CN1331574C - 分离膜组件及分离膜组件的运转方法 - Google Patents
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Abstract
一种分离膜组件的运转方法，该分离膜组件安装有将袋状的分离膜和原水隔离件一起卷绕到透过水集水管的外周面上而构成的螺旋型薄膜元件，其中，将该分离膜组件的原水的流动方向定期或不定期地向相反方向变更。此外，在原水的流动方向变更时进行冲洗，所述每次冲洗的最初的冲洗，沿着与在此之前流动的原水的流动方向相反的方向进行。
Description
技术领域
本发明涉及高效率地除去蓄积在卷绕到螺旋型薄膜元件上的原水隔离件上的浑浊物质的分离膜组件以及分离膜组件的运转方法。
背景技术
在现有技术中，作为获得海水淡化、超纯水、各种制造过程中用水的方法，利用以反渗透膜(RO膜)或纳米过滤膜(NF膜)作为透过膜的螺旋型薄膜元件，从原水中分离离子成分及低分子成分的方法是公知的。此外，在分离低分子乃至高分子成分，或者在低分子成分乃至高分子成分中只分离高分子成分的超滤法，以及分离微粒子的精密过滤法中，也使用螺旋型薄膜元件。如图8的例子所示，现有技术中使用的螺旋型薄膜元件的一个例子是这样构成的：通过将反渗透膜81重叠到透过水隔离件82的两个面上而将三个边粘结在一起，从而形成袋状膜83，将该袋状膜83的开口部安装在透过水集水管84上，与网状的原水隔离件85一起，成螺旋状卷绕到透过水集水管84的外周面上。从而从螺旋型薄膜元件80的一侧的端面侧89a供应原水86，沿着原水隔离件85流动，从螺旋型薄膜元件80的另一侧的端面侧89b作为浓缩水88被排出。在原水86沿着原水隔离件85流动的过程中，透过反渗透膜81，变成透过水87，该透过水87沿着透过水隔离件82，流入到透过水集水管84的内部，从透过水集水管84的端部被排出。这样，通过配置在卷绕的袋状膜83之间的原水隔离件85，形成原水路径。
此外，在现有技术中，以提高水的回收率及水处理量为目的，使用多级式分离膜装置，该多级式分离膜装置是将两级或两级以上的每一级配置一个或并列地配置两个或两个以上的安装有前述螺旋型薄膜元件的分离膜组件的分离膜装置组连接起来。例如，在图9所示的多级式分离膜装置90中，利用泵91供应的原水，通过原水供应主配管92、原水供应分支配管93a及93b，由并列配置的第一级的分离膜组件94a及94b进行处理，利用透过水流出配管96a及96b获得透过水，利用浓缩水流出配管95a及95b获得浓缩水。从分离膜组件94a及94b流出的所述浓缩水，由浓缩水集水配管97a及97b汇集，从中间浓缩水供应主配管(后级的原水供应主配管)98向第二级的分离膜组件99通水。从而从透过水流出配管101获得透过水，从浓缩水流出配管100获得浓缩水。这样，通过将在前级获得的中间浓缩水作为后级的分离膜组件的供应水进行处理，可以提高水的回收率，此外，通过每一级并列地配置多个分离膜组件，可增加水的处理量。
在利用这种反渗透膜螺旋型薄膜元件获得海水的淡化、以及超纯水、各种制造过程中用水的情况下，通常，以除去原水的浑浊物质为目的而进行前处理。之所以进行这种前处理是因为，为了在确保原水流路的同时，尽可能地增大原水与反渗透膜的接触面积，需要使反渗透膜螺旋型薄膜元件的原水隔离件的厚度很薄，通常在1mm或1mm以下，浑浊物质会蓄积在位于原水流路中的原水隔离件上，容易造成原水流路的堵塞，因此，需要预先将原水中的浑浊物质除去，避免由于浑浊物质的蓄积引起的通水压力差的上升、及透过水量和透过水的水质降低，以便能够长时间稳定地进行运转。这种以除去浑浊物质为目的使用的前处理装置，例如包括凝聚沉淀处理、过滤处理及膜处理等各种装置，这些装置，在使设置成本和运转成本上升的同时，还存在着需要大的设置面积的问题。
不过，如果能够相对于安装有螺旋型薄膜元件的分离膜组件而省略前处理装置，则工业用水和水道水可以不经过前处理而供应给反渗透膜组件，可以简化系统，减少设置面积，降低成本，在工业上的利用价值极高。从而，如果能够开发出具有浑浊物质难以蓄积的结构的原水隔离件，或者即使浑浊物质蓄积在原水隔离件上，也能够通过运转方法的改变及冲洗等除去浑浊物质，则成为极有用的技术。特别是，利用运转方法的改变及通过冲洗等除去浑浊物质的方法，在有可能原封不动地使用现有技术的螺旋型薄膜元件这一点上是很有利的。
在特开平11-104636号公报中，公开了一种相对于通常的原水的流动以反向的流动供应加压了的气液双层流、反向冲洗反渗透膜组件的方法。但是，这种反向冲洗，只是除去附着在空心线型反渗透膜组件的该空心线膜面上的浑浊物质，不能除去附着在螺旋型反渗透膜组件的原水隔离件上的浑浊物质。
从而，本发明的目的在于提供一种高效率地除去蓄积在卷绕到螺旋型薄膜元件上的原水隔离件上的浑浊物质的分离膜组件以及分离膜组件的运转方法。
发明的公开
鉴于这种情况，本发明人进行深入研究的结果发现，在安装有将袋状的分离膜和原水隔离件一起卷绕到透过水集水管的外周面上而构成的螺旋型薄膜元件的分离膜组件中，原水中的浑浊物质的蓄积位于原水隔离件的线材交叉的交点部分上，在分离膜组件运转时，通过在定期或不定期地将原水的流动方向向相反方向变更的同时进行运转，从而可以很容易除去蓄积在原水隔离件上的浑浊物质，在原水的流动方向变更时，通过进行多次冲洗，可以进一步增大浑浊物质的除去效果，在分离膜组件的运转方法中，在适当地进行冲洗的同时，每次进行的冲洗中的最初进行的冲洗，沿着与直到此前为止流动的原水的流动方向相反的方向进行，从而可以进一步增大浑浊物质的除去效果，从而完成本发明。
即，本发明提供一种分离膜组件的运转方法，是安装有将袋状的分离膜和原水隔离件一起卷绕到透过水集水管的外周面上而构成的螺旋型薄膜元件的分离膜组件的运转方法(下面，也称之为分离膜组件的运转方法(I))，或者，是将安装有1个或并列配置的2个或2个以上的螺旋型薄膜元件的前级的分离膜组件或分离膜组件组的中间浓缩水、依次供应给安装有1个或并列配置的2个或2个以上的螺旋型薄膜元件的后级的分离膜组件或分离膜组件组的两级或两级以上的多级式分离膜组件的运转方法(下面，也称之为分离膜组件的运转方法(II)，此外，将上述分离膜组件的运转方法(I)或上述分离膜组件的运转方法(II)称之为分离膜组件的运转方法(I)或(II))，将该分离膜组件的原水的流动方向定期或不定期地向相反方向变更。通过采用这种结构，蓄积在原水隔离件的交点部分的浑浊物质很容易被剥离、除去。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，在前述原水的流动方向变更时，从两个方向交替地进行多次冲洗。通过采用这种结构，能够可靠地除去蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，在每次冲洗的最初进行的冲洗，沿着与在此之前流动的原水的流动方向相反的方向进行。通过采用这种结构，利用最初的冲洗可以高效率地剥离蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质，可以很容易将其除去。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，该分离膜组件安装有将袋状的分离膜和原水隔离件一起卷绕到透过水集水管的外周面上而构成的螺旋型薄膜元件，其中，该运转方法在中途包含一次或多次的冲洗，在该冲洗的最初进行的冲洗，沿着与在此之前流动的原水的流动方向相反的方向进行。通过采用这种结构，可以起到和前述发明同样的效果。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，在前述冲洗时，透过水侧的阀完全关闭。当透过水侧的阀打开时，在高压用分离膜组件的情况下，在冲洗压力程度下，作为冲洗液的原水不会透过，但在低压或超低压用杜鲁门组件中会透过，存在降低冲洗流量，并且水质差的水会透过的问题。此外，具有利用在刚刚关闭透过水侧的阀之后产生背压、使堆积在膜面上的污染物质悬浮的效果，可以进一步提高冲洗的效果。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，在进行前述冲洗之前，进行原水供应侧的压力消除。由于通过消除原水供应侧的压力，消除此前为止推压到膜面上的压力，所以，膜会稍稍浮起，可以使蓄积在膜面及原水隔离件上的浑浊物质悬浮。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，当进行对前述原水供应泵与前述分离膜组件之间的压力消除时，将透过水侧的阀打开。
此外，本发明提供一种分离膜组件的运转方法(I)或(II)，对前述原水供应泵与前述分离膜组件之间进行压力消除时，使原水供应侧的阀在1秒钟以内全部打开。
此外，本发明提供一种多级式分离膜组件的运转方法，在各级的每个分离膜组件或者每个分离膜组件组中分别进行前述多级式分离膜组件的冲洗。通过采用这种结构，可以防止从前级的螺旋型薄膜元件上剥离的浑浊物质流入到后级的螺旋型薄膜元件中，防止污染。
此外，本发明提供一种分离膜装置，包括：连接原水供应泵和第一阀的原水供应第一配管；连接第一阀和分离膜组件的原水供应第二配管；该分离膜组件；连接于该分离膜组件的透过水侧的透过水流出配管；具有连接原水供应第一配管和该分离膜组件的浓缩水流出侧的浓缩水流出第一分支配管和第二阀的流动方向转换用配管；从原水供应第二配管分支、并使原水的流动方向为反向时的浓缩水流出的浓缩水流出第二分支配管。通过采用这种结构，能够用简单的装置可靠地实施前述分离膜组件的运转方法(I)。
此外，本发明提供一种多级式分离膜装置，是将从前级的分离膜装置或分离膜装置组的分离膜组件获得的中间浓缩水、依次供应给后级的分离膜装置或分离膜装置组的分离膜组件的两级或两级以上的多级式分离膜装置，其中，该分离膜装置或者构成分离膜装置组的分离膜装置包括：连接于第一阀的原水供应第一配管；连接第一阀和分离膜组件的原水供应第二配管；该分离膜组件；连接于该分离膜组件的透过水侧的透过水流出配管；连接于该原水供应第一配管和该分离膜组件的浓缩水流出侧并具有第二阀的流动方向转换配管；和该流动方向转换配管连接并具有第三阀的浓缩水流出第一配管；从该原水供应第二配管分支并具有第四阀的浓缩水流出第二配管。通过采用这种结构，可以利用简单的装置，可靠地实施前述分离膜组件的运转方法(II)。
附图的简单说明
图1是表示实施本发明实施形式的分离膜组件的运转方法的装置的流程的视图，图2是表示实施本发明的另外一种实施形式的分离膜组件的运转方法的装置的流程的视图，图3是表示实施本发明的另外一种实施形式的分离膜组件的运转方法的装置的流程的视图，图4是表示本实施形式例中的分离膜组件的结构的一个例子的视图，图5是表示本实施形式例的多级式分离膜装置的流程的视图，图6A～图6C是表示本实施形式例的多级式分离膜装置的另外一种流程的视图，图7是表示实施实施例7～11用的多级式分离膜装置的流程的视图，图8是现有技术的反渗透膜组件的简图，图9是表示现有技术的多级式分离膜装置的一个例子的流程的视图。
实施发明的最佳方式
下面，参照图1说明本发明的第一种实施形式的分离膜组件的运转方法。图1是实施本例的运转方法的反渗透膜装置的流程图。在图1中，反渗透膜装置10包括：连接原水供应泵1 1和第一阀a的原水供应第一配管12；连接第一阀a和反渗透膜组件10A的原水供应第二配管13；反渗透膜组件10A；具有连接到反渗透膜组件10A的透过水侧的阀e的透过水流出配管14；连接原水供应第一配管12与反渗透膜组件10A的浓缩水流出侧的、具有浓缩水流出第一分支配管151和第二阀b的流动方向转换用配管15；从原水供应第二配管13上分支、具有使原水的流动方向为相反方向时的浓缩水流出的阀d的浓缩水流出第二分支配管121。此外，在浓缩水流出第一分支配管151的中途附设阀c。
在反渗透膜装置10中，首先，第二阀b、阀d关闭，调整阀c，使组件内为规定的压力，第一阀a及阀e打开。利用原水供应泵11将原水供应给反渗透膜组件10A。通过反渗透膜组件10A处理原水，从浓缩水流出第一分支配管151获得浓缩水，同时从透过水流出配管14获得透过水。在这种情况下，与原水的浑浊度也有关系，随着运转时间的经过，原水中的浑浊物质等悬浮物质逐渐蓄积到卷绕在元件上的原水隔离件上。
当原水中的浑浊物质蓄积到原水隔离件上时，通水压力差上升。在这种情况下，将原水的流动方向改变成相反方向。即，第一阀a及阀c关闭，调整阀d，使组件内为规定的压力，打开第二阀b。由此，原水从反渗透膜组件10A的浓缩水流出侧流入，由反渗透膜组件10A处理，从浓缩水流出第二分支配管121获得浓缩水，同时从透过水流出配管14获得透过水。通过这样将原水的流动方向改变成相反方向，容易将蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质剥离、除去。同时，由于随着运转时间的经过，原水中的浑浊物质等悬浮物质再次蓄积在安装于元件上的原水隔离件上，所以进一步将原水的流动方向改变为相反方向。以后，重复这种操作。原水的流动方向的变更时期，可以是定期或者不定期的，作为变更原水的流动方向的间隔，为1小时～24小时，优选为1小时～12小时。当不足1小时时，切换阀的切换次数很多，降低切换阀的寿命，此外，当超过24小时时，蓄积的浑浊物质变得很难除去。此外，原水的流动方向的变更时间，如上所述，也可以在成为规定的通水压力差的时刻进行变更，在这种情况下，不会频繁地进行操作，在可以除去蓄积的浑浊物质这一点上是优选的。此外，也可以将经过规定的时间之后变更流动方向的方法和在成为规定的通水压力差的时刻变更的方法两者结合起来。
根据本例的反渗透膜装置10，由于将原水的流动变成相反方向而抑制浑浊物质的蓄积，所以，可以省略现有技术中以除去原水中的浑浊物质为目的而使用的凝聚沉淀处理、过滤处理及膜处理等前处理装置的设置。因此，可以在实现简化系统、减少设置面积、降低成本方面起到划时代的效果。
其次，参照图1说明本发明的第二种实施形式的分离膜组件的运转方法。第二种实施形式例，是在第一种实施形式的反渗透膜组件的运转方法中，在变更前述原水的流动方向时，从两个方向交替地进行多次冲洗，由此，能够可靠地除去蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质。作为从反渗透膜组件的两个方向交替地进行冲洗的方法，可以列举出最初的冲洗沿着与在此之前流动的原水的流动方向相反的方向进行的方法(下面也称之为反向冲洗)，以及沿着与在此之前流动的原水的流动方向相同的方向进行的方法，其中，反向冲洗，在最初的冲洗能够有效地剥离蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质这一点上来说是优选的。当最初的冲洗是沿着与在此之前流动的方向相同的方向时，尽管可以除去一部分的浑浊物质，但更多的是成为推压蓄积在原水隔离件的滞留部分上的浑浊物质，浑浊物质会随着时间的经过而蓄积。为了进行反向冲洗，首先，关闭第一阀a及阀c，打开第二阀b及阀d。然后，从浓缩水流出侧将透过处理中的原水供应流量的大约3倍的流量的原水急速地供应到反渗透膜组件内，由原水流入侧的原水供应第二配管13、浓缩水流出第二分支配管121排出即可。反向冲洗结束之后，下一次，沿着与反向冲洗时的冲洗方向相反的方向进行冲洗。即，关闭第二阀b及阀d，打开第一阀a及阀c。然后，从原水流入侧将与反向冲洗同样流量的原水急速地供应到反渗透膜组件内，由浓缩水流出侧的浓缩水流出第一分支管151排出。接着，沿着与这次冲洗时的的冲洗方向相反的方向进行冲洗，以后，反复进行同样的操作，从两个方向交替地进行多次冲洗。
在最初的冲洗沿着与在此之前流动的原水的流动方向相同的方向时，先进行前述反向冲洗时的第二个操作。这样，通过从两个方向交替地进行多次冲洗，将蓄积在原水隔离件上的浑浊物质剥离，确实地排出到元件之外。在进行这种冲洗时，在图1中，利用浓缩水流出侧的压力调整用的阀c或者阀d，进行压力释放，但作为压力释放的方法，并不局限于此，也可以另外设置压力释放用的阀。在这种情况下，为了获得更多的排水量，优选浓缩水流出配管的直径大于具有压力调整用的阀的配管的直径。此外，也可以在浓缩水流出第一分支配管151及浓缩水流出第二分支配管121上设置气室，通过运转，利用积存的水进行冲洗。这里所说的气室，是指利用由浓缩水的压力加压了的空气，使积存在室中的水流出的装置。
在前述原水的流动方向变更时，在从两个方向交替地进行多次冲洗的情况下，通过在进行冲洗之前消除原水供应侧的压力，消除此前为止推压膜面的压力，膜变得稍稍浮起，所以，从使蓄积在膜面及原水隔离件上的浑浊物质浮起来的角度出发，消除原水供应侧的压力是优选的。作为消除原水供应侧的压力的方法，可以列举出这样的方法：在原水供应泵11的输出侧的原水供应第一配管12上设置通风配管(图中未示出)，设置附设在通风配管的途中的阀(图中未示出)，打开该阀；或者在打开第一阀a、阀c、阀e的运转中，打开附设在浓缩水流出第二分支配管121上的阀d。作为阀的开放速度，没有特别的限制，但瞬间地、优选在1秒钟之内将阀全部打开。瞬间地消除压力，可以容易使膜浮起，并且利用水击的作用获得排出浑浊物质的效果。此外，在这种情况下，优选打开透过水侧的阀e。这是因为，阀e为关闭时，膜间的压力差消失，推压膜的力消失，所以，即使消除原水供应侧的压力，膜也不会浮起。
此外，优选在冲洗时，将附设在透过水流出管14上的阀e完全关闭。当附设在透过水流出管14上的阀e打开时，在高压用反渗透膜组件的情况下，以冲洗压力的程度，作为冲洗液的原水不会透过，但是，在低压或超低压用反渗透膜组件的情况下却会透过，存在着冲洗流量降低，并且水质差的水会透过的问题。此外，还具有利用在刚刚关闭附设在透过水流出管上的阀之后产生的背压，使堆积在膜面上的污染物质悬浮的效果，可以进一步提高冲洗的效果。
优选前述冲洗从两个方向交替地进行两次或两次以上、五次或五次以下的冲洗。冲洗次数只有一次时，变成只在一个方向上的冲洗，清洗效果不足，浑浊物质会随着时间的经过而蓄积。另一方面，当超过五次时，排出的水增多，会降低回收率。此外，每次冲洗的时间没有特别的限制，但优选为30～120秒钟。不足30秒时清洗效果不足，超过120秒时流程时间延长，回收率大幅度降低。此外，在冲洗时，也可以将压缩空气供应到原水中。通过使压缩空气混入到原水中，进一步提高清洗效率。压缩空气的供应量没有特别限定，但优选原水和空气的体积比例为2∶1～1∶2。
进行规定时间的冲洗后，再次进行原水的处理。在这种情况下，原水的流动方向，是与直到最初的冲洗之前流动的原水的流动方向的反方向。即，第一阀a及阀c关闭，调整阀d，使组件内成为规定的压力，第二阀b及阀e打开，原水由反渗透膜组件10A处理。这样，依次重复进行原水处理→冲洗→原水处理→冲洗。作为原水处理的时间，为1小～24小时，优选为1小时～12小时。当原水处理时间不足1小时时，切换阀的切换次数过多，使切换阀的寿命降低，同时回收率降低。此外，当超过24小时时，会降低蓄积的浑浊物质的除去效果。作为从原水处理切换到冲洗的形式，可以列举出：每次经过相同的时间后变更流动方向的方法，在达到规定的通水压力差的时刻变更流动方向的方法，以及将两者结合起来进行变更的方法。
接着，参照图1说明本发明的第三种实施形式的分离膜组件的运转方法。本例的分离膜组件的运转方法，是安装了螺旋型薄膜元件的分离膜组件的运转方法，该运转方法是这样的方法：包括在中途进行冲洗，在该冲洗的最初进行的冲洗，是沿着与在此之前流动的原水的流动方向相反的方向进行。即，第三种实施形式是，在冲洗后，原水的流动方向可以是与此前的原水的流动方向相同的方向，也可以是与之相反的方向，除这一点之外，与第二种实施形式例相同。从而，原水处理时的原水的优选形式、冲洗时的阀类的操作形式、冲洗方法的优选形式等，全部和第二种实施形式例相同。在第三种实施形式例中，由于通过冲洗时沿相反方向流动而充分除去浑浊物质，所以获得和第二种实施形式例相同的效果。
接着，参照图2说明本发明的第四种实施形式中的分离膜组件的运转方法。在图2中，与图1相同的结构部件付与相同的标号，省略其说明，主要说明其不同之处。即，在图2中，与图1的不同点在于，在反渗透膜组件10A下游侧设置后级反渗透膜组件10B，前级反渗透膜组件10A和后级反渗透膜组件10B，由将前级反渗透膜组件10A的透过水作为后级的装置的被处理水供应的初级透过水流出配管14连接，在后级反渗透膜组件10B上配备有排出透过水的透过水流出配管16、以及将浓缩水返回到原水供应泵之前的返回配管18。此外，在后级反渗透膜组件10B上配备有浓缩水流出配管17。前级反渗透膜组件10A使用本发明的反渗透膜装置，后级反渗透膜组件10B，使用现有技术中的反渗透膜装置。即，在反渗透膜装置10a中，利用原水供应泵11将原水供应给前级反渗透膜组件10A。由前级反渗透膜组件10A对原水进行处理，从浓缩水流出配管15获得初级浓缩水，同时从初级透过水流出配管14获得初级透过水。接着，该初级透过水由后级反渗透膜组件10B处理，从透过水配管16获得次级透过水，同时次级浓缩水从返回配管18返回到原水供应泵的前面。该次级浓缩水是将已经被前级反渗透膜组件10A进行过脱盐的透过水由后级反渗透膜组件10B浓缩过的水，与原水相比导电率低。因此，可以使全部次级浓缩水循环，可以提高水的回收率。这样，在反渗透膜装置10a中，采用本发明的运转方法的是前级反渗透膜组件10A。此外，反渗透膜装置10a，由于代替现有技术型的装置中使用的只以除去浑浊物质为目的的前处理装置，将可以实施本发明的运转方法的反渗透膜组件用在前级，所以成为实质上使用两级反渗透膜。由于现有技术型的装置中前处理装置当然没有脱盐功能，所以，反渗透膜装置10a与现有技术型的反渗透膜装置相比，透过水的水质格外优异。
其次，参照图3说明本发明的第五种实施形式的分离膜组件的运转方法。图3是实施本例的运转方法的多级式分离膜装置的流程图。多级式分离膜装置28是一种将从前级的分离膜装置组29a的各个分离膜组件30a、30b获得的中间浓缩水供应给后级的分离膜装置组29b的分离膜组件48的两级的多级式分离膜装置。即，将备有分离膜组件30a的分离膜装置31a及备有分离膜组件30b的分离膜装置31b并列配置，构成前级的分离膜装置组29a，将分离膜装置组29b配置在其后级，构成两级的分离膜装置。
在图3中，分离膜装置31a包括：连接到阀a1上的原水供应第一配管32a；连接阀a1和分离膜组件30a的原水供应第二配管33a；分离膜组件30a；连接到分离膜组件30a的透过水侧、具有阀e1的透过水流出配管34a；连接原水供应第一配管32a和分离膜组件30a的浓缩水流出侧、具有阀b1的流动方向转换配管3 5a；与流动方向转换配管35a连接、附设有阀c1的浓缩水流出第一配管36a；从原水供应第二配管33a上分支、使原水的流动方向为反向时浓缩水流出的、具有阀d1的浓缩水流出第二配管37a。此外，分离膜装置31b、31c采用和分离膜装置31a相同的结构。而分离膜装置组29a包括：途中附设原水流出第一配管阀f的原水流出第一配管39连接的原水供应主配管38；从原水供应主配管38上分支、连接到分离膜装置31a、31b的原水供应第一配管32a、32b上的原水供应分支配管40a、40b；分离膜装置31a及31b。此外，后级的分离膜装置组29b包括：途中附设有原水流出第二配管阀(后级的原水流出配管阀)m的原水流出第二配管(原水流出配管)47连接的后级的第一浓缩水供应主配管(原水供应主配管)41；分离膜装置31c。而多级式分离膜装置28进一步包括：在前级的分离膜装置组29a、29b的前级的泵50；从分离膜装置组29b的第一浓缩水供应主配管(原水供应主配管)41分支、与分离膜装置组29a的浓缩水流出第一配管36a、36b、浓缩水流出第二配管37a、37b连接的浓缩水集水配管51。
在多级式分离膜装置28中，首先，将阀b1、b2、d1、d2、f、h、j及m关闭，将阀c1、c2及i调整开口，使组件内成为规定的压力，将阀a1、a2、e1、e2、g及k打开。原水由原水供应泵50供应给分离膜组件30a及30b。原水由分离膜组件30a及30b处理，在从第一浓缩水流出第一配管36a及36b获得第一浓缩水的同时，从透过水流出配管34a及34b获得透过水。由分离膜组件30a及30b获得的所述第一浓缩水(中间浓缩水，以下相同)，由浓缩水集水配管51汇集，供应给后级的分离膜组件48。而在从浓缩水流出第一配管45获得第二浓缩水的同时，从透过水流出配管43获得透过水。在这种情况下，由于原水的浑浊度，随着运转时间的经过，原水中的浑浊物质等悬浮物质，会逐渐蓄积在卷绕到元件上的原水隔离件上。
当原水中的浑浊物质蓄积到原水隔离件上时，通水压力差上升。在这种情况下，将原水的流动方向变更为相反方向。即，将阀a1、a2、c1、c2、g及i关闭，将阀d1、d2及j调整开口，使组件内成为规定的压力，将阀b1、b2及h打开。由此，原水从分离膜组件30a及30b的浓缩水流出侧流入，被分离膜组件30a及30b处理，从浓缩水流出第二配管37a及37b获得第一浓缩水，同时，从透过水流出配管34a及34b获得透过水。从各分离膜组件获得的所述第一浓缩水，被浓缩水集水配管51汇集，从后级的分离膜组件48的浓缩水流出侧流入进行处理。从而在从浓缩水流出第二配管46获得第二浓缩水的同时，从透过水流出配管43获得透过水。通过将这种原水的流动方向变更成相反方向，很容易地将蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质剥离、除去。而随着运转时间的经过，原水中的浑浊物质等悬浮物质会再次蓄积到安装在元件上的原水隔离件上，所以，进一步将原水的流动方向变更成相反方向。以后，重复这种操作。原水流动方向的变更时间，可以是定期的或不定期的，作为变更原水的流动方向的间隔，为1小时～24小时，优选为1小时～12小时。当不足1小时时，切换阀的切换次数很多，降低切换阀的寿命，此外，当超过24小时时，蓄积的浑浊物质变得很难除去。此外，原水的流动方向的变更时间，如上述之外，也可以在成为规定的通水压力差的时刻进行变更，在这种情况下，不会频繁地进行变更操作，从可以除去蓄积的浑浊物质的角度出发是优选的。此外，也可以将经过规定的时间之后变更流动方向的方法和在成为规定的通水压力差的时刻变更的方法两者结合起来。
根据本例的多级式分离膜装置28，由于将原水的流动变成相反方向，抑制浑浊物质的蓄积，所以，可以省略现有技术中以除去原水中的浑浊物质为目的而使用的凝聚沉淀处理、过滤处理或者膜处理等前处理装置的设置。因此，可以在实现简化系统、减少设置面积、降低成本方面起到划时代的效果。
其次，参照图3说明本发明的第六种实施形式的分离膜组件的运转方法。第六种实施形式例，是在第五种实施形式的分离膜组件的运转方法中，在前述原水的流动方向变更时，从两方向交替地进行多次冲洗，借此，能够可靠地除去蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质。作为从分离膜组件的两个方向交替地进行冲洗的方法，可以列举出最初的冲洗沿着与此前为止流动的原水的流动方向相反的方向进行的方法(下面，也称之为反向冲洗)、以及沿着与此前为止流动的原水的流动方向相同的方向进行的方法，其中，反向冲洗，在最初的冲洗中可以有效地将蓄积在原水隔离件的交叉点部分上的浑浊物质剥离，是优选的。当最初的冲洗沿着与此前为止流动的方向相同的方向时，尽管可以除去一部分浑浊物质，但更多地是推压蓄积在原水隔离件的滞留部分上的浑浊物质，浑浊物质会随着时间的经过而蓄积。为了进行反向冲洗，首先，关闭阀a1、a2、c1、c2、f、g、i及m，打开阀b1、b2、d1、d2、h及j。然后，从浓缩水流出侧将相当于透过处理中的原水供应量的大约3倍的流量的原水急速地供应到反渗透膜组件30a及30b内，由原水流入侧的原水供应第二配管33a及33b、浓缩水流出第二配管37a及37b排出。从分离膜组件30a及30b排出的原水，通过浓缩水集水配管51从浓缩水流出侧进一步供应到后级的分离膜组件48内，从原水流入测的原水供应第二配管42、浓缩水流出第二配管46排出。在反向冲洗结束后，下一次，沿着与反向冲洗时的冲洗方向相反的方向进行冲洗。即，关闭阀b1、b2、d1、d2、f、h、j及m，打开阀a1、a2、c1、c2、g及i。然后，将和反向冲洗相同的流量的原水从原水流入侧急速地供应到分离膜组件30a及30b内，从浓缩水流出的浓缩水流出第一配管36a及36b排出。进而，从分离膜组件30a及30b排出的原水通过浓缩水集水配管51，从原水流入侧供应到分离膜组件48内，由浓缩水流出侧的浓缩水流出第一配管45排出。其次，沿着与该冲洗时的冲洗方向相反的方向进行冲洗，以后，反复进行同样的操作，从两个方向交替地进行多次冲洗。
在前述冲洗中，优选在各级的分离膜组件组的每一个中分别进行冲洗的运转方法。例如，在前述反方向的冲洗中，将已关闭的阀m打开，将开着的阀h及j关闭，首先进行前级的分离膜组件30a及30b的冲洗，使原水从原水流出第二配管47中流出，经过一定的时间之后，关闭阀d1、d2及m，打开阀c1，c2，h及j，进行后级的分离膜组件48的反向冲洗。根据该方法，从前级的分离膜组件30a及30b的原水隔离件剥离的浑浊物质，不流入后级的分离膜组件48，不会污染后级的分离膜组件48，所以可以迅速地进行冲洗。此外，在进一步沿着与所述反向冲洗的方向相反的方向进行冲洗的情况下，优选在各级的分离膜组件组的每一个中分别进行冲洗，例如，打开阀a1、a2及m，关闭阀b1、b2、h及j，首先进行前级的分离膜组件30a及30b的冲洗，使原水从原水流出第二配管47流出，经过一定的时间后，关闭阀c1、c2及m，打开阀d1、d2、g及i，进行后级的分离膜组件48的冲洗。在由三级或三级以上的分离膜组件组构成的多级式分离膜装置的情况下同样，优选对各级的分离膜组件组的每一个分别进行冲洗。
在最初的冲洗沿着和在此之前流动的原水的流动方向相同的方向的情况下，先进行前述的反向冲洗时的第二个操作。这样，通过从两个方向交替地多次冲洗，将蓄积在原水隔离件上的浑浊物质剥离，可靠地排出到元件之外。在进行这种冲洗时，在图3中，利用浓缩水流出侧的压力调整用的阀c1、c2、d1、d2、i及j，进行压力的释放，作为压力释放的方法，并不局限于此，也可以另外设置压力释放用的阀。在这种情况下，为了获得更多的排水量，优选浓缩水流出配管的直径大于具有压力调整用阀的配管的直径。此外，也可以在浓缩水流出第一配管36a、36b、45及浓缩水流出第二配管37a、37b、46的任意的一个部位或多个部位处设置气室(图中未示出)，通过运转，利用积存的水进行冲洗。这里所说的气室，是指利用借助浓缩水的压力而加压的空气、使积存在室中的水流出的装置。
在前述原水的流动方向变更时，从两个方向交替地进行多次冲洗的情况下，由于在进行冲洗之前，通过消除原水供应侧的压力，将此前为止推压到膜面上的压力消除，膜稍稍松弛，所以，从可以使蓄积在膜面及原水隔离件上的浑浊物质的固结松弛的观点出发，消除原水供应侧的压力是优选的。作为消除原水供应侧的压力的方法，可以列举出：将附设在与原水供应泵50的输出侧的原水供应主配管38连接的原水流出第一配管39上的原水流出第一配管阀f打开的方法；或者在打开第一阀a1、a2、c1、c2、e1、e2、g、i及k的运转中，打开阀d1、d2及m的方法。作为阀的打开速度，没有特别的限制，但是，瞬间地、优选在1秒钟之内将阀全部打开。瞬间地消除压力，可以容易地使膜松弛，并且利用水击的作用获得排出浑浊物质的效果。此外，在这种情况下，优选打开透过水侧的阀e1、e2及k。这是由于在关闭阀e1、，e2及k时，膜间的压力差消失，推压膜的力消失，所以，例如即使消除原水供应侧的压力，膜也不会松弛。
此外，在冲洗时，优选将附设在透过水流出管34a、34b及43上的阀e1、，e2及k完全关闭。当打开附设在透过水流出管34a、34b及43上的阀e1、e2及k时，在高压用分离膜组件的情况下，在冲洗压力程度下，作为冲洗液的原水不会透过，但在低压或超低压用反渗透膜组件中会透过，存在着降低冲洗量、并且水质差的水会透过的问题。此外，利用在刚刚关闭附设在透过水流出管上的阀之后产生的背压，具有使堆积在膜面上的污染物质的固结松弛的效果，可以进一步提高冲洗的效果。
优选前述冲洗从两个方向交替地进行两次或两次以上、五次或五次以下。冲洗次数只有一次时，变成只在一个方向上的冲洗，清洗效果不足，浑浊物质会随着时间的经过而蓄积。另一方面，当超过五次时，排出的水增多，会降低回收率。此外，每次冲洗的时间没有特别的限制，优选为30～120秒钟。不足30秒时，清洗效果不足，超过120秒时，流程时间延长，回收率大幅度降低。此外，在冲洗时，也可以将压缩空气供应到原水中。通过使压缩空气混入原水，进一步提高清洗效率。压缩空气的供应量，没有特别的限制，但优选原水和空气的体积比例为2∶1～1∶2。
在进行规定的时间的冲洗之后，再次进行原水的处理。在这种情况下，原水的流动方向，是与一直到最初的冲洗之前流动的原水的流动方向相反的方向。即，关闭阀a1、a2、c1、c2、f、g、i及m，将阀d1、d2及j调整开口，使组件内为规定的压力，将阀b1、b2、e1、e2及k打开，原水由分离膜组件30a、30b处理。这样，依次重复原水处理→冲洗→原水处理→冲洗。作为原水处理的时间，为1小时～24小时，优选为1小时～12小时。当原水处理时间不足1小时时，切换阀的切换次数过多，使切换阀的寿命降低，同时回收率降低。此外，当超过24小时时，会降低蓄积的浑浊物质的除去效果。作为从原水处理切换到冲洗的形式，可以列举出：每次经过相同的时间后变更流动方向的方法；在达到规定的通水压力差的时刻变更流动方向的方法；以及将两者结合起来进行变更的方法。
下面，参照图3说明本发明的第七种实施形式的分离膜组件的运转方法。本例的分离膜组件的运转方法，是安装有螺旋型薄膜元件的多级式分离膜组件的运转方法，该运转方法是这样的方法：在中途包括冲洗，在该冲洗的最初进行的冲洗，是沿着与在此之前流动的原水的流动方向相反的方向进行。即，第七种实施形式，在冲洗后，原水的流动方向可以是与此前的原水的流动方向相同的方向，也可以是与之相反的方向，除这一点之外，与第六种实施形式例相同。从而，原水处理时的原水的优选形式、在冲洗时的阀类的操作形式、冲洗方法的优选形式等，全部和第六种实施形式例相同。在第七种实施形式例中，由于在冲洗时，通过向相反方向流动，可以充分除去浑浊物质，所以，可以起到和第六种实施形式例相同的效果。
作为直接供应给本例的反渗透膜装置10或多级式分离膜装置28的原水，可以列举出工业用水、水道水及回收水等。作为原水的浑浊度，没有特别的限制，但对于浑浊度为2度左右的螺旋型薄膜元件而言，即使是比较高的浑浊度，由于定期或不定期地将原水的流动变成相反的方向，所以，在长时间运转中，通水压力差也不会上升。此外，在加热到40～60℃之后供应原水，可以防止并除去在膜面上发生的粘膜，从而是优选的。原水的温度不足40℃时，几乎没有粘膜的除去效果，当超过60℃时，尽管有粘膜的除去效果，但是超过了水处理装置的耐热温度。此外，加热到40～60℃的原水，也可以连续供应，也可以断续供应。作为断续的供应，从不会无用地消耗能量、可以高效率地除去产生在膜面上的粘膜的角度出发，优选，以1小时或1小时以上、1周或1周以内的间隔进行断续的供应。供应间隔不足1小时时，成为进行不必要的加热，造成能量的浪费。另一方面，当超过1周时，容易引起粘膜的产生，效果降低。此外，以pH在2.0或2.0以上、不足7.0的酸性状态供应原水，在酸性水中具有大的杀菌效果，在可以抑制粘膜的发生的同时，可以降低浑浊物质向膜面上的的蓄积，从而是优选的。pH不足2.0时，会产生系统的耐药品性的问题，当在7.0以上时，不能获得抑制粘膜发生的效果。此外，在原水中含有砂粒等粗大的粒子的情况下，原水也包括预先通过粗网目的过滤器的处理水、以及添加了防止水垢及污垢用的分散剂的水。通过添加分散剂，可以进一步抑制浑浊物质向原水隔离件和膜面上的蓄积。作为分散剂，例如，可以列举出市售商品“hypersperse MSI300”、“hypersperseMDC200”(均为ARGO SCIENTIFIC公司制)。
作为本发明中使用的安装在分离膜组件上的螺旋型薄膜元件，只要是将袋状的分离膜和原水隔离件一起卷绕到透过水集水管的外周面上的话，没有特别的限制，所述原水隔离件，可以使用如下的隔离件：(i)由从原水的流入测向流出侧按以平缓的曲线蜿蜒而行的形状延伸的第一线材及第二线材构成，所述第一线材沿着分离膜中相对的一侧的膜面延伸的同时，相邻的第一线材之间形成一侧的原水流路，所述第二线材沿着分离膜中相对的另一侧的膜面延伸的同时，相邻的第二线材之间形成另一侧的原水流路，所述第一线材和所述第二线材局部重合，在该重合的部位结合在一起，(ii)固定设置在分离膜的原水流入侧端部、或者原水流入侧端部和浓缩水流出侧端部上，(iii)在前述(ii)中，将原水隔离件向分离膜的原水流入侧端部、或者原水流入侧端部和浓缩水流出侧端部上固定设置的方法，是将对折的原水隔离件相对于所述端部从两侧夹持而固定的，(iv)构成原水隔离件的线材的平均交点数，每1m2隔离件为500或500以上、不足10,000，(v)构成原水隔离件的线材的交点数密度，沿着原水的流动方向逐渐减少，或者断续地减少，(vi)构成原水隔离件的线材的交点数密度，沿着原水的流动方向逐渐增加，或者断续地增加。在上述(i)中，前述以平缓的曲线蜿蜒而行的形状，进一步是具有无弯折点的规则性的形状，振幅H和波长L之比(H/L)为0.02～2，并且一根线材的每1m有1～100个波长，交点数处于合适的范围内，同时，原水在原水流路内平稳的蜿蜒而行的同时，基本上以直线状从流入侧向流出侧流动，可以进一步防止浑浊物质向原水流路内的蓄积，从而是优选的。在上述(ii)及(iii)中，该分离膜的原水流入侧端部、或者浓缩水流出侧端部相对于前述透过水集水管的长度方向的长度，优选地，分别是从该分离膜的原水流入侧或浓缩水流出侧向内侧，该分离膜相对于透过水集水管的长度方向的长度的1～10％。
在本发明的分离膜组件的运转方法中，安装有配备前述(i)、(ii)、(iii)及(iv)的原水隔离件的螺旋型薄膜元件的分离膜组件，可以应用于前述第一种实施形式例～第七种实施形式例中的任何一个。安装有配备前述(v)、(vi)的原水隔离件的螺旋型薄膜元件的分离膜组件，由于原水隔离件的交点数密度在原水的流动方向上被限定，所以，不能适用于将原水的流动方向向相反方向变更的前述第一种实施形式例、第二种实施形式例、第五种实施形式例及第六种实施形式例。安装有配备前述(v)的原水隔离件的螺旋型薄膜元件的分离膜组件，利用第三种实施形式例及第七种实施形式例的反向冲洗，在采用使浑浊物质蓄积在原水隔离件的入口附近的结构这一点上是必须的。此外，安装有配备前述(vi)的原水隔离件的螺旋型薄膜元件的分离膜组件，可以应用于第三种实施形式例及第七种实施形式例。
上述(ii)～(vi)的原水隔离件，例如，可以列举出由多个第一线材和多个第二线材构成的网孔状的隔离件。在这种情况下，作为网孔形状，没有特别的限制，但可以列举出菱形、四边形以及波浪形等，作为所述线材彼此的交叉形态，没有特别的限制，可以列举出不将线材彼此间编织的接合状态、利用平纹组织构成的交叉形态以及利用斜纹组织形成的交叉形态等。此外，所谓交点，是指第一线材及第二线材交叉的点，例如，像第一线材及第二线材为波浪形的情况下的交点那样，第一线材和第二线材也可以有少量的重合部分。此外，作为第一线材及第二线材的截面形状，没有特别的限制，可以列举出圆形、三角形、四边形等。此外，第一线材及第二线材使用相同尺寸、相同的截面形状的线材。原水隔离件的厚度，相当于第一线材的直径与第二线材的直径之和，或者，比其稍薄，在0.4～3.0mm的范围内。此外作为原水隔离件的材质，没有特别的限制，但从成形性和成本的角度出发，优选聚丙烯及聚乙烯。此外，原水隔离件的制造方法，没有特别的限制，可以采用公知的方法。但从成本和精度方面来说，挤压成形法是优选的。
所述螺旋型薄膜元件，将袋状分离膜和前述原水隔离件一起，将一个袋状分离膜、或者将多个袋状分离膜卷绕到透过水集水管的外周面上。作为分离膜，可以列举出精密过滤膜、超滤过滤膜以及反渗透膜等。其中，反渗透膜，用于从原水中分离离子成分及低分子成分，在现有技术中前处理是必须的这一点上，可以进一步发挥其效果。作为反渗透膜，可以列举出对食盐水中的氯化钠具有90％以上的高的除去率的通常的反渗透膜、以及低脱盐率的纳米过滤膜及松散(ル一ズ)反渗透膜。尽管纳米过滤膜及松散反渗透膜具有脱盐性，但比通常的反渗透膜的脱盐性低，所以，特别具有Ca、Mg等硬度成分的分离性能。此外，将纳米过滤膜及松散反渗透膜统称为NF膜。
在本例中使用的反渗透膜组件，只要配备有前述螺旋型薄膜元件即可，没有特别的限制，例如，可以列举出具有图4所示的结构的反渗透膜组件。如图4所示，将袋状的反渗透膜61和原水隔离件一起在透过水集水管的外周面上卷绕成螺旋状，用外包装体62覆盖其上部。而为了防止卷绕成螺旋状的反渗透膜61突出，将具有多个放射状的肋63的套筒式紧固件64安装在其两端。用这些透过水集水管60、反渗透膜61、外包装体62、套筒式紧固件64，形成一个螺旋型薄膜元件65，将各个透过水集水管60用连接器(图中未示出)连通，将多个螺旋型薄膜元件65装填到外壳66内。此外，在螺旋型薄膜元件65的外周和外壳66的内周之间形成间隙67，用盐水密封件(ブライシ一ル)68将该间隙67闭塞。此外，在外壳66的一端上，附设令原水流入外壳内部用的原水流入管(图中未示出)在另一端附设与透过水集水管60连通的处理水管(图中未示出)以及非透过水管(图中未示出)，用外壳66、其内部的部件及配管(喷嘴)等构成反渗透膜组件69。
在用这种结构的反渗透膜组件69处理原水时，利用泵将原水从外壳66的一端压入，如图4中箭头线所示，原水通过套筒式紧固件64的各个放射状的肋63之间，进入最初的螺旋型薄膜元件65内，一部分原水穿过用螺旋型薄膜元件65的膜之间的原水隔离件划分出来的原水流路，到达下一个螺旋型薄膜元件65，另外一部分原水透过反渗透膜61，变成透过水，该透过水被汇集在透过水集水管60内。这样，原水分别穿过螺旋型薄膜元件65，没有透过反渗透膜的原水，作为以高浓度包含浑浊物质及离子性杂质的浓缩水，从外壳66的另一端取出，此外，透过反渗透膜的透过水，作为透过水通过透过水集水管60，被提取到外壳66的外部。此外，本发明中使用的反渗透膜组件，如图4所示，安装有多个螺旋型薄膜元件，但此外，例如也可以安装一个螺旋型薄膜元件。
本例的多级式分离膜装置，是一种将从前级的分离膜装置或分离膜装置组的分离膜组件获得的中间浓缩水、依次供应给后级的分离膜装置或分离膜装置组的分离膜组件的两级或两级以上的分离膜装置，例如，可以列举出：由并列配置4个分离膜组件71a～71d的前级的分离膜装置组72a、并列配置了2个分离膜组件71e、71f的中级的分离膜装置组72b、以及配置1个分离膜组件71g的后级的分离膜装置72c构成的4→2→1型三级式分离膜装置(图5)；由并列配置了3个分离膜组件74a～74c的前级的分离膜装置组73a、并列配置了2个分离膜组件74d、74e的后级的分离膜装置组73b构成的3→2型两级式分离膜装置(图6A)；由并列配置了2个分离膜组件76a、76b的前级的分离膜装置组75a、和配置了1个分离膜组件76c的后级的分离膜装置75b构成的2→1型两级式分离膜装置(图6B)；以及由配置了1个分离膜组件78a的前级的分离膜装置77a和配置了1个分离膜组件78b的后级的分离膜装置77b构成的1→1型两级式分离膜装置(图6C)。此外，图6B是和图3相同的配置形式。此外，图5及图6是示意图，来自分离膜组件的两个流出管线，表示浓缩水流出第一配管及浓缩水第二配管，但实际的配置位置不同。这些多级式分离膜装置，根据所要求的水的回收率及水的处理量，可以采用适当的形式。根据本发明的多级式分离膜装置，可以利用简单的装置可靠地实施根据本发明的多级式分离膜组件的运转方法。
(实施例)
接着，列举实施例，更具体地对本发明进行说明，但这只是例子，并不是对本发明的限定。
实施例1
用图1所示的流程的反渗透膜装置处理浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，在下述运转条件下，进行2000小时的耐久运转。反渗透膜装置，利用1个安装有一个卷绕网孔状的原水隔离件的8英寸元件ES-10(日东电工社制)的反渗透膜组件。对反渗透膜组件的性能的评价，通过测定在运转初期及2000小时时的通水压力差(MPa)、透过水量(1/分钟)以及透过水的导电率(mS/m)来进行。此外，2000小时之后，将反渗透膜组件解体，观察原水流路内的浑浊物质的附着情况。测定值结果示于表1，原水流路的目视观察结果示于表2。
(运转条件)
如前述第二种实施形式例所示，以在原水的流动方向变更时从两个方向交替地进行三次冲洗、最初的冲洗沿着与此前为止流动的原水的流动方向相反的方向进行的方法作为基准。即，将原水处理8小时→反向冲洗60秒钟→正向冲洗60秒钟→反向冲洗60秒钟作为一个循环，反复进行该循环。此外，所谓正向冲洗是指，沿着与进行反向冲洗之前的原水的流动方向相同的方向进行的冲洗。
渗透处理条件：操作压力为0.75MPa，浓缩水流量2.7m3/小时，水温为25℃，原水为pH7.0。
冲洗条件：将阀c或阀d全部打开，冲洗流量为8.0m3/小时，水温为25℃。
实施例2
在实施例1的每次冲洗时，以原水和空气的体积比为1∶1的比例混入空气，除此之外，用和实施例1相同的运转方法进行2000小时的耐久运转。反渗透膜组件的性能评价结果示于表1及表2。
实施例3
在原水处理中，代替连续地供应温度为25℃的原水，一天一次，断续地供应1小时的温度为50℃的原水，除此之外，用与实施例1相同的运转方法，进行2000小时的耐久运转。50℃的原水，通过用加热器将25℃的原水加热而获得。反渗透膜组件的性能评价结果示于表1及表2。
实施例4
在原水处理中，代替pH7.0的原水，使用pH4.0的原水，除此之外，用与实施例1相同的运转方法，进行2000小时的耐久运转。pH4.0的原水，通过向pH7.0的原水中添加盐酸调制而成。反渗透膜组件的性能评价结果示于表1及表2。
实施例5
在浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水中添加5mg/l分散剂“hypersperse MSI300”(ARGO SCIENTIFIC公司制)，除此之外，用与实施例1相同的运转方法，进行2000小时的耐久运转。反渗透膜组件的性能评价结果示于表1及表2。
实施例6
用图2所示的流程的反渗透膜装置处理浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，在下述运转条件下，进行2000小时的耐久运转。前级反渗透膜组件10A及后级反渗透膜组件10B，分别是安装有一个卷绕了网孔状的原水结构的8英寸元件ES-10(日东电工社制)的组件，反渗透膜装置，分别使用一个这些组件。用和实施例1相同的方法进行反渗透膜组件的性能评价。
(运转条件)
前级反渗透膜组件10A及后级反渗透膜组件10B均为，操作压力为0.75MPa，浓缩水流量为2.7m3/小时，水温为25℃，pH为7.0，只对前级反渗透膜组件10A每8小时一次，进行与实施例1同样的冲洗。此外，原水的流动方向的变更，只对前级反渗透膜组件进行，在后级反渗透膜组件上不进行。此外，表1中的值，是后级反渗透膜组件的值。
比较例1
在前级配置由膜处理构成的公知的前处理装置，不改变原水的流动方向也不进行冲洗，除此之外，用和实施例1相同的方法进行。即，用前处理装置处理浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，用现有技术的市售的反渗透膜组件进一步对该处理水进行通常的处理。其结果示于表1和表2。
比较例2
代替实施例1的运转条件，除下述的运转条件之外，用和实施例1同样的方法进行。即，不用前处理装置进行处理，将浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，直接用现有技术的市售的反渗透膜组件进行通常的处理。其结果示于表1及表2。此外，在该比较例2中，在800小时时，通水压力差极度上升，不能获得透过水，所以在该时刻停止运转。
(运转条件)
在操作压力为0.75MPa、浓缩水流量为2.7m3/小时、水温为25℃、pH为7.0的条件下进行。此外，原水处理每隔8小时，中断原水处理，全部打开附设在浓缩水流出第一分支管151上的阀c，以透过处理的原水供应流量的约3倍的流量，使原水流入反渗透膜60秒钟，进行使清洗的排放水从浓缩水流出管流出的所谓正向冲洗。
表1
| 通水压力差[Mpa] | 透过水量[1/分钟] | 透过水导电率[mS/m] | ||||
| 运转初期 | 2000hr | 运转初期 | 2000hr | 运转初期 | 2000hr | |
| 实施例1 | 0.020 | 0.035 | 20 | 15 | 0.30 | 0.45 |
| 实施例2 | 0.020 | 0.031 | 20 | 16 | 0.30 | 0.42 |
| 实施例3 | 0.020 | 0.035 | 20 | 17 | 0.30 | 0.39 |
| 实施例4 | 0.020 | 0.035 | 20 | 17 | 0.30 | 0.39 |
| 实施例5 | 0.020 | 0.033 | 20 | 18 | 0.30 | 0.38 |
| 实施例6 | 0.020 | 0.020 | 20 | 20 | 0.03 | 0.03 |
| 比较例1 | 0.020 | 0.022 | 20 | 20 | 0.30 | 0.30 |
| 比较例2 | 0.020 | - | 20 | - | 0.30 | - |
表2
| 2000hr后的原水流量的目视观察结果 | |
| 实施例1 | 附着少量浑浊物质 |
| 实施例2 | 附着少量浑浊物质 |
| 实施例3 | 附着非常少量的浑浊物质 |
| 实施例4 | 附着非常少量的浑浊物质 |
| 实施例5 | 附着非常少量的浑浊物质 |
| 实施例6(前级R0) | 几乎不附着浑浊物质 |
| 实施例6(后级R0) | 完全不附着浑浊物质 |
| 比较例1 | 几乎不附着浑浊物质 |
| 比较例2 | 附着浑浊物质，完全将原水流路闭塞 |
实施例7
用图7所示的流程的多级式分离膜装置处理浑浊度2度、导电率为20mS/m的工业用水，在下述运转条件下，进行2000小时的耐久运转。对于多级式分离膜装置，使用1个安装有一个卷绕了网孔状的原水隔离件的8英寸元件ES-10(日东电工社制)的反渗透膜组件。对分离膜组件的性能评价，通过测定第一级的分离膜组件的运转初期及2000小时时的通水压力差(MPa)、透过水量(1/分钟)以及透过水的导电率(mS/m)来进行。此外，2000小时之后，将第一级的反渗透膜组件解体，观察原水流路内的浑浊物质的附着情况。此外，第一级的分离膜组件的各测定值的结果示于表8，第一级的分离膜组件中的原水流路(分离膜元件内的原水隔离件存在的部分)的目视观察结果示于表9。此外，表8及表9中的实施例8～12及比较例3～5结果也一样。
(运转条件)
按照表3所示的工序表，进行各个阀的开闭，以表3的No.1～No.16作为一个循环，重复进行该循环。透过处理条件(采水样A及B)，是操作压力0.75MPa、浓缩水流量(最终级)2.7m3/小时、水温25℃、原水pH7.0。此外，冲洗条件(冲洗A1、A2、B1及B2)，是冲洗水流量8.0m3/小时、水温25℃。
表3
| No. | 工序 | 保持时间 | a3 | b3 | c3 | d3 | e3 | f | g | H | i | J | K | m |
| 1 | 采水样A | 12小时 | ■ | ▲ | ■ | ■ | ▲ | ■ | ||||||
| 2 | 释放压力A | 10秒 | ■ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | |||||
| 3 | 冲洗B1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | |||||||||
| 4 | 冲洗B2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||
| 5 | 冲洗A1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | |||||||||
| 6 | 冲洗A2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||
| 7 | 冲洗B1 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | |||||||||
| 8 | 冲洗B2 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||
| 9 | 采水样B | 12小时 | ■ | ▲ | ■ | ■ | ▲ | ■ | ||||||
| 10 | 释放压力 | 10秒 | ■ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | |||||
| 11 | 冲洗A1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | |||||||||
| 12 | 冲洗A2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||
| 13 | 冲洗B1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | |||||||||
| 14 | 冲洗B2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||
| 15 | 冲洗A1 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | |||||||||
| 16 | 冲洗A2 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | ■ |
(注)空格：阀全闭，■：阀全开，▲：以成为适当压力的方式打开阀
实施例8
在实施例7的每次冲洗A1、A2、B1及B2时，以原水和空气的体积比为1∶1的方式混入空气，除此之外，以和实施例7同样的运转方法，进行2000小时的耐久运转。分离膜组件的性能评价结果示于表8及表9。
实施例9
在原水处理中，代替温度25℃的原水的连续供应，在进行23小时的25℃的原水的供应之后，供应1小时的50℃的原水，并进行重复，断续地进行供应，除此之外，以和实施例7同样的运转方法，进行2000小时的耐久运转。50℃的原水是通过将25℃的原水用加热器加热获得的。分离膜组件的性能评价结果示于表8及表9。
实施例10
在原水处理中，代替pH7.0的原水，使用pH4.0的原水，除此之外，以和实施例7同样的运转方法，进行2000小时的耐久运转。pH4.0的原水是通过对pH7.0的原水添加盐酸调制成的。分离膜组件的性能评价结果示于表8及表9。
实施例11
在浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水中添加50mg/l的分散剂“hypersperse MSI300”(ARGO SCIENTIFIC公司制)，除此之外，以和实施例7同样的运转方法，进行2000小时的耐久运转。分离膜组件的性能评价结果示于表8及表9。
比较例3
在前级配置以前处理为目的的公知的超滤过滤膜装置，只进行表4的采水样工序，除此之外，与实施例7同样的方法进行。即，用前处理装置，处理浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，将该处理水用现有技术中市售的分离膜组件连接成两级的多级式分离膜装置进一步进行通常的处理。其结果示于表8及表9。
表4
| No. | 工序 | 保持时间 | a3 | b3 | c3 | d3 | e3 | f | g | h | i | j | k | M |
| 1 | 采水样 | 2000小时 | ■ | ▲ | ■ | ■ | ▲ | ■ |
(注)空格：阀全闭，■：阀全开，▲：以成为适当压力的方式打开阀
比较例4
除变更为下述运转条件之外，用和实施例7相同的方法进行。即，不用前处理装置进行处理，将浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，直接用将现有技术的市售的分离膜组件连接成的两级的多级式分离膜装置进行通常的处理。其结果示于表8及表9。此外，在比较例4中，在800小时时，通水压力差极度上升，不能获得透过水，所以，在该时刻停止运转。
(运转条件)
在操作压力为0.75Mpa、浓缩水流量2.7m3/小时、水温为25℃、原水为pH7.0的条件下进行。此外，按照表5的工序，进行各阀的开闭，将No.1及2作为一个循环，进行重复。
表5
| No. | 工序 | 保持时间 | a3 | b3 | c3 | d3 | e3 | f | g | h | i | j | k | m |
| 1 | 采水样 | 8小时 | ■ | ▲ | ■ | ■ | ▲ | ■ | ||||||
| 2 | 冲洗 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ |
(注)空格：阀全闭，■：阀全开，▲：以成为适当压力的方式打开阀
实施例12
用图3所示的流程的多级式分离膜装置处理浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水，在下述运转条件下进行2000小时的耐久运转。分离膜组件的性能评价通过测定第一级的分离膜组件20a的运转初期级2000小时时的通水压力差(MPa)、透过水量(1/分钟)以及透过水的导电率(mS/m)来进行。此外，在2000小时后，将第一级的分离膜组件20a解体，观察原水流量内的浑浊物质的附着状况。测定值的结果示于表8，原水流量的目视观察结果示于表9。
(运转条件)
按照表6的工序表进行各阀的开闭，将表6中的工序No.1～No.16作为一个循环，反复进行该循环。透过处理条件(采水样A级B)为，操作压力0.75MPa，浓缩水流量(最后一级)4.4m3/小时，水温25℃，原水pH7.0，冲洗条件(冲洗A1、A2、B1及B2)是，冲洗水流量为8.0m3/小时，水温25℃。
表6
| No. | 工序 | 保持时间 | a1 | a2 | B1 | b2 | c1 | c2 | d1 | d2 | E1 | e2 | f | G | h | i | j | k | m |
| 1 | 采水样A | 12小时 | ■ | ■ | ▲ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | ||||||||
| 2 | 释放压力A | 10秒 | ■ | ■ | ▲ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | |||||||
| 3 | 冲洗B1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||||||
| 4 | 冲洗B2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | |||||||||||
| 5 | 冲洗A1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||||||
| 6 | 冲洗A2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | |||||||||||
| 7 | 冲洗B1 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||||||
| 8 | 冲洗B2 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | |||||||||||
| 9 | 采水样B | 12小时 | ■ | ■ | ▲ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | ||||||||
| 10 | 释放压力B | 10秒 | ■ | ■ | ▲ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | |||||||
| 11 | 冲洗A1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||||||
| 12 | 冲洗A2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | |||||||||||
| 13 | 冲洗B1 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||||||
| 14 | 冲洗B2 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | |||||||||||
| 15 | 冲洗A1 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||||||||||||
| 16 | 冲洗A2 | 30秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ |
(注)空格：阀全闭，■：阀全开，▲：以成为适当压力的方式打开阀
比较例5
除改变为下述运转条件之外，用和实施例12同样的方法进行。即，不用前处理装置，直接利用将现有技术中的市售的分离膜组件、前级两个、后级一个连接起来构成的多级式分离膜装置，对浑浊度为2度、导电率为20mS/m的工业用水进行通常的处理。其结果示于表8和表9。此外，在该比较例5中，在到800小时时，通水压力差极度上升，不能获得透过水，所以，在该时刻停止运转。
(运转条件)
在操作压力为0.75MPa、浓缩水流量为4.4m3/小时、水温为25℃、原水为pH7.0的条件下进行。此外，按照表7的工序，进行各阀的开闭，以工序No.1及2为一个循环，重复进行。
表7
| No. | 工序 | 保持时间 | a1 | a2 | b1 | b2 | c1 | c2 | d1 | d2 | e1 | e2 | f | g | h | i | j | k | m |
| 1 | 采水样 | 8小时 | ■ | ■ | ▲ | ▲ | ■ | ■ | ■ | ▲ | ■ | ||||||||
| 2 | 冲洗 | 60秒 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ |
(注)空格：阀全闭，■：阀全开，▲：以成为适当压力的方式打开阀
表8
| 通水压力差[Mpa] | 透过水量[1/分钟] | 透过水导电率[mS/m] | ||||
| 运转初期 | 2000hr | 运转初期 | 2000hr | 运转初期 | 2000hr | |
| 实施例7 | 0.020 | 0.035 | 20 | 15 | 0.30 | 0.45 |
| 实施例8 | 0.020 | 0.031 | 20 | 16 | 0.30 | 0.42 |
| 实施例9 | 0.020 | 0.035 | 20 | 17 | 0.30 | 0.39 |
| 实施例10 | 0.020 | 0.035 | 20 | 17 | 0.30 | 0.39 |
| 实施例11 | 0.020 | 0.033 | 20 | 18 | 0.30 | 0.38 |
| 实施例12 | 0.020 | 0.035 | 20 | 15 | 0.03 | 0.45 |
| 比较例3 | 0.020 | 0.022 | 20 | 20 | 0.30 | 0.30 |
| 比较例4 | 0.020 | - | 20 | - | 0.30 | - |
| 比较例5 | 0.020 | - | 20 | - | 0.30 | - |
表9
| 2000hr后的原水流路的目视观察结果 | |
| 实施例7 | 附着少量的浑浊物质 |
| 实施例8 | 附着少量的浑浊物质 |
| 实施例9 | 附着非常少量的浑浊物质 |
| 实施例10 | 附着非常少量的浑浊物质 |
| 实施例11 | 附着非常少量的浑浊物质 |
| 实施例12 | 附着少量的浑浊物质 |
| 比较例3 | 几乎不附着浑浊物质 |
| 比较例4 | 附着浑浊物质，完全将原水流路闭塞 |
| 比较例5 | 附着浑浊物质，完全将原水流路闭塞 |
在利用一级的分离膜装置的实施例1～6及利用多级式分离膜装置的实施例7～12中，2000小时后，通水压力差基本上不上升，透过水量也不下降，透过水的水质高。在2000小时后的性能评价中，比较例1显示出不比实施例1～6逊色的结果，比较例3显示出不比实施例7～12逊色的结果，但它们设置前处理装置，需要另外的设置场所和设置成本。从而，实施例1～5的比较对象是比较例2，实施例7～11的比较对象是比较例4，实施例12的比较对象是比较例5，比较例2、4及5，均在约800小时时透过水量变成零，浑浊物质的附着十分严重。实施例6的比较对象是比较例1，实施例6显示出非常优异的性能，而且成本低廉。
产业上的可利用性
根据本发明的分离膜组件的运转方法，能够容易地剥离、可靠地除去蓄积在原水隔离件的交点部分上的浑浊物质。此外，在低压或超低压用反渗透膜组件中引起的冲洗流量降低的问题也不存在，同时，具有利用刚刚关闭透过水侧的阀之后发生的背压、使堆积在膜面上的污染物质的固结松弛的效果，可以进一步提高冲洗的效果。此外，由于通过消除原水供应侧的压力，消除此前为止推压膜面的压力，所以，会使膜有所放松，可以松弛蓄积在膜面及原水隔离件上的浑浊物质的固结。根据本发明的分离膜装置，利用简单的装置能够可靠地实施前述运转方法。
Claims (2)
1、一种分离膜组件的运转方法，该分离膜组件安装有将袋状的分离膜和原水隔离件一起卷绕到透过水集水管的外周面上而构成的螺旋型薄膜元件，其特征在于，将该分离膜组件的原水的流动方向定期或不定期地向相反方向变更，当前述原水的流动方向变更时，从两个方向交替地进行多次冲洗，当进行前述冲洗时，将透过水侧的阀完全关闭。
2、一种分离膜组件的运转方法，该分离膜组件是两级或两级以上的多级式分离膜组件，将安装有1个或并列配置的2个或2个以上的螺旋型薄膜元件的前级的分离膜组件或分离膜组件组的中间浓缩水，依次供应给安装有1个或并列配置的2个或2个以上的螺旋型薄膜元件的后级的分离膜组件或分离膜组件组，其特征在于，将该分离膜组件的原水的流动方向定期或不定期地向相反方向变更，当前述原水的流动方向变更时，从两个方向交替地进行多次冲洗，当进行前述冲洗时，透过水侧的阀完全关闭。
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