通容器54中，并重新开始通水。

在使用逆渗透膜膜片作为生物膜形成基材的情况下，将带状逆渗透膜膜片55b进行滚压，以便分离功能层的表面(在过滤期间的原水侧)面向内部，如图8中所示，并且该滚压后的膜片沿着流通容器54的内壁插入流通容器54中以容纳在其中。当评价生物膜量时，用镊子夹住逆渗透膜膜片55b的上端部并将之取出，然后切取一定量的膜片作为样本。然后，将残存部分再次容纳到流通容器54中，并重新开始通水。将如此切取的逆渗透膜膜片用于生物膜量测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO 2008/038575

专利文献2：JP-A-2011-255301。

发明内容

本发明要解决的问题

在相关技术中公开的生物膜量评价中，流通容器和生物膜形成基材是彼此独立的。因此评价过程有必要使用从流通容器仅取出生物膜形成基材并测量生物膜量的步骤，而该步骤需要较多时间，并且有必要在现场使用包括镊子和剪刀等的大量工具，导致操作烦杂。另外，在处理生物膜形成基材时，必需十分小心谨慎以免掉落生物膜形成基材、在工作期间不经意接触生物膜或者使生物膜与物体接触。存在这样的问题，即当不小心使生物膜与物体发生接触时，测量精度会降低。特别是在同时检测多个生物膜形成基材的生物膜量时，由于处理、转移等过程十分烦杂并且测量需要较多时间，因此测量者有一种如负重担的感觉。

本发明是鉴于那些问题而做出的。本发明的一个目的是提供更简单的用于监测生物膜量的装置。其另一目的是使用该装置来允许更简单地进行逆渗透膜过滤设施的操作控制。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法具有以下构造。即：

一种用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，所述逆渗透膜过滤设施按下列顺序包括配备有原水取入口的原水取入单元、预处理单元和配备有逆渗透膜模块的逆渗透膜过滤单元，并且包括渗透水出口和浓缩水出口，通过所述渗透水出口，已穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜的逆渗透膜渗透水被排出系统，通过所述浓缩水出口，未穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜的逆渗透膜未渗透水被排出系统，

所述方法包括：使流动穿过位于原水取入口下游位置与浓缩水出口上游位置之间的至少一个地点的水分流；使分流水通过包括在流动方向上可分割的流通容器的生物膜形成监测装置；分割并取出所述流通容器的一部分以连续地测量存在于所述流通容器的通水面上的生物膜量；以及基于生物膜量的变化来控制选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个单元的操作。

本发明的生物膜形成监测装置具有以下任一种构造。即：

一种生物膜形成监测装置，包括流通容器，其中所述流通容器由中空柱状的多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有螺纹槽；或者

一种生物膜形成监测装置，包括流通容器，其中所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有嵌合型连接构件。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有连接部。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，所述流通容器由中空柱状的多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有螺纹槽。本文中的术语“中空柱状”是指中空圆筒形状或者中空棱柱形状。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有嵌合型连接构件。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，将纳滤膜或逆渗透膜的膜片设置在各单位流通容器的通水面侧，使得膜的原水侧表面面向单位流通容器的内部。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，所述流通容器是由柔性材料形成的中空柱状物体。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，所述流通容器具有能够从所述流通容器外侧安装/拆卸的多个固定部，并且所述固定部各自具有将生物膜形成基材保持在所述流通容器内的装置。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，各固定部的保持生物膜形成基材的装置为螺纹式或嵌合式连接件。

在根据本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法中，优选的是，所述流通容器具有遮光性。

在根据本发明的生物膜形成监测装置中，优选的是，将纳滤膜或逆渗透膜的膜片设置在各单位流通容器的通水面侧，使得膜的原水侧表面面向单位流通容器的内部。

在根据本发明的生物膜形成监测装置中，优选的是，所述流通容器具有能够从所述流通容器外侧安装/拆卸的多个固定部，并且所述固定部各自具有将生物膜形成基材保持在所述流通容器内的装置。

在根据本发明的生物膜形成监测装置中，优选的是，各固定部的保持生物膜形成基材的装置为螺纹式或嵌合式连接件。

在根据本发明的生物膜形成监测装置中，优选的是，所述流通容器具有遮光性。

本发明的优点

根据本发明的方法，其中对在逆渗透膜的未渗透水侧流动的原水的生物膜形成进行监测以基于生物膜量的变化来操作逆渗透膜过滤设施，能实现操作效率的极大改善，因为流通容器的一部分兼作用于监测生物膜形成的生物膜形成基材，并且因为能够从外侧处理生物膜形成基材，与生物膜形成基材发生直接接触的风险很小，因为流通容器的一部分被分割并取出。作为结果，能够更简单地控制逆渗透膜过滤设施的操作。

在多个单位流通容器彼此连接的实施例中，流通容器的通水面兼作生物膜形成基材，或者生物膜形成基材固定至流通容器的内侧通水面。即，由于流通容器和生物膜形成基材彼此一体化，所以能够通过沿着流动方向分割流通容器并取出分割的流通容器，来轻松地对生物膜形成基材进行取样。因此，不必进行从流通容器中取出生物膜形成基材然后再次放入基材的操作，从而使得用于评价生物膜量的程序简化。另外，评价系统也能够得到极大的简化，从而致使准备、建设等变得容易。

此外，由于生物膜形成面不面向外侧，所以由于接触而导致生物膜损耗或污染或者由于异物掉落其上而造成生物膜污染的风险小。当转移这类流通容器时，能够直接用手保持流通容器的外表面，或者在将流通容器转运至进行生物膜量评价的分析场所时将流通容器放入相同的转运容器中，因为每个流通容器的生物膜形成面处于流通容器内。因此，不必准备专门用于临时转移的干净容器，能够实现操作效率的显著改善。能够将多个可分割单元在这些单元保持连接状态的情况下转运至分析场所，从而能够极大地改善用于评价生物膜量的操作效率。特别是在同时评价逆渗透膜过滤设施内的多个地点或多个基材时，能够显著地降低测量压力。

特别地，在多个单位流通容器彼此连接的实施例中，通过用带子密封单位流通容器的两个端部处的连接部或者多个单位流通容器彼此连接的流通容器的两个端部处的连接部，或者用专用封盖覆盖其端部，或者将其放入拉链式塑料袋中以防止其干燥，能够实现将样本带回或者使用包裹递送服务来运送。因此该实施例具有巨大的优势，即甚至能够在与逆渗透膜设施相距很远的实验室或分析室中进行测量。

当回收或拭取生物膜时，能够用无菌棉棒等来回收生物膜，而不必使用镊子或者比如干净保持器等专用工具。

此外，根据本发明，由于流通容器和生物膜形成基材是彼此一体化的，所以不需要比如环等结构物体，或者不必单独将片状膜相对于流通容器放入和取出。因此，能够进一步缩小流通容器的直径，从而使得有可能减少被分流并从其中穿过的水量。

特别是在多个单位流通容器彼此连接的实施例的情况下，即使在连续的评价过程中，也能轻松地追加补充生物膜形成基材。在这些基材被放置以便能够确定评价生物膜形成量的时间周期的情况下，能够使用有限的空间和材料在任何所需的期间内轻松地进行评价。

根据图9所示的本发明的生物膜形成监测装置，其具有能够从流通容器外侧安装/拆卸的多个固定部，并且其能够与流通容器分离，并且其中固定部各自具有将生物膜形成基材保持在流通容器内的装置，能够通过在流通容器外侧进行的操作直接取出生物膜形成基材，因此与常规技术相比，能够显著地简化基材的取出。具体地，由于每个生物膜形成基材设置有用作把手的固定部，所以在进行评价时，能够在不用分割流通容器的情况下，通过在流通容器外侧进行的操作只取出每个生物膜形成基材。因此不必进行断开流通容器的上部或下部的操作。

另外，由于每个生物膜形成基材被用作把手的固定部保持，所以被取出的生物膜形成基材具有显著改善的可操作性，并且由于意外接触生物膜形成面而导致的生物膜损耗或污染的担忧大幅降低。

特别是在每个生物膜形成基材为棉棒的情况下，可以在用于生物膜悬浮的无菌水或蒸馏水中或者含有ATP(三磷酸腺苷)萃取液的液体中浸渍和摇动取出的棉棒，或者将其压靠在用于评价的容器的壁上。因此，能够将所形成的生物膜直接分散在液体中。作为结果，不仅减少了必要的工具数量，而且还使如专利文献1中公开那样的从生物膜形成基材进行生物膜回收的步骤变得不再必要，从而简化了测量。

特别地，在生物膜形成基材是通过螺接方式固定至流通容器的情况下，可以将生物膜形成基材分别附接至这样一种容器，其含有用于生物膜悬浮的无菌水或蒸馏水，或者含有ATP萃取液，并且其具有节距与固定部相同的螺纹槽。因此，其存储、运输等的操作性也得到简化。

通过这些效果，还能够实现生物膜量测量评价时间的缩短，并且基于评价结果，能够简单地控制选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个步骤的操作。特别是同时评价多个样本时，变得能够在短时间内简单且舒适地评价样本，同时显著地降低测量压力。

当整体上看待时，本发明的技术具有以下效果。与常规技术相比，根据本发明，由于操作数量以及可能发生接触的工具数量变少，所以因与生物膜意外接触而使生物膜剥离、损耗或污染的风险显著地降低，并且显著地缓解了操作的烦杂性，从而实现测量精度的提高。由于这些效果，能够缩短用于生物膜量测量所需的评价时间，并且变得易于确定生物膜量和生物膜量的变化，并计算生物膜形成速率，从而实现精度的提高。此外，变得能够基于评价结果，以简单的方式和高度的精度，来进行选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个步骤的操作控制。

附图说明

图1是流程图，示出了应用了本发明的操作方法的逆渗透膜过滤设施的实施形态的一个示例。

图2是示意图，示出了可用于本发明的生物膜形成监测装置的一个示例。

图3是示意图，示出了构成可用于本发明的生物膜形成监测装置的可分割流通容器的一个示例。

图4是示意图，示出了构成可用于本发明的生物膜形成监测装置的可分割流通容器的另一示例。

图5是示意图，示出了常规技术的生物膜形成监测装置。

图6是示意图，示出了常规技术的生物膜形成基材。

图7是生物膜形成基材的层叠体的示意图，这些生物膜形成基材中的每个是图6所示的基材。

图8是示意图，示出了常规技术的另一种生物膜形成基材。

图9是截面图，示意性地示出了本发明的生物膜形成监测装置的一个实施例。

具体实施方式

下面将以更详细的细节来说明本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法。

本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法是这样一种操作方法，其中：使流动穿过位于原水取入口下游位置与逆渗透膜浓缩水出口上游位置之间的至少一个地点的水分流并穿过流通容器；在分流水流动到流通容器内前设置生物膜形成基材，并连续地测量生物膜形成基材上的生物膜量；并基于生物膜量的变化来控制设施的操作。特别地，该操作方法的特征在于，作为流通容器，使用的是在流动方向上可分割的流通容器。

在以下使用附图作为示例来详细说明本发明，但是本发明的内容不应该被解释为局限于附图。图1示出了采用了本发明的操作方法的海水淡化用逆渗透膜设施的流程图的一个示例。图2示出了可在本发明中使用的生物膜形成监测装置的一个示例的示意图。

在图1中，逆渗透膜过滤设施包括原水取入单元100、预处理单元200和逆渗透膜过滤单元300。更具体地，该设施包括沿着水流从上游侧按以下顺序连接起来的以下部件：原水取入口501、取水管1、取水泵2、沙子过滤装置6、中间贮槽7、安全过滤器8、高压泵29、逆渗透膜模块11、逆渗透膜未渗透水用排出流路、和浓缩水出口503。原水取入单元100包括取水管1和取水泵2，并且可选地进一步包括次氯酸溶液贮槽3和次氯酸溶液供给泵21。预处理单元200包括预处理装置，所述预处理装置包括沙子过滤装置6、悬浮分离装置、比如超滤膜、微滤膜或松逆渗透膜等分离膜装置，并且预处理单元200进一步包括中间贮槽7。预处理单元200可选地进一步包括凝集剂溶液贮槽4、pH调节溶液贮槽5、凝集剂溶液供给泵22和pH调节溶液供给泵23。另一方面，逆渗透膜过滤单元300包括高压泵29和逆渗透膜模块11，并且可选地进一步包括安全过滤器8、亚硫酸氢钠溶液贮槽9、杀菌剂溶液贮槽10、亚硫酸氢钠溶液供给泵24和杀菌剂溶液供给泵25。原水取入口501是取水管1的端部，并且浓缩水出口503是供逆渗透膜未渗透水从逆渗透膜过滤设施系统排出的出口。

在原水取入单元100中，可以直接从海的表层部分进行取水，或者可以抽取所谓的深水。在表层取水的情况下，优选的是在进行比如沙子过滤等预处理之前，用滤网或类似物来处理水，以防止海洋植物、水母和鱼类进入设施。此外，也可以通过将海底砂层或类似物用作过滤器的浸透取水方法来进行取水。可以将抽取的海水临时引入沉淀池或类似物中，以由此提前分离沙子和其它颗粒。

在取水泵2上游的地点，根据需要，以次氯酸溶液供给泵21，连续地或间歇地将次氯酸溶液贮槽3中的次氯酸溶液作为杀菌剂进行添加，以便防止在取水管1中或其下游步骤内的管道中发生生物膜形成和比如贝类和海洋植物等海洋生物的附着。作为待使用的杀菌剂，通常采用氧化杀菌剂，比如次氯酸钠溶液，其是能够生成游离氯的化学制剂。然而，只要能够以之实现相同的目的，也可以使用除次氯酸溶液外的杀菌剂或者比如硫酸等化学制剂。

在取水泵2与沙子过滤装置6之间的地点，根据需要以凝集剂溶液供给泵22来添加凝集剂溶液贮槽4中的凝集剂溶液，以便加速比如由沙子过滤以及UF膜和悬浮分离装置进行的固液分离等预处理。此外，为了调节用于有效进行凝集的pH条件以及抑制比如硫酸钾等水垢沉积在逆渗透膜模块11内的未渗透水侧流路上，以pH调节溶液供给泵23将例如硫酸等pH调节溶液从pH调节溶液贮槽5添加到海水(取入的原水)中。作为凝集剂，可使用氯化铁、聚(氯化铝)或类似物。作为预处理，除了用沙子过滤装置6进行的处理之外，也可以用悬浮分离装置和用比如超滤膜、微滤膜或松逆渗透膜等膜进行处理。该预处理的目的是将取入的原水净化到必要的程度，以便没有负担被施加到下游步骤上，并且可以依据污染程度来适当地选择。

对于已经历了预处理的取入原水，根据需要设置具有调节水量或水质功能的中间贮槽7。

为了防止异物混入导致高压泵29或逆渗透膜模块11被损坏，根据需要在中间贮槽7下游设置安全过滤器8。

接下来，根据需要，用亚硫酸氢钠溶液供给泵24从亚硫酸氢钠溶液贮槽9添加比如亚硫酸氢钠等还原剂。该添加是在上游步骤例如原水取入单元等中添加了氧化杀菌剂的情况下进行的，并且旨在防止残留氯或类似物劣化逆渗透膜。可以使用除亚硫酸氢钠溶液之外的化学制剂，只要该化学制剂具有相同效果即可。

接下来，根据需要，用杀菌剂溶液供给泵25从杀菌剂溶液贮槽10添加杀菌剂。对于用于添加杀菌剂的装置而言，优选的是该装置应该配备有具有阀或泵的控制机构，其能够控制添加量、添加时间、添加频率等，以便控制杀菌剂添加条件。尽管添加比如杀菌剂等化学制剂的地点可以是任意确定的，但优选的是该地点应该在安全过滤器8之前或之后。除了杀菌剂之外，可以根据需要添加水垢抑制剂等。

接下来，将通过高压泵29加压的海水供给至逆渗透膜模块11。

为了清洗化学制剂，在逆渗透膜模块11的上游设置用于以清洗剂溶液供给泵28从清洗剂溶液贮槽15添加清洗剂的管道。尽管添加清洗剂的地点没有特别限制，但优选的是该地点应该位于高压泵29等的下游，因为某些种类的清洗剂可能腐蚀高压泵29等。

供给至逆渗透膜模块11的供给水被分成渗透水和未渗透水，并且未渗透水根据需要被送至逆渗透膜未渗透水无害化处理用贮槽32，贮槽32配备有用于存储逆渗透膜未渗透水无害化用溶液的贮槽31和用于供给逆渗透膜未渗透水无害化用溶液的供给泵34。未渗透水在贮槽32中经历pH调节以及使杀菌剂无害化的处理，然后通过逆渗透膜未渗透水用排出管33和浓缩水出口503废弃到海中。

另一方面，逆渗透膜渗透水通过位于逆渗透膜模块11下游的渗透水出口502排出，并存储在逆渗透膜渗透水贮槽12中。然后，在下游侧，例如，用pH调节溶液供给泵26从pH调节溶液贮槽13向其添加pH调节溶液，并用钙溶液供给泵27从钙溶液贮槽14向其添加钙溶液。渗透水因此转变为符合饮用水标准的淡水，并通过渗透水输送管18排出。

这里，作为逆渗透膜模块11的部件的逆渗透膜是半透膜，其允许供给水的一部分成分比如水等溶剂从其中穿过，但不允许其它成分从其中穿过。其示例包括所谓的纳滤膜和松逆渗透膜。作为其材料，优选的是使用聚合材料，比如纤维素乙酸酯系聚合物、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、或乙烯基聚合物。对于其膜结构而言，膜可以做成具有：不对称结构，其具有作为至少一个表面层的致密层以及从致密层朝膜内部或朝另一表面逐渐增大直径的微孔；或者复合膜结构，其由这种不对称膜以及在该膜的致密层上由不同材料形成的分离功能层构成。优选的是，膜应该具有在10µm-1mm范围内的厚度。逆渗透膜的代表示例包括基于醋酸纤维素或聚酰胺的不对称膜以及具有基于聚酰胺或聚脲的分离功能层的复合膜。其中，使用聚酰胺系复合膜在本发明中是高度有效的。其适当的示例包括在JP-A-62-121603、JP-A-8-138658和美国专利4,277,344中描述的芳香族聚酰胺复合膜。

逆渗透膜模块是为了实际上使用上述逆渗透膜而将逆渗透膜和其它构件并入壳体中获得的模块。在使用平膜的情况下，希望的是组装螺旋模块、管状模块或板-框状模块。在这些模块中，螺旋模块如例如JP-A-9-141060和JP-A-9-141067中所描述那样包括并入其中的比如供给水流路构件和渗透水流路构件等构件，并且在使用具有高溶质浓度的海水作为取入原水的情况下，或者在以高压操作装置的情况下，是高度有效的。

可以依据供给水的类型、操作方法等，适当地设定高压泵的操作压力。然而，优选的是，在使用比如半咸水或超纯水等具有低渗透压的溶液作为供给水的情况下，以大约0.1-3.0MPa的相对较低压力使用泵，或者在海水淡化、废水处理、或有用物回收等情况下，以大约2.5-15.0MPa的相对较高的压力使用泵，因为能防止浪费比如电力等能量并且能获得令人满意的渗透水质。还可以在任何所需的路径中设置泵，以便获得适当的供给压力和操作压力。

逆渗透膜过滤单元的操作温度被适当地设定0-100℃的范围内，因为供给水在低于0℃的温度时会冻结而变得不可使用，而在高于100℃的温度时供给水会蒸发而变得不可使用。然而，从令人满意地维持装置和逆渗透膜的性能来说，优选的是使用5-50℃范围内的温度。可以依据制造商提供的技术数据来设定详情。

逆渗透膜过滤单元的回收率可以适当地设定在5-98%的范围内。然而，需要依据供给水和未渗透水的性状、浓度和渗透压来考虑预处理条件、操作压力等(见JP-A-8-108048)。例如，在海水淡化的情况下，回收率通常设定在10-40%，或者在使用高效率装置时设定为40-70%。在半咸水淡化或超纯水制造的情况下，该单元可操作以导致70%或更高特别是90-95%的回收率。

逆渗透膜过滤单元可以包括配置为一级或多级的逆渗透膜模块，并且所述模块可以相对于供给水串联或并联设置。在串联设置模块的情况下，可以在模块之间设置升压泵。

逆渗透膜未渗透水具有压能量，并且从降低操作成本的观点来说，优选的是回收该能量。对于用于能量回收的方法而言，可使用安装至设置于任何所需部分的高压泵的能量回收装置来回收能量。然而，优选的是使用设置在高压泵之前或之后或者模块之间的专用于能量回收的涡轮型能量回收泵来回收能量。此外，造水装置可被做成就每天的水量而言，具有处于0.5～1,000,000m³范围内的能力。

优选的是，逆渗透膜过滤单元中的管道应该具有包括较少水滞留部的结构。在需要较高回收率的情况下，优选的是将供给水的pH值调节为酸性，以便防止生成水垢。另一方面，由于存在将具有各种性能的化学制剂用作杀菌剂或清洗剂的假定情况，所以优选的是将比如不锈钢或二相不锈钢等具有化学耐性的材料用于这类化学制剂流动穿过其中的管道、阀和其它构件。

本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法适用于使用了微滤膜的液体-固体分离或浓缩，或者适用于使用了超滤膜的悬浮成分的分离或浓缩。然而，本发明的操作方法特别适用于使用逆渗透膜或纳滤膜来进行溶解成分分离或浓缩的情况。特别地，海水或半咸水的淡化、工业用水的制造、供水服务中的高度处理等是本发明的操作方法高度有效的应用。

下面详细说明作为本发明的操作方法中的重要元素之一的生物膜量评估方法。

在本发明中，术语“原水取入单元100”是指包括有原水取入口501、取水管1和取水泵2的用于允许设施取入原生海水的步骤。术语“预处理单元200”是指这样的步骤，其中取入的海水受到例如沙子过滤装置6等预处理装置的处理，并且预处理海水被临时存储在中间贮槽7中。术语“逆渗透膜过滤单元300”是指这样的步骤，其包括一个或多个逆渗透膜模块11，并且包括向预处理海水在其供给至逆渗透膜模块11之前给予的一系列处理。术语“一系列处理”是指根据需要进行的以下动作：用安全过滤器8进行过滤、添加比如亚硫酸氢钠溶液等还原剂、添加杀菌剂以防止逆渗透膜模块部分受到污染、添加水垢抑制剂等。

在本发明中，流动穿过位于原水取入口501下游位置与逆渗透膜浓缩水出口503上游位置之间的至少一个地点的水被分流，并且分流水穿过流通容器(16a至16e)，其在流动方向上是可分割的，并且包括容纳于其中的生物膜形成基材。连续地进行生物膜量测量，其中流通容器的一部分以给定频率被分割并取出，并且测量存在于流通容器的通水面上的生物膜量。进而计算形成于分流水中的生物膜量的变化或者其中的生物膜形成速率，并基于所得评价结果来控制选自由原水取入单元100、预处理单元200和逆渗透膜过滤单元300组成的组中的至少一个步骤的操作。

“流动穿过位于原水取入口501下游位置与逆渗透膜浓缩水出口503上游位置之间的至少一个地点的水”是指选自由海水(取入原水)、逆渗透膜供给水和逆渗透膜未渗透水组成的组中的至少一种水。海水(取入原水)在本文中是指通过原水取入口501取入的水。逆渗透膜供给水是这样一种水，其通过位于预处理单元200下游和逆渗透膜过滤单元300内、并且在存在多个逆渗透膜模块11的情况下位于最上游侧逆渗透膜模块11上游的管道受到分流，并且其在成分上等同于逆渗透膜供给水并具有与逆渗透膜供给水相同程度的温度(-3℃到+5℃)。在存在单个逆渗透膜模块11的情况下，逆渗透膜供给水则是通过其上游的管道受到分流的水，并且其在成分上等同于在分流地点存在的水，并与该水具有相同程度的温度(-3℃到+5℃)。逆渗透膜未渗透水是这样一种水，其通过位于逆渗透膜模块11下游受到分流，并且其在成分上等同于在分流地点存在的逆渗透膜未渗透水，并与该逆渗透膜未渗透水具有相同程度的温度(-3℃到+5℃)。

海水(取入原水)、逆渗透膜供给水和/或逆渗透膜未渗透水的分流地点的示例如下。在原水取入单元100中，分流地点的示例包括管道17d，其分支于原水取入口501的下游以及预处理单元200上游。在预处理单元200中，分流地点的示例包括管道17e，其从位于中间贮槽7下游以及安全过滤器8上游的管道分支。在逆渗透膜过滤单元300中，分流地点的示例包括：管道17a，其从位于安全过滤器8下游以及高压泵29上游的管道分支；管道17b，其从位于高压泵29下游以及第一逆渗透膜模块11上游的管道分支；和管道17c，其从传送来自逆渗透膜模块11的逆渗透膜未渗透水的管道分支。

对于任一分流地点(分支管道17a～17e)而言，可以在相应分支管道的下游设置可分割的流通容器16a～16e和流量控制阀19a～19e，以及可选的流量计。

这里，在分流地点中的至少一个设置在杀菌剂和清洗剂添加地点下游的情况下，可监测逆渗透膜模块内的逆渗透膜的表面状态，以便能够直接且迅速地确定杀菌和清洗的效果。作为结果，能够更稳定且有效地操作逆渗透膜过滤单元300。因此该构造是优选的。

关于这一点，已发现的是，在逆渗透膜供给水从位于高压泵29下游的高压管道分流，并穿过在其中容纳有生物膜形成基材的流通容器16b或16c的情况下，即使基于减压后的通水时形成的生物膜量的评价结果，也能令人满意地进行逆渗透膜过滤单元的高压操作的控制。因此，当将测量的安全性和简易性等纳入考量时，优选的是在减压之后通水。逆渗透膜供给水和/或逆渗透膜未渗透水从分支管道17a、17b或17c使用管子、软管或类似物穿过容纳有生物膜形成基材的流通容器16a、16b或16c。

本发明的操作方法的特征在于使用了在流动方向上可分割的流通容器。

用语“在流动方向上可分割”意指大致分成两种类型的构造。一种是这样的构造，其中如图2中所示，某些单位结构物通过介于其间的连接构件例如螺丝结构或嵌合结构(比如接头)等相继地彼此连接在一起以便这些单位结构物能够分离，或者这样的构造，其包括比如软管等容器，其能通过剪刀等被轻松地剪断或者其一部分能够与之分离。前一种流通容器的示例包括由多个单位流通容器60a连接而形成的流通容器60，所述多个单位流通容器60a各自具有中空的圆筒形状，以及在其纵向方向(通水方向)的两个端部的每个处形成的螺纹槽，并具有可连接的结构，比如图3和图4所示的那些；该示例是优选的实施例。在该实施例中，流通容器的内侧通水面兼作生物膜形成基材，或者生物膜形成基材固定至流通容器的内侧通水面。即，该实施例的特征在于流通容器和生物膜形成基材彼此是一体的。优选的是，对于连接部来说，基于其形状，应该采用比如填料、密封带或O形环等漏水防止措施。每个单位流通容器的尺寸没有特别限制，只要其尺寸适合于从外侧用棉棒等回收形成于生物膜形成基材表面上的生物膜的操作即可。

作为简易的流通容器，可使用比如后一种流通容器等构件，例如软管。优选的是，该流通容器应该为由柔性材料制成的中空圆筒形状。因此，流通容器的一部分能够在流动方向上被剪刀等轻松地剪断并取出。如此切除的每个单位流通容器的尺寸没有特别限制，只要其尺寸适合于从外侧用棉棒等回收形成于生物膜形成基材表面上的生物膜的操作即可。

优选的是，软管的材料应该为这样一种这种，其中加速生物膜增殖的任何物质例如塑化剂等从软管的溶出应最小。优选的示例材料包括“特氟隆”(注册商标)和比如聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃系材料。

优选的是，软管具有遮光性。在使用具有低遮光性的构件的情况下，优选的是软管应该在除了测量操作之外的期间被保持在黑暗环境中，例如通过用遮光帘幕等从外侧整体覆盖之，或者将软管存储在由不透明聚(氯乙烯)或不锈钢制成的管道中，以避免藻类的增殖。

在图3所示的单位流通容器60a中，外螺纹形成在中空圆筒形状的上端部上，而内螺纹形成在其下端部中，以便邻接的单位流通容器60a能彼此连接。此外，多个这种单位流通容器60a因此彼此连接而形成流通容器60，并且其上端部和下端部各自连接至流通容器开/闭部53。这些单位流通容器60a被构造成使得至少可分割流通容器的通水面61兼作生物膜形成基材。

另一方面，图4所示的单位流通容器60a具有这样的结构，其中该单位流通容器60a可如图3所示示例那样连接至邻接的单位流通容器，并且纳滤膜或逆渗透膜的膜片62被固定至并设置在中空圆筒形单位流通容器60a的通水面侧，使得膜的原水侧(不是基材侧，而是由聚酰胺或醋酸纤维素等构成的功能层侧)向内。纳滤膜或逆渗透膜的膜片62可通过比如以下方式轻松地固定至单位流通容器60a的内周面：利用纳滤膜或逆渗透膜的膜片的翘曲的简单物理固定方式；在单位流通容器中形成用于部分地插入膜片的浅沟槽以使膜片不容易移动的物理固定方式；或者将粘结剂施加至膜片的基材侧表面的四个角部或四条边或者施加至该表面的整个区域的化学固定方式。实际上，利用逆渗透膜的膜片的翘曲的简单物理固定方式就已足够，并且该固定方式从容器回收的观点来说是优选的。然而，在该实施例的情况下，可以通过向容器的内壁施加防滑处理，或者通过利用位置偏移防止用小突起，来增强膜片的固定效果。

具有中空圆筒形状并且具有螺纹结构的这些单位流通容器60a的优点有，用于每个单位容器的生物膜量评价的测量面积可提前标准化，并且在例如取出的三个基材(n=3)受到测量时的情况下，多个基材可被一起处理直到生物膜被拭取，流通容器可被回收，并且流通容器可被追加补充。

流通容器、软管、连接构件(接头)、流量计和流量控制阀的材料没有特别限制，只要这些材料满足水压等的强度要求，并且对用于杀菌、化学清洗等的化学制剂具有耐受力，并且不容易导致有机物质的溶出或吸附即可。然而，优选的是这样的材料，其中例如塑化剂等加速生物膜增殖的任何物质从其中溶出极少。此外，具有平滑表面的材料是优选的。适当材料的示例包括玻璃、聚碳酸酯、聚酰胺、“特氟隆”(注册商标)、不锈钢、氟树脂、聚丙烯、聚氨酯、和用于供水服务管道的硬质聚(氯乙烯)(HIVP，即高冲击乙烯基塑料管)。

流通容器的内径没有特别限制。然而，希望的是依据能够取水以便轻松地满足将在后面描述的涉及线速度的要求的流量来确定其内径。

从避免藻类增殖的观点来说，优选的是，比如流通容器和软管等构件应该具有遮光性。特别优选的是，流通容器应该具有遮光性。在使用没有遮光性或具有低遮光性的构件的情况下，希望的是在除测量操作之外的期间从外侧用遮光帘幕等将其整体保持在遮光的状态下。

对于逆渗透膜设施中的膜面监测应用来说，可使用与逆渗透膜过滤单元中使用的逆渗透膜模块的膜种类相同的膜。优选的是这样一种实施例，其中逆渗透膜的膜片62固定至并设置在流通容器的通水面侧，使得膜的原水侧表面向内，如图4中所示。这是因为通过该实施例使得最可靠的评价成为可能。逆渗透膜的膜片62的适当示例包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜或逆渗透膜的膜片。可将通过这些膜中的任一种滚卷而成以使其原水侧表面向内的中空圆筒形物体设置在单位流通容器60a内。

用于评价和测量生物膜量的条件基本上相同于常规技术中的，例外的是流通容器的结构和流通容器的操作。尽管其详情在国际公开WO 2008/038575中公开了，但是其概要如下。

优选的是，穿过流通容器60的通水流量应该被调节成使得，已经容纳有生物膜形成基材的流通容器内的线速度等于逆渗透膜模块中的未渗透水沿着膜面流动的平均线速度，因为可获得相似的生长环境和剪切环境。尽管没有特别限制，但是线速度通常在5-30cm/s的范围内。

以图2所示的圆筒形螺纹型流通容器作为一个示例的情况来说明生物膜量的测量。在图2中，在分支管道的下游，借助于软管50沿着流动方向58将流量控制阀56、可分割的流通容器60和流量计51彼此连通。可分割的流通容器60通过单触式接头52连接至软管50。可分割的流通容器60分别在其两个端部处具有流通容器开/闭部53，并且多个单位流通容器60a在流通容器开/闭部53之间彼此连接以构成流通容器60。

在测量生物膜量时的情况下，以流量控制阀56阻止水穿过流通容器60，并将上部或下部单触式接头52分离。必要数量(通常为大约一到三个)的单位流通容器60a被旋转并卸下。在该操作中，在比如环或逆渗透膜片等一个或多个独立构件被用作生物膜形成基材的常规技术中，必要的是应该仔细地进行为了基材测量而进行的取出及其再引入，以免污染或损坏已形成的生物膜，并且以免生物膜形成面与其它物体接触。相比之下，在本发明中，由于生物膜形成基材的表面设置在单位流通容器60a内，所以能轻松地处理被分割并取出的流通容器。作为结果，不仅能显著地降低施加在测量者上的压力，而且还能减少操作时间。另外，在常规技术中必要的如图5所示的用于打开和关闭流通容器开/闭部53的操作在本发明中不再必要。通常，当再次闭合流通容器开/闭部53时，需要例如通过缠绕密封带来确保密封，而这非常耗时。由于本发明消除了该操作的必要性，工人能舒适地进行操作，此外还导致操作时间的缩短。

分割流通容器60并取出单位流通容器60a的模式以及单位流通容器60a的数量没有特别限制。然而，其适当的示例方法包括这样的实施例，其中从上游或下游部分按必要的数量(通常为两个或三个)作为样本连续地取出单位流通容器。

在流通容器被分割并且其一部分被取出之后，使剩余流通容器60重新开始通水。取出的流通容器被检测，以测量形成于其通水面上的生物膜量。

在比如软管等构件被用作简易流通容器，并且存在一定限制例如软管长度没有余裕时，可以向其补充干净的流通容器，用于尺寸调节。

尽管生物膜量测量在本发明中是连续地进行的，但是通常是以4小时到6个月一次的频率来进行生物膜量测量。实施测量的间隔可以是不规则的或规则的。即使以短于4小时的间隔来进行测量，相对于繁重的操作劳动，信息量也不会增大，因此这样短的间隔不是有效的。然而，这并不适用于在杀菌剂或清洗剂等施加之前和之后的短时间内评价其效果的情况，该评价可以在短于4小时的时间周期中进行。另一方面，由于过低的测量频率会导致监测效力的降低，所以有必要每6个月至少进行一次测量。频率更优选为每月至少一次，更更优选为每周至少一次。

生物膜包含活细菌、变得不活跃的细菌、以及它们生成的代谢产物比如多聚糖和蛋白质等，并且进一步包含死细菌和核酸等分子。因此，可能存在各种量化生物膜的方法，并且可以从蛋白质、糖类、或核酸的量、细菌的细胞总数、ATP(三磷酸腺苷)的量等来量化生物膜。可以使用任何所需的方法。然而，ATP测量方法是这些方法中特别优选的，因为该方法就灵敏度、简易性和迅速性而言十分优异，并且因为便携式套件、试剂等因此是市售的。

用于回收和分散包含在存在于基材表面上的生物膜中的ATP的方法没有特别限制，只要该方法能取得高的回收率并且适合于定量分析即可。然而，优选实施例的示例包括这样的方法，其中使用比如杀菌棉棒等擦拭工具来回收附着于所取出的流通容器的通水面上的生物膜，然后将擦拭工具浸入纯水中，以在其中分散附着所附着的生物膜碎片。

悬浮液的ATP测量也没有特别限制。试剂套件和发光光度计在市场上可购得，并且可以通过制造商推荐的测量条件下的方法来进行测量。

作为使生物膜分散的纯水，优选的是使用不含ATP(10ng/L或更小)的纯水，比如蒸馏水、净化稍后(或直后)状态下的逆渗透膜净化水、净化稍后状态下的离子交换水、或者市售超纯水，因为其中杂质引起的测量误差很小。市售医疗用一次性蒸馏水也是便利的。也可以使用通过高压釜杀菌之后的自来水。

样本置于其中的容器比如管等也没有限制，可以使用未被ATP污染的任何干净容器。可以使用已经提前杀菌的容器，或者未杀菌容器可以在通过高压釜杀菌之后使用。

向用于测量的各管中引入纯水，并将拭取了附着于逆渗透膜上的生物膜的棉棒相继地浸渍于其中达1-2分钟，各自进行搅拌以获得悬浮液。该操作可以进行一次。然而，从获得准确值观点来说，优选的是使用这样的方法，其中将已经在第一液体中使生物膜分散或悬浮的棉棒浸入其它液体中并搅拌，也就是说重复进行该操作数次，以便从棉棒尽可能多地使拭取的生物膜分散或悬浮。这是因为由此能获得准确值，并且这些值自身是稳定的。

尽管使用ATP测量的评价方法是优异的方法，但是该方法受到盐的抑制。因此，有必要根据需要进行将盐抑制的影响纳入考量的测量。例如，提前获得显示盐浓度对发光量影响的相关性，用电导仪测量生物膜悬浮液的盐浓度，并基于所述相关性通过消除盐抑制的影响来计算真实ATP浓度。

上述生物膜量测量是连续地进行的，由此使得有可能计算生物膜量的变化，并从生物膜量随时间推移的变化来计算生物膜形成速率。

在本发明中，生物膜量的测量是连续地进行的，并基于生物膜量的变化来控制选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个步骤的操作。例如，在流通容器16b和/或流通容器16c设置在逆渗透膜过滤单元300中的杀菌剂添加地点下游的情况下，可以基于形成于流通容器的通水面上的生物膜量的变化，即基于的程度，来使杀菌剂添加条件加强或减弱。

作为显示生物膜量变化的指标，可使用生物膜形成速率的值。将生物膜形成速率的值反馈到逆渗透膜过滤设施的操作的示例方法在下面示出，但是其方法并不局限于这些示例。如上所述，通过采用根据本发明的可分割的流通容器，用于生物膜量评价的方法得到简化。作为结果，操作效率得到极大的改善，并且导致生物膜形成基材的意外接触的顾虑显著地变小，从而使得有可能显著地降低测量压力。由于这些效果，评价时间也能显著地减少，并且能基于生物膜形成速率的评价结果，来简单地且令人满意地进行选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个步骤的操作控制。

在可分割的流通容器16d设置在原水取入单元100中的情况下，能够基于生物膜形成速率的值来控制取入单元的杀菌条件和预处理单元的操作条件。例如，在使用悬浮分离装置、沙子过滤装置或中空纤维膜过滤装置来进行取入原水的预处理的情况下，能够确定导致生物膜形成速率最小的必要凝集剂(例如，氯化铁)添加量。另一方面，在预处理单元是例如由两级即悬浮分离装置和沙子过滤装置构成的系统的情况下，能够将系统操作成例如使得悬浮分离装置仅在取入原水中的生物膜形成速率高时操作，而在该值低时，阻止悬浮分离装置中的通风(aeration)以节省能量。在向取水管道1添加杀菌剂的情况下，可基于生物膜形成速率的值，来确定导致5pg-ATP/cm²/d或更小的生物膜形成速率的最小必要杀菌频率。

此外，在可分割的流通容器16e设置于预处理单元200中处于至少一个预处理步骤之后的地点的情况下，或者在可分割的流通容器16a设置于逆渗透膜过滤单元300中的情况下，能够如上述方法中那样，基于其中的生物膜形成速率的值，来最佳化和控制预处理单元200的操作条件或者逆渗透膜过滤单元300的操作条件。注意，在设施为例如向取入原水间歇地添加杀菌剂的设施，并且强烈地希望基于设置于原水取入单元100和预处理单元200中的流通容器16d和16e中的生物膜形成速率的值来评价预处理单元200内的水质稳定化效果的情况下，当然有必要在添加杀菌剂期间，停止向流通容器16d和16e中通水，以防止形成于流通容器16d和16e中的生物膜被杀菌。

在可分割的流通容器16b在逆渗透膜过滤单元300中设置于杀菌剂和清洗化学制剂注入地点下游以及逆渗透膜模块上游，或者可分割的流通容器16c设置在逆渗透膜模块下游的情况下，能够基于生物膜形成速率的值来最佳地控制杀菌剂和化学清洗条件。

在流动方向上可分割的再一类型是这样一种构造，其具有多个固定部，这些固定部能够从流通容器的外侧安装/拆卸，并且能与流通容器分离，如图9中所示。

图9以示意图示出了一种生物膜形成监测装置，其特征在于包括流通容器和多个固定部，这些固定部能够从流通容器的外侧安装/拆卸并且能与流通容器分离，并且各自具有将生物膜形成基材保持在流通容器内的装置(或手段)。本发明的该生物膜形成监测装置包括流通容器，并且可选地包括流量计、流量控制阀和连接装置，比如单触式接头和管道构件(软管)等。

在图9中，构成生物膜形成监测装置的流通容器68在其内具有多个生物膜形成基材65。流通容器68进一步具有多个固定部66和67，其能够从容器外侧安装/拆卸。通过卸下固定部66和67，在流通容器68的侧壁中形成通孔，从而使流通容器68的内侧与外侧连通。固定部66各自具有将生物膜形成基材65保持在流通容器68内的装置。通过相对于流通容器68装卸支承的固定部66，而在流通容器68中放入和取出每个生物膜形成基材65。不管生物膜形成基材65是否被保持，固定部66和67都用作形成于流通容器68的侧壁中的通孔的封盖，并在通水期间封闭通孔，以便流通容器68内的水不会漏出。在图9所示的示例中，固定部66和67和流通容器68的侧壁中的相应通孔被构造成通过螺接而彼此嵌合。

流通容器的形状没有特别限制。其示例包括这样一种结构，其具有中空圆筒形状，并且具有多个固定部，所述多个固定部沿着纵向方向配置，并且能通过它们装填生物膜形成基材，如图9中所示。流通容器的内径没有特别限制。然而，希望的是依据能够取水以便轻松地满足在以上描述的涉及线速度的要求的流量来确定其内径。

固定部没有特别限制，只要满足以下条件即可，即固定部具有将生物膜形成基材保持在流通容器内的通水区域中的功能，并且具有这样一种结构，其能够紧密地封闭流通容器的通孔，并且导致固定部能够从容器的外侧安装/拆卸。固定部的具体结构的适当示例包括能够通过螺纹进行紧固的螺纹结构以及比如单触式接头等接头结构。

待形成于流通容器68的侧壁中的通孔没有特别限制，只要所述通孔的结构能容纳配合的固定部的结构即可。例如，如图9中所示，可以为这样一种构造，其中圆筒形的管贯穿流通容器的侧壁，并在每根管的外端设置螺纹结构。代替螺纹结构，也可以设置比如嵌合件等接头结构。也可以使用这样一种构造，其中流通容器的壁形成得较厚，并且直接在其中形成的通孔中形成螺纹结构。

这类固定部的数量也没有特别限制。在一次评价中使用两个或三个生物膜形成基材来进行生物膜量测量时的情况下能获得较高的可靠性。从检测随时间推移的变化的观点来说，希望的是进行评价至少3次，更优选为至少5次。因此，希望的是固定部的数量应该设置为6个或更多，更优选为10个或更多，更更优选为15个或更多。

生物膜形成基材的示例包括逆渗透膜膜片和棉棒。对于逆渗透膜设施中的膜面监测应用来说，可将与逆渗透膜过滤单元中使用的逆渗透膜为相同种类的膜用作生物膜形成基材。在该情况下，作为生物膜形成基材的逆渗透膜膜片各自被固定部保持使得膜的原水侧表面面向并接触通水面的实施例是优选的，因为以其能够实现高度可靠的评价。

在使用棉棒作为生物膜形成基材的情况下，具有用于生物膜量评价的标准化测量面积的无ATP的无菌棉棒是优选的。在该情况下，可以将取出的棉棒直接浸入用于ATP测量的蒸馏水/无菌水中用以回收，从而分散生物膜。替代地，可以将取出的棉棒浸入ATP萃取试剂中，以萃取包含在生物膜中的ATP。因此，用于生物膜量测量所需的步骤数量得到减少，并且能够高度简单地进行测量。

用于评价和测量生物膜量的条件可基本上相同于常规技术中的，例外的是流通容器的结构和流通容器的操作。尽管其详情在专利文献1等中公开了，但是以上相对于图2所示的生物膜形成监测装置描述了其概要，其中流通容器由彼此连接的多个单位流通容器构成，并且其特征在于，连接构件分别设置在每个单位流通容器的流动方向上的两个端部。

作为一个示例使用图9所示的情况来说明了生物膜量的测量，其中生物膜形成基材为棉棒，并且棉棒的杆部被固定至可用螺纹固定的固定部66，以从流通容器外侧将生物膜形成基材保持在流通容器内。通过设置在流通容器68上游的流量控制阀56(未示出)来停止向流通容器68通水，并且通过旋转固定部66的螺纹部来卸下必要数量(通常为大约两个或三个)的生物膜形成基材65。在该操作中，在比如环或逆渗透膜片等一个或多个独立构件被用作生物膜形成基材的常规技术中，必要的是应该仔细地进行为了基材收集而进行的取出及其再引入，以免污染或损坏已形成的生物膜，并且以免生物膜形成面与其它物体接触。相比之下，在本发明中，由于具有杆部的棉棒被用作生物膜形成基材，并且由于棉棒被固定部保持，所以能在不拆卸流通容器的情况下从流通容器外侧轻松地处理生物膜形成基材。作为结果，不仅能显著地降低施加在测量者上的压力，而且还能减少操作时间。

另外，在常规技术中必要的如图5所示的用于打开和关闭流通容器开/闭部53的操作在本发明中不再必要。通常，当再次闭合流通容器开/闭部53时，需要例如通过缠绕密封带来确保密封，而这非常耗时。由于本发明消除了该开闭操作的必要性，所以实现了操作时间的缩短。

生物膜形成基材的取出模式及其数量没有特别限制。然而，其适当的示例方法包括这样的实施例，其中从上游或下游部分按必要的数量(通常为两个或三个)作为样本连续地取出生物膜形成基材。

在从流通容器与固定部一起取出生物膜形成基材，并且卸下生物膜形成基材之后，将固定部就这样安装至流通容器的侧壁，或者在向其固定了新鲜的生物膜形成基材之后安装至流通容器的侧壁。然后，重新开始向流通容器中通水。另一方面，对于卸下的生物膜形成基材，测量在其通水面上形成的生物膜量。

在固定部具有如上所述的螺纹结构的情况下，将具有相同螺纹结构的管或容器便利地用作样本容器。例如，提前在这些管或容器的每个中置入给定量的用于生物膜回收的分散液(蒸馏水或无菌水)或者ATP萃取溶液，并将所采集的生物膜形成基材浸渍于其中。然后用螺帽或具有螺纹结构的固定部将这些管或容器紧密地封闭，从而实现能够转运。

尽管本发明的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法是使用上述生物膜形成监测装置来连续地进行生物膜量的测量、并将所测生物膜量的变化反馈给逆渗透膜过滤设施的操作的方法，但是本发明的生物膜形成监测装置的使用方法不应该被解释为局限于此。

如上所述，通过采用本发明的生物膜形成监测装置，用于生物膜量评价的方法得到简化。作为结果，操作效率得到极大的改善，并且导致生物膜形成基材的意外接触的顾虑显著地变小，从而使得有可能显著地降低测量压力。由于这些效果，评价时间也能显著地减少，并且能基于所测生物膜量的变化，来简单地且准确地进行选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个步骤的操作控制。

示例

（比較例1）

安装海水淡化实验装置，其中将沙子过滤设备用作预处理，并且其由高压泵、具有4英寸直径的交联芳香族聚酰胺系逆渗透膜模块等构成。

将十二根支管设置于位于沙子过滤之后以及高压泵上游的管道，并使评价水从这些支管中的四根的每根中分流。将评价水通过叶片软管供给至已将RO膜作为生物膜形成基材容纳到流通容器中并如专利文献1中所述的生物膜形成监测装置(内径为13mm、包含端部尺寸在内的总长度为60cm左右的圆柱体)(图8)，并以1.5L/min的流量从其中穿过。作为流通容器，使用的是具有遮光性的黑色的用于供水服务的硬质聚(氯乙烯)管子(HIVP)。

生物膜量的测量由操作管理者进行。

对于ATP测量来说，使用的是便携式分析仪“Lumitester”(注册商标)C-100(由Kikkoman(キッコー マン)公司制造)以及专用的试剂套件“Lucifer”(注册商标)250 Plus(由Kikkoman公司制造)。对于样本或试剂分配来说，使用的是“Pipetman”(注册商标)(由Gilson制造，1,000µL用和200µL用)以及经高压釜(121℃、15分钟)处理过的端头(chip)。对于分配和测量来说，作为容器使用的是用于测量的“Lumitube”(注册商标)(由Kikkoman公司制造，3mL用)。端头和管在使用之后废弃。

取样按以下方式一周进行两次。用镊子取出RO膜，并用剪刀剪取长度为2.7cm的两个膜片，放入无菌培养皿中，并在实验室中转运。用一根棉棒拭取每个RO膜膜片的表面，并将如此拭取的生物膜悬浮在分配到测量管“Lumitube”(注册商标)的各自为1mL量的蒸馏水(由大塚制药公司制造，注射用，20mL每瓶)中并回收。为了使生物膜在三个阶段中悬浮，准备三管蒸馏水。将棉棒浸入第一管蒸馏水中1-2分钟，并仔细搅拌以获得悬浮液。然后，将该棉棒相继浸入第二管的水和第三管的水中，并施以搅拌。从而准备好三个阶段的悬浮液。

将准备好的各悬浮液以每份100µL引入新的空测量管“Lumitube”(注册商标)中，并向其添加100µL的ATP萃取试剂。在20秒后，向其添加100µL的发光试剂，然后用“Lumitester”(注册商标)测量发光量。另一方面，从用于发光量测量而分取了100µL之后的大约900µL量的剩余悬浮液各自分取大约200µL，并使用紧凑型电导率仪“Twin condEH-173”(由堀場制作所制造)来检测导电率。

在测量完成之后，对于三阶段的悬浮液中的每个从其导电率计算盐浓度，并且从盐浓度与发光量抑制之间的相关性计算该盐浓度时的发光量抑制率，以确定没有抑制状态下的悬浮液的发光量。接下来，基于ATP浓度与发光量之间的相关性，计算ATP浓度。将相对于三阶段的悬浮液获得的ATP量加起来，计算存在于样本沉积物中的ATP总量。将ATP总量除以拭取表面的面积，以确定生物膜形成基材的每单位表面积的ATP量。在n=2的条件下进行测量，并计算平均值。将其随时间推移的变化画出曲线图，并从曲线的倾斜计算生物膜形成速率。

在通水开始3天后、6天后、10天后和15天后测量并列配置的四个生物膜形成监测装置中的每个的逆渗透膜的通水面上形成的生物膜量，以确定四个装置的生物膜形成速率。作为结果，速率分别为19.5、17.1、20.1和16.2pg-ATP/cm²/d，其平均值为18.2pg-ATP/cm²/d，并且标准偏差为1.9pg-ATP/cm²/d。四个装置的生物膜形成速率的评价值具有大约10%的不均匀性。

在使用上述生物膜形成监测装置的情况下，每次测量平均需要大约1小时的长时间。在三周测量期间中，发生了两次问题，其中切取的逆渗透膜的膜片在转移至无菌培养皿时意外地掉到地面上，从而需要再次切取逆渗透膜的膜片。

(实施例1)

在比较例1中描述的海水淡化实验装置中，将十二根支管设置于位于沙子过滤之后以及高压泵上游的管道，并使评价水从这些支管中的四根的每根中分流。将评价水通过叶片软管供给至生物膜形成监测装置(内径为13mm、由长度各自为33mm的二十个单位流通容器连接而成、并且各自包含端部尺寸在内的总长度为60cm左右的圆柱体)(图2-4所示的实施例)，并以1.5L/min的流量从其中穿过。作为单位流通容器，使用的是具有遮光性的黑色的用于供水服务的硬质聚(氯乙烯)管子(HIVP)。将尺寸为27mm(长度)×41mm并且种类与逆渗透膜模块中使用的逆渗透膜相同的逆渗透膜固定至每个单位流通容器的内表面并设置于其中，以便如图4所示使膜的原水侧表面(功能层)向内。

生物膜量的测量由与比较例1中相同的操作管理者进行。取样时，对于每个生物膜形成监测装置，每次测量取出两个单位流通容器。直接用手保持每个单位流通容器的外表面，并用无菌棉棒完全拭取流通容器内的逆渗透膜的表面上的沉积物，使之在1mL的蒸馏水(由大塚制药公司制造，注射用，20mL每瓶)中悬浮从而回收。为了在用棉棒拭取后在三个阶段中使生物膜悬浮，准备三根“Lumitube”(注册商标)测量管，其各自已经分注有1mL量的蒸馏水(由大塚制药公司制造，注射用，20mL每瓶)。将已经拭取了生物膜的棉棒在含有1mL分注蒸馏水的第一管的水中浸渍1-2分钟，并伴以仔细的搅拌，以获得悬浮液。然后，将该棉棒相继浸入第二管的水和第三管的水中，并施以搅拌。从而准备好三个阶段的悬浮液。后续测量与比较例1中进行的一样。

在通水开始3天后、6天后、10天后和15天后测量并列配置的四个生物膜形成监测装置中的每个的通水面上形成的生物膜量，并从两个单位流通容器的平均生物膜量以及膜的拭取表面的面积计算所形成的生物膜的密度。从其随时间推移的变化，确定四个装置的生物膜形成速率，其分别为19.9、20.3、21.0和20.5pg-ATP/cm²/d。其平均值为20.4pg-ATP/cm²/d，并且标准偏差为0.4pg-ATP/cm²/d。与比较例1的常规技术相比，实现了测量精度和可靠性的改善。

此外，在使用本生物膜形成监测装置的情况下，对于四个装置，每次生物膜量测量只需大约35分钟的短时间就已足够。与比较例1的常规技术相比，实现了所需持续时间的大幅缩短。

(实施例2)

在实施例1中描述的海水淡化实验装置中，通过设置在沙子过滤之后以及高压泵上游的十二根支管中的四根中的每根分流评价水。在与实施例1进行的时间大约相同的时间，将评价水通过叶片软管供给至生物膜形成监测装置(内径为13mm、在其中固定有二十根棉棒并且包括端部尺寸在内的总长度为60cm左右的圆柱体)(图9)，并以1.5L/min的流量从其中穿过，其中所述生物膜形成监测装置具有能够从流通容器外侧安装/拆卸并且可与流通容器分离的多个固定部，并且其中每个固定部具有将生物膜形成基材保持在流通容器内的装置。作为流通容器，使用的是具有遮光性的黑色的用于供水服务的硬质聚(氯乙烯)管子(HIVP)。

测量由与实施例1相同的操作管理者进行，并且以与实施例1相同的时机在一周中进行两次取样。将与能够从容器外侧安装/拆卸的固定部相连的两根棉棒取出，并在原位使沉积物悬浮在各自以1mL的量分注到“Lumitube”(注册商标)测量管的蒸馏水(由大塚制药公司制造，注射用，20mL每瓶)中并回收。为了使沉积物在三个阶段中悬浮，准备三管蒸馏水。将棉棒浸入第一管蒸馏水中1-2分钟，并仔细搅拌以获得悬浮液。然后，将这些棉棒相继浸入第二管的水和第三管的水中，并施以搅拌。从而准备好三个阶段的悬浮液。

后续测量与实施例1中进行的一样。从照片拍摄结果计算每根棉棒的外表面的面积。从这些结果确定四个装置的生物膜形成速率，其分别为19.7、20.5、20.0和21.4pg-ATP/cm²/d。其平均值为20.4pg-ATP/cm²/d，并且标准偏差为0.7pg-ATP/cm²/d。与比较例1的常规技术相比，实现了测量精度和可靠性的改善。

此外，在使用本生物膜形成监测装置的情况下，每次测量只需大约30分钟的短时间就已足够，并且与常规技术相比，实现了所需持续时间的大幅缩短。这是因为当回收一部分生物膜形成基材时，不用分割流通容器，只需通过从流通容器外侧进行操作就能取出生物膜形成基材，并且因为不仅不需要用于断开流通容器的上部或下部的操作，而且也不涉及用于拭取和回收生物膜的操作。

(实施例3)

在实施例1中描述的海水淡化实验装置中，在与实施例1进行的时间不同的时间，通过设置在沙子过滤之后以及高压泵上游的十二根支管之一分流评价水。将评价水通过叶片软管供给至与实施例1具有相同构造的生物膜形成监测装置(内径为13mm、由长度各自为33mm的二十个单位流通容器连接而成、并且各自包含端部尺寸在内的总长度为60cm左右的圆柱体)(图2-4所示的实施例)，并以1.5L/min的流量从其中穿过。作为单位流通容器，使用的是具有遮光性的黑色的用于供水服务的硬质聚(氯乙烯)管子(HIVP)。

在该实验中，未在内表面上设置逆渗透膜。

生物膜量的测量由与实施例1中相同的操作管理者进行。取样和生物膜量的后续测量与实施例1中一样进行。

在实验的第三天，生物膜量小于检测极限。从实验中的第六天起，生物膜量开始以大约20pg/cm²/天的速率增加。

(实施例4)

在实施例1中描述的海水淡化实验装置中，在与实施例3进行的时间大致相同的时间，通过设置在沙子过滤之后以及高压泵上游的十二根支管之一分流评价水。将评价水通过叶片软管供给至与实施例1具有相同构造的生物膜形成监测装置(内径为13mm、由长度各自为33mm的二十个单位流通容器连接而成、并且各自包含端部尺寸在内的总长度为60cm左右的圆柱体)(图2-4所示的实施例)，并以1.5L/min的流量从其中穿过。作为单位流通容器，使用的是具有遮光性的黑色的用于供水服务的硬质聚(氯乙烯)管子(HIVP)。在该实验中，将尺寸为27mm(长度)×41mm并且种类与逆渗透膜模块中使用的逆渗透膜相同的逆渗透膜固定至每个单位流通容器的内表面并设置于其中，以便如图4所示使膜的原水侧表面(功能层)向内。

生物膜量的测量由与实施例1中相同的操作管理者进行。取样和生物膜量的后续测量与实施例1中一样进行。在使用引入装置中的逆渗透膜进行实验的情况下，从测量的第三天起，生物膜量开始以大约20pg/cm²/天的速率增加。获得了比实施例3中更好的响应性，并且能够缩短评价时间。

附图标记说明

1： 取水管

2： 取水泵

3： 次氯酸溶液贮槽

4： 凝集剂溶液贮槽

5： pH调节溶液贮槽

6： 沙子过滤装置

7： 中间贮槽

8： 安全过滤器

9： 亚硫酸氢钠溶液贮槽

10： 杀菌剂溶液贮槽

11： 逆渗透膜模块

12： 逆渗透膜渗透水贮槽

13： pH调节溶液贮槽

14： 钙溶液贮槽

15： 清洗剂溶液贮槽

16a： 可分割的流通容器

16b： 可分割的流通容器

16c： 可分割的流通容器

16d： 可分割的流通容器

16e： 可分割的流通容器

17a： 分支管道

17b： 分支管道

17c： 分支管道

17d： 分支管道

17e： 分支管道

18： 渗透水输送管

19a-19e： 流量控制阀

21： 次氯酸溶液供给泵

22： 凝集剂溶液供给泵

23： pH调节溶液供给泵

24： 亚硫酸氢钠溶液供给泵

25： 杀菌剂溶液供给泵

26： pH调节溶液供给泵

27： 钙溶液供给泵

28： 清洗剂溶液供给泵

29： 高压泵

30： 溶液输送泵

31： 用于存储逆渗透膜未渗透水无害化用溶液的 贮槽

32： 逆渗透膜未渗透水无害化用 贮槽

33： 逆渗透膜未渗透水用排出管

34： 用于供给逆渗透膜未渗透水无害化用溶液的供给泵

50： 软管

51： 流量计

52： 单触式接头

53： 流通容器开/闭部

54： 常规技术的 流通容器

55a： “特氟隆”(注册商标)环(生物膜形成基材)

55b： 逆渗透膜膜片

56： 流量控制阀

57： 具有环钩的不锈钢棒

58： 流动方向

60： 可分割的流通容器

60a： 单位流通容器

61： 可分割的流通容器的 通水面

62： 纳滤膜或逆渗透膜的膜片

65： 生物膜形成基材

66： 能够从容器外侧安装/拆卸的固定部

67： 能够从容器外侧安装/拆卸的 固定部(作为封盖)

68： 流通容器

100： 原水取入单元

200： 预处理单元

300： 逆渗透膜过滤单元

501： 原水取入口

502： 渗透水出口

503： 浓缩水出口。

Claims (11)

1.一种用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，所述逆渗透膜过滤设施按下列顺序包括配备有原水取入口的原水取入单元、预处理单元和配备有逆渗透膜模块的逆渗透膜过滤单元，并且包括渗透水出口和浓缩水出口，通过所述渗透水出口，已穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜的逆渗透膜渗透水被排出系统，通过所述浓缩水出口，未穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜的逆渗透膜未渗透水被排出系统，

所述方法包括：使流动穿过位于原水取入口下游位置与浓缩水出口上游位置之间的至少一个地点的水分流；使分流水通过包括在流动方向上可分割的流通容器的生物膜形成监测装置，所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，所述单位流通容器各自在流动方向的两端设置有连接部，并且所述单位流通容器的内侧通水面兼作生物膜形成基材，或者生物膜形成基材固定至所述单位流通容器的内侧通水面；分割并取出所述流通容器的一部分以连续地测量存在于所述流通容器的通水面上的生物膜量；以及基于生物膜量的变化来控制选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个单元的操作。

2.一种用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，所述逆渗透膜过滤设施按下列顺序包括配备有原水取入口的原水取入单元、预处理单元和配备有逆渗透膜模块的逆渗透膜过滤单元，并且包括渗透水出口和浓缩水出口，通过所述渗透水出口，已穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜的逆渗透膜渗透水被排出系统，通过所述浓缩水出口，未穿过逆渗透膜模块的逆渗透膜的逆渗透膜未渗透水被排出系统，

所述方法包括：使流动穿过位于原水取入口下游位置与浓缩水出口上游位置之间的至少一个地点的水分流；使分流水通过包括在流动方向上可分割的流通容器的生物膜形成监测装置，所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，所述单位流通容器各自在流动方向的两端设置有连接部，并且所述单位流通容器的内侧通水面兼作生物膜形成基材，或者生物膜形成基材固定至所述单位流通容器的内侧通水面，在评价过程中，能够追加补充该内侧通水面兼作生物膜形成基材的单位流通容器，或者在内侧通水面上固定有生物膜形成基材的单位流通容器；分割并取出所述流通容器的一部分以连续地测量存在于所述流通容器的通水面上的生物膜量；以及基于生物膜量的变化来控制选自由原水取入单元、预处理单元和逆渗透膜过滤单元组成的组中的至少一个单元的操作。

3.根据权利要求1或2所述的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，其中，所述流通容器由中空柱状的多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有螺纹槽。

4.根据权利要求1或2所述的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，其中，所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有嵌合型连接构件。

5.根据权利要求1或2所述的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，其中，将逆渗透膜的膜片设置在各单位流通容器的通水面侧，使得膜的原水侧表面面向单位流通容器的内部。

6.根据权利要求1或2所述的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，其中，所述流通容器是由柔性材料形成的中空柱状物体。

7.根据权利要求1或2所述的用于操作逆渗透膜过滤设施的方法，其中，所述流通容器具有遮光性。

8.一种生物膜形成监测装置，包括流通容器，其中所述流通容器由中空柱状的多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有螺纹槽，所述单位流通容器的内侧通水面兼作生物膜形成基材，或者生物膜形成基材固定至所述单位流通容器的内侧通水面。

9.一种生物膜形成监测装置，包括流通容器，其中所述流通容器由多个单位流通容器彼此连接而成，并且所述单位流通容器各自在其流动方向的两个端部具有嵌合型连接构件，所述单位流通容器的内侧通水面兼作生物膜形成基材，或者生物膜形成基材固定至所述单位流通容器的内侧通水面。

10.根据权利要求8或9所述的生物膜形成监测装置，其中，将逆渗透膜的膜片设置在各单位流通容器的通水面侧，使得膜的原水侧表面面向单位流通容器的内部。

11.根据权利要求8或9所述的生物膜形成监测装置，其中，所述流通容器具有遮光性。