JP2002119965A - 逆浸透膜の洗浄方法および超純水の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】逆浸透膜による一次純水を製造する装置におい
て、極めて効率的に、逆浸透膜表面の目詰まりを除去す
ることが可能な逆浸透膜の洗浄方法を提供する。 【解決手段】逆浸透膜により隔てられた一方の室に給水
を導入すると共に該一方の室から濃縮水を排出し、他方
の室から透過水を取り出すようにした膜分離装置であっ
て、かつ逆浸透膜洗浄を行う洗浄手段を備えた膜分離装
置において、排出系の流路のフラッシング用のバルブ径
およびこれに接続する配管径を大きくすることによっ
て、排出水（濃縮水＋フラッシング水）の量を多くし、
かつ排出水量：W1と透過水量：W2のW1/W2比が７〜１０
の範囲になるように、給水を行って逆浸透膜をフラッシ
ング洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は逆浸透膜による純水製造を
行う装置において、逆浸透膜を効率よく洗浄する方法に
関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】従来、純水製造を行う装置におい
ては、逆浸透膜を使用することが知られている。この方
法は、浸透膜原理を用いて、原水を、加圧下（１〜７Ｍ
Ｐa）で、逆浸透膜に透過させることによって、原水中
の無機イオン、有機物、コロイドや微粒子等の汚染物質
を除去し、比抵抗が数十万Ωcmまで、水の純度を高めて
いる。こうして製造された一次純水は、さらにイオン交
換樹脂処理、紫外線殺菌処理、限外濾過膜による処理な
どが施され、不純物の極めて少ない超純水が製造され
る。

【０００３】このような逆浸透膜を使用して一次純水を
製造するに際して、透過水（逆浸透膜を透過し汚染物質
を除去された水）と濃縮水（逆浸透膜を透過しないで汚
染物質を含みながら排水される水）の流量比率を透過水
／濃縮水＝４０／６０〜５０／５０で、かつ採水率（透
過水量／原水供給量）を４０〜５０％、イオン除去率を
９０％以上なるように運転される。

【０００４】なおイオン除去率とは、下記一般式(1)で
表される。 イオン除去率(%)＝[(原水電導度−透過水電導度)／原水電導度]×100…(1) （式中、電導度（μＳ/cm）は比抵抗値（ＭΩcm）の逆
数である。また、超純水の電導度（理論値）は１８．２
ＭΩcm（１．８２×１０⁷Ωcm）である） ところで、このような逆浸透膜を使用していると、水中
に含まれる不純物が逆浸透膜表面に沈積し、このため逆
浸透膜の目詰まりを引き起こしたり、採水率が低下した
り、さらには純水の製造効率が低下するという問題点が
あった。また、逆浸透膜が目詰まりした状態で、圧力を
上げるなどして採水率を高めると、却って透過水の純度
が低下するという問題点もあった。

【０００５】このため、逆浸透膜は、定期的に、クエン
酸、シュウ酸によって洗浄されていたが、これらの洗浄
では、逆浸透膜表面に強固に沈積した不純物の除去が不
充分であり、さらには、逆浸透膜自体が損傷してしまう
ことがあり、その結果、イオン除去率が低下してしまう
ことがあった。そこで逆浸透膜を洗浄する方法として
は、高圧水流で逆浸透膜をフラッシングする方法が提案
されている（特開昭57-71607号公報参照）。この方法で
は、逆浸透膜を２０時間以上、水中に浸漬した後、圧力
２〜４kg/cm²の圧水でフラッシングし、濃度１０〜３０
％の次亜塩素酸ソーダ水溶液で洗浄し、さらに圧水でフ
ラッシングし、水中に浸漬し、その後、界面活性剤水溶
液で洗浄している。

【０００６】しかしながら、この特開昭57-71607号公報
に記載の方法では、逆浸透膜分離装置を一旦停止し、濃
厚な薬品で化学洗浄したり、あるいは長時間の洗浄時間
を要するなど効率が悪い、また逆浸透膜にダメージを与
え逆浸透膜の性能が劣化するなどの問題があった。ま
た、特開平5-57159号公報では、給水または濃縮水の一
部を分取してそのろ過速度を検出するろ過速度検出手段
を有し、該ろ過速度検出手段により検出されたろ過速度
が所定値以下である場合に逆浸透膜を洗浄している。

【０００７】しかしながら、特開平5-57159号公報に記
載の方法では逆浸透膜が目詰まりするまで、逆浸透膜を
洗浄しないため、逆浸透膜に堆積した汚染物は、落とし
難い状態になっており、膜洗浄は充分にできないという
問題があった。このような情況のもと、本発明者らは、
前記問題点を解決すべく鋭意検討したところ、逆浸透膜
の洗浄時に排出水を多くして排出水量：W1/透過水量：W
2比が７〜１０の範囲になるように、給水を行って、逆
浸透膜を高流量フラッシング洗浄することによって、か
つ逆浸透膜の汚れが初期のうちに短い間隔で洗浄するこ
とによって、極めて効率的に、逆浸透膜表面の目詰まり
を除去でき、次亜塩素酸ソーダ水溶液、界面活性剤水溶
液、クエン酸、シュウ酸などによる定期洗浄の間隔を長
くできることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、逆浸透膜による一次純水を製
造する装置において、極めて効率的に、逆浸透膜表面の
目詰まりを除去することが可能な逆浸透膜の洗浄方法を
提供することを目的としている。

【０００９】

【発明の概要】本発明に係る逆浸透膜の洗浄方法は、逆
浸透膜により隔てられた一方の室に給水を導入すると共
に該一方の室から濃縮水を排出し、他方の室から透過水
を取り出すようにした膜分離装であって、かつ、逆浸透
膜洗浄を行う洗浄手段を備えた膜分離装置において、排
出系の流路のフラッシング用のバルブ径およびこれに接
続する配管径を大きくすることによって、排出水（濃縮
水＋フラッシング水）の量を多くし、かつ排出水量（W
1）と透過水量（W2）の比W1/W2が７〜１０の範囲になる
ように、給水を行って逆浸透膜をフラッシング洗浄する
ことを特徴としている。

【００１０】このような洗浄方法では、膜分離装置の運
転を停止することなく、運転しながら所定の間隔で、逆
浸透膜のフラッシング洗浄することが好ましい。本発明
によると、原水中の汚染物質が逆浸透膜面に付着した初
期に膜洗浄を行うことになるため、簡易な洗浄で汚染物
質を膜から剥離させることができ、逆浸透膜の寿命を長
くすることができる。

【００１１】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る逆浸透膜の洗
浄方法について具体的に説明する。 ［逆浸透膜の洗浄方法］本発明に係る逆浸透膜の洗浄方
法は、逆浸透膜により隔てられた一方の室に給水を導入
すると共に該一方の室から濃縮水を排出し、他方の室か
ら透過水を取り出すようにした膜分離装置であって、か
つ逆浸透膜洗浄を行う洗浄手段を備えた膜分離装置にお
いて、排出系の流路のフラッシング用のバルブ径および
これに接続する配管径を大きくすることによって、排出
水（濃縮水＋フラッシング水）の量を多くし、かつ排出
水量（W1）と透過水量（W2）の比W1/W2が７〜１０の範
囲になるように、給水を行って逆浸透膜をフラッシング
洗浄することを特徴としている。

【００１２】このように高流量の給水を行ってフラッシ
ング洗浄すると、逆浸透膜の汚れが初期のうちに短い間
隔で洗浄することができる。第１図は本発明で使用され
る逆浸透膜分離装置の一実施例を示す概略系統図であ
る。第１図において、逆浸透膜分離装置１は、その内部
に逆浸透膜２が設置され、給水室３と透過水室４とが形
成されている。給水（原水）は、給水配管５により給水
室３に導入され逆浸透膜２を透過した透過水は、透過水
室４から透過水配管７を経て取り出される。逆浸透膜に
よって透過されなかった原水は、濃縮水配管６により、
濃縮水として、排出される。濃縮水配管６には、フラッ
シング洗浄を行なうための弁８が設置される。

【００１３】超純水製造時には、逆浸透膜分離装置１
は、１〜７ＭＰａの加圧下で操作される。このため、通
常、逆浸透膜分離装置は、耐圧構造となっている。逆浸
透膜２のモジュールとしては、スパイラル型、ホローフ
ァイバー型、チューブ型のもののいずれであってもよ
い。スパイラル型のモジュールとしては、平膜状の逆浸
透膜を貼り合わせて袋状にしたものを、渦巻き状に捲回
して圧力容器に充填したものであり、透過水は、袋内部
に向かって透過する。

【００１４】ホロファイバー型のモジュールとしては、
外径１００μｍ程度の中空繊維状の逆浸透膜を、数十万
〜数百万本束ねて圧力容器内に充填したものであり、透
過水は、外部から繊維の中空部に向かって透過する。チ
ューブ型のモジュールとしては、内径数mmの多孔質の耐
圧管内に逆浸透膜を装着したものであり、透過水は、耐
圧管内に向かって透過する。

【００１５】このような逆浸透膜としては、セルロース
系逆浸透膜、合成高分子系逆浸透膜が挙げられる。セル
ロース系逆浸透膜は、給水中に含まれる塩素に対する耐
性が高く、安価であるという特性を有しているものの、
酸・アルカリによる加水分解によって膜が劣化しやす
く、また脱塩率（塩の除去率）が低いので高純度の透過
水を得ることができず、また使用可能なｐＨ範囲が３〜
９と狭く、また使用できる温度域が狭い（０〜３５℃）
上に、膜の圧密化が起こり耐用年数が短いという欠点が
ある。

【００１６】これに対して、合成高分子系逆浸透膜は、
耐塩素性に若干劣るものの、加水分解に対する耐性が高
く、しかも安定でかつ膜の寿命が長く、さらに脱塩率
（塩の除去率）が高く、かつ高純度の透過水を得ること
ができるとともに、機械的耐久性が高く、耐用年数が長
く、さらには使用可能なｐＨ範囲が２〜１１と広く、ま
た広い温度範囲（０〜４５℃）でできるという特性を有
している。

【００１７】本発明では、特に合成高分子系逆浸透膜が
好ましく、たとえば、合成高分子系のスパイラル型逆浸
透膜として、ＮＴＲ−７１００、ＮＴＲ−ＨＦ、ＮＴＲ
−ＳＲ、ＮＴＲ−ＨＲ、ＮＴＲ−ＵＰ（以上、日東電工
製）、ＢＷ３０−４０４０（フィルムテック製）、ＳＵ
−７１０、ＳＵ−７２０（以上、東レ製）などが使用さ
れる。

【００１８】通常このような逆浸透膜を使用した逆浸透
膜分離装置では、給水として、凝集剤によって固形分を
沈殿除去したのち、活性炭処理、軟水器処理したもの
（原水）が使用される。原水を処理する際には、透過水
と濃縮水の流量比率を透過水／濃縮水＝４０／６０〜５
０／５０で、かつ採水率（透過水量／原水供給量）を４
０〜５０％、イオン除去率を９０％以上なるように運転
される。

【００１９】このとき、フラッシング水用の弁８は閉じ
ており、フラッシング水は存在せず、排出水量（すなわ
ち濃縮水）W1／透過水量W2の比率が０．６〜１の範囲に
あることが望ましい。本発明に係る逆浸透膜の洗浄方法
では、このような逆浸透膜の洗浄する際に、弁８を開け
て、フラッシング水が配管10に流れるようにして所定の
間隔、具体的には１〜５時間の間隔でフラッシング洗浄
する。

【００２０】フラッシング洗浄する際には、濃縮水とフ
ラッシング水を合わせた排出水の水量（W1）とし、透過
水の水量を（W2）として、比W1/W2が７〜１０、好まし
くは８〜９の範囲になるように、給水を供給する。具体
的な排出水の水量および透過水の水量は、使用される逆
浸透膜装置の大きさによるものの、たとえば２８ｍ²の
処理面積を有する逆浸透膜を２本使用する場合、通常、
排出水量は４０００〜５０００リットル／時間、好まし
くは４５００〜５０００リットル／時間であり、透過水
量は５００〜７００リットル／時間、好ましくは５００
〜６００リットル／時間であることが望ましい。

【００２１】本発明では、フラッシング時に、このよう
な多量の排出水を排出するために、排出系の流路を大き
くしている。排出系の流路を大きくするには、たとえば
配管１０として、内径の太いものが使用される。なお、
従来の配管では７〜１２mm程度の内径のものが使用され
ていたが、本発明では従来の配管に比べ１．５〜３倍、
好ましくは２〜３倍の内径のものが使用される。

【００２２】また、フラッシング時の圧力は、０．３〜
１．５ＭＰａ、好ましくは０．５〜１．０ＭＰａの範囲
にあることが望ましい。フラッシングを行う間隔として
は、通常１〜３時間、好ましくは１〜２時間に一回であ
ることが望ましい。フラッシング時間としては、通常２
〜１０分、好ましくは２〜５分の範囲にあることが望ま
しい。

【００２３】このようにすれば、逆浸透膜表面に沈積し
た不純物が初期のうちにフラッシング水によって剥離さ
れ、効率よく洗浄することができる。このため、従来に
比べて、逆浸透膜を長期間交換せずに使用することがで
きるので、処理効率を高めることができるとともに、逆
浸透膜交換に伴う経済性の低下を抑制できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、極めて効率的に、逆浸
透膜表面の目詰まりを除去でき、このため、一次純水の
製造効率を高めることができるとともに、逆浸透膜交換
に伴う経済性の低下を抑制できる。またこのように洗浄
した逆浸透膜を使用すると、極めて長期間高純度の一次
純水を効率よく製造することができるとともに、逆浸透
膜の耐用期間が長くなるので経済性に優れている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものでな
い。

【００２６】

【実施例１】逆浸透膜分離装置の運転 第１図に示される、内部に逆浸透膜２が設置され、給水
室３と透過水室４とが形成されている装置に、給水配管
５により原水を給水室３に導入し、排出水を、排出水配
管６により排出し、分離膜２を透過した透過水は、透過
水室４から透過水配管７を経て取り出した。

【００２７】逆浸透膜分離装置運転の主な条件は次の通
りである。 原水：電導度が８０〜１２０μＳ/cmの水道水 逆浸透膜：ＮＴＲ−７５９ＨＲ 日東電工社 合成高分
子系８インチスパイラル型）２本 運転圧力：１．０ＭＰａ 原水供給量：３０００リットル／ｈｒ 濃縮水量：１５００〜１６５０リットル／ｈｒ 透過水量：１３５０〜１５００リットル／ｈｒ 採水率（透過水量／原水供給量）：４５〜５０％ 透過水電導度：１〜５μＳ/cm イオン除去率９７．５％ このようにして、逆浸透膜分離装置から透過水（一次純
水）を得た。なお透過水（一次純水）を採水中は、フラ
ッシング洗浄を行なうための弁８は閉じている。

【００２８】フラッシング洗浄 逆浸透膜分離装置の連続運転を行いながら、自動制御で
定期的に逆浸透膜をフラッシング洗浄を行った。フラッ
シングは２時間毎に５分間、弁８を開けて行った。この
時フラッシング洗浄条件は、透過水量５００〜６００リ
ットル／ｈｒ、排出水量（濃縮水量＋フラッシング水
量）を４８００〜５０００リットル／ｈｒ、排出水量／
透過水量＝８〜９に設定した。

【００２９】上記した方法で得られる透過水（一次純
水）は、８０００時間経過後であっても電導度１〜５μ
Ｓの純度で、採水率は４５〜５０％と高く、イオン除去
率は９７．５％であった。

【００３０】

【比較例１】実施例１において、フラッシング洗浄条件
を、透過水量６００〜７００リットル／ｈｒ、排出水量
（濃縮水量＋フラッシング水量）を２２００〜２４００
リットル／ｈｒ、排出水量／透過水量＝３〜４に設定し
た以外は実施例と同様にして逆浸透膜分離装置を運転し
た。

【００３１】その結果、徐々にイオン除去率が低下し、
１０００時間後にはイオン除去率は９０％以下に低下し
た。この時点では採水率を４０％に下げないと、イオン
除去率を一次純水の採水基準である９０％以上に高める
ことができず、しかも逆浸透膜をクエン酸やシュウ酸に
よる定期洗浄を行っても、逆浸透膜の性能は回復せず、
その後もイオン除去率は低下し続けた。

【００３２】このことから、本発明に係る洗浄方法で逆
浸透膜を洗浄すれば、逆浸透膜表面の目詰まりを効率良
く除去できるとともに、長時間安定して一次純水を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、逆浸透膜分離装置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１………逆浸透膜分離装置 ２………逆浸透膜 ３………給水室 ４………透過水室 ５………給水配管 ６………排出水配管 ７………透過水配管 ８………弁 ９………弁駆動装置 １０………配管 １１………濃縮水配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野 口 睦 郎 宮城県仙台市青葉区芋沢字大竹新田10番地 ２号 三徳化学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA03 HA01 HA21 HA61 KC02 KC20 KD04 KD15 KD16 KD24 KE02Q KE02R KE03Q KE03R KE06Q KE06R KE15Q KE15R KE16Q KE16R KE19Q KE19R MA01 MA03 MA33 MC11 PC02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】逆浸透膜により隔てられた一方の室に給水
   を導入すると共に該一方の室から濃縮水を排出し、他方
   の室から透過水を取り出すようにした膜分離装置であっ
   て、かつ逆浸透膜洗浄を行う洗浄手段を備えた膜分離装
   置において、 排出系の流路のフラッシング用のバルブ径およびこれに
   接続する配管径を大きくすることによって、排出水（濃
   縮水＋フラッシング水）の量を多くし、かつ排出水量：
   W1と透過水量：W2とのW1/W2比が７〜１０の範囲になる
   ように、給水を行って逆浸透膜をフラッシング洗浄する
   ことを特徴とする逆浸透膜の洗浄方法。
2. 【請求項２】膜分離装置の運転を停止することなく、運
   転しながら所定の間隔で、逆浸透膜のフラッシング洗浄
   することを特徴とする請求項１に記載の逆浸透膜の洗浄
   方法。