JP2004261724A - Method for operating multistage separation membrane module and multistage separation membrane apparatus - Google Patents
Method for operating multistage separation membrane module and multistage separation membrane apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004261724A JP2004261724A JP2003055284A JP2003055284A JP2004261724A JP 2004261724 A JP2004261724 A JP 2004261724A JP 2003055284 A JP2003055284 A JP 2003055284A JP 2003055284 A JP2003055284 A JP 2003055284A JP 2004261724 A JP2004261724 A JP 2004261724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separation membrane
- membrane module
- raw water
- water
- flushing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパイラル型膜エレメントに巻回された原水スペーサーに蓄積した濁質を効率よく除去する多段式分離膜モジュールの運転方法及び多段式分離膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海水の淡水化や、超純水、各種製造プロセス用水を得る方法として、逆浸透膜（ＲＯ膜）やナノ濾過膜（ＮＦ膜）を透過膜とするスパイラル型膜エレメントを用い、原水中からイオン成分や低分子成分を分離する方法が知られている。また低分子ないし高分子成分を分離したり、低分子成分ないし高分子成分の内、高分子成分のみを分離したりする限外濾過法や、微粒子を分離したりする精密濾過法においてもスパイラル型膜エレメントが用いられている。図６に例示されるように、従来から使用されているスパイラル型膜エレメントの一例は、透過水スペーサー６２の両面に逆浸透膜６１を重ね合わせて３辺を接着することにより袋状膜６３を形成し、該袋状膜６３の開口部を透過水集水管６４に取り付け、網状の原水スペーサー６５と共に、透過水集水管６４の外周面にスパイラル状に巻回することにより構成されている。そして、原水６６はスパイラル型膜エレメント６０の一方の端面側６９ａから供給され、原水スペーサー６５に沿って流れ、スパイラル型膜エレメント６０の他方の端面側６９ｂから濃縮水６８として排出される。原水６６は原水スペーサー６５に沿って流れる過程で、逆浸透膜６１を透過して透過水６７となり、この透過水６７は透過水スペーサー６２に沿って透過水集水管６４の内部に流れ込み、透過水集水管６４の端部から排出される。このように、巻回された袋状膜６３間に配設される原水スペーサー６５により原水経路が形成されることになる。
【０００３】
また、従来より、前記スパイラル型膜エレメントを装着する分離膜モジュールを１段当たり１基又は２基以上並列に配置した分離膜装置群を、２段以上連ねた多段式分離膜装置が、水の回収率及び水の処理量の向上を目的に使用されている。例えば図７の多段式分離膜装置７０において、ポンプ７１より供給された原水は、原水供給主配管７２、原水供給分岐配管７３ａ及び７３ｂを通り、並列に配置された１段目の分離膜モジュール７４ａ及び７４ｂで処理され、透過水流出配管７６ａ及び７６ｂより透過水を、濃縮水流出配管７５ａ及び７５ｂより濃縮水を得る。分離膜モジュール７４ａ及び７４ｂから流出する当該濃縮水は濃縮水集水配管７７ａ及び７７ｂで集水され、中間濃縮水供給主配管（後段の原水供給主配管）７８から２段目の分離膜モジュール７９に通水される。そして、透過水流出配管８１から透過水を、濃縮水流出配管８０から濃縮水を得る。このように、前段で得た中間濃縮水を後段の分離膜モジュールの供給水として処理することにより、水の回収率を向上させ、また１段当たり複数の分離膜モジュールを並列に配置することにより水の処理量を増やすことが行われている。
【０００４】
前記逆浸透膜スパイラル型エレメントを用いて海水の淡水化や、超純水、各種製造プロセス用水を得る場合、通常、原水の濁質などを除去する目的で前処理が行われている。この前処理を行うのは、逆浸透膜スパイラル型エレメントの原水スペーサーの厚みは、原水流路を確保しつつできる限り原水と逆浸透膜との接触面積を大きくとるため通常１ｍｍ以下と薄く、濁質が原水流路にある原水スペーサーに蓄積され、原水流路を閉塞し易い構造となっており、従って、予め原水中の濁質を除去して濁質蓄積による通水差圧の上昇や透過水量、透過水質の低下を回避し、長期間に亘り安定な運転を行うためである。このような除濁目的で用いられる前処理装置は、例えば、凝集沈殿処理、濾過処理又は膜処理などの各装置を含むものであり、これらの設置は、設置コストや運転コストを上昇させると共に、大きな設置面積を必要とするなどの問題を有していた。
【０００５】
ところで、スパイラル型膜エレメントを装着する分離膜モジュールに対する前処理装置が省略できれば、工業用水や水道水が前処理なしで逆浸透膜モジュールに供給でき、システムの簡略化、設置面積の低減、低コスト化が可能となり、産業上の利用価値は極めて高いものとなる。従って、濁質が蓄積し難い構造を有する原水スペーサーが開発されるか、あるいは原水スペーサーに濁質が蓄積したとしても、運転方法の変更やフラッシングなどで濁質が除去できれば、極めて有用な技術となる。特に運転方法の変更やフラッシング等で濁質を除去する方法は、従来のスパイラル型膜エレメントをそのまま使用可能な場合がある点で好ましいものである。
【０００６】
特開平１１―１０４６３６号公報には、加圧した気液二層流を通常の原水の流れに対して逆方向の流れで供給して逆浸透膜モジュールを逆洗フラッシングする方法が開示されている。しかし、この逆洗フラッシングは、中空糸型逆浸透膜モジュールの該中空糸膜面に付着した濁質の除去であり、スパイラル型逆浸透膜モジュールの原水スペーサーに付着した濁質の除去ではない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、多段式分離膜モジュールのスパイラル型膜エレメントに巻回された原水スペーサーに蓄積した濁質を、効率よく除去することができる多段式分離膜モジュールの運転方法及び多段式分離膜装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を原水スペーサーと共に巻回してなるスパイラル型膜エレメントを装着する分離膜モジュールにおいて、原水中の濁質が蓄積するのは原水スペーサーの線材が交差する交点部分であること、分離膜モジュールの運転時に、原水の流れ方向を定期又は不定期に反対方向へ変更しながら運転することにより、原水スペーサーに蓄積した濁質の除去が容易に行なえること、原水の流れ方向変更時に、フラッシングを複数回行なうことで、濁質の除去効果が更に増大すること、分離膜モジュールの運転方法において、フラッシングを適宜行なうと共に、毎回行なうフラッシングの、最初に行なうフラッシングは、その直前まで流れていた原水の流れ方向と逆方向に行なうことで、濁質の除去が更に一層増大すること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明（１）は、１基又は２基以上並列配置されたスパイラル型膜エレメントを装着する前段の分離膜モジュール又は分離膜モジュール群の中間濃縮水が、１基又は２基以上並列配置されたスパイラル型膜エレメントを装着する後段の分離膜モジュール又は分離膜モジュール群に順次供給される２段以上の多段式分離膜モジュールの運転方法であって、該分離膜モジュールの被処理水の流れ方向を、定期又は不定期に反対方向へ変更する多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、原水スペーサーの交点部分に蓄積した濁質は容易に剥がされ除去される。
【００１０】
また、本発明（２）は、前記原水の流れ方向変更時に、両方向から交互に複数回のフラッシングを行う前記多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、原水スペーサーの交点部分に蓄積した濁質を確実に除去できる。
【００１１】
また、本発明（３）は、毎回のフラッシングの最初に行なうフラッシングは、直前まで流れていた原水の流れ方向と逆方向に行なう前記多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、原水スペーサーの交点部分に蓄積した濁質を最初のフラッシングで効率よく剥がすことができ、除去が容易になる。
【００１２】
また、本発明（４）は、１基又は２基以上並列配置されたスパイラル型膜エレメントを装着する前段の分離膜モジュール又は分離膜モジュール群の中間濃縮水が、１基又は２基以上並列配置されたスパイラル型膜エレメントを装着する後段の分離膜モジュール又は分離膜モジュール群に順次供給される２段以上の多段式分離膜モジュールの運転方法であって、該運転方法が途中に１回又は複数回のフラッシングを含み、該フラッシングの最初に行うフラッシングは、直前までに流れていた被処理水の流れ方向と逆方向に行う多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記発明（３）と同様の効果を奏する。
【００１３】
また、本発明（５）は、前記フラッシング時に、透過水側の弁を全閉とする前記多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。透過水側の弁が開いていると、高圧用分離膜モジュールの場合、フラッシング圧力程度ではフラッシング液である原水が透過することはないが、低圧又は超低圧用分離膜モジュールでは、透過してしまい、フラッシング流量が低減し、且つ水質の低下した水が透過するという問題がある。また、透過水側の弁を閉じた直後に発生する背圧により膜面に堆積した汚染物質を浮遊させる効果もあり、フラッシングの効果を一層高めることができる。
【００１４】
また、本発明（６）は、前記フラッシングを行なう前に、原水供給側の圧力を抜く前記多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。原水供給側の圧力を抜くことで、それまで膜面を押さえ付けていた圧力が抜けるため、膜が若干緩み、膜面及び原水スペーサーに蓄積する濁質の圧密を緩和させることができる。
【００１５】
また、本発明（７）は、前記フラッシングを各段の分離膜モジュール毎又は分離膜モジュール群毎に分けて行う前記多段式分離膜モジュールの運転方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、前段のスパイラル型膜エレメントから剥離した濁質が後段のスパイラル型膜エレメントに流れ込み、汚染するのを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明（８）は、前段の分離膜装置又は分離膜装置群の分離膜モジュールから得られる中間濃縮水が、後段の分離膜装置又は分離膜装置群の分離膜モジュールに順次供給される２段以上の多段式分離膜装置であって、該分離膜装置又は分離膜装置群を構成する分離膜装置が、第１弁に接続する原水供給第１配管と、第１弁と分離膜モジュールとを接続する原水供給第２配管と、該分離膜モジュールと、該分離膜モジュールの透過水側に接続される透過水流出配管と、該原水供給第１配管と該分離膜モジュールの濃縮水流出側に接続し第２弁を有する流れ方向転換配管と、該流れ方向転換配管と接続し第３弁を有する濃縮水流出第１配管と、該原水供給第２配管から分岐し第４弁を有する濃縮水流出第２配管とを備える多段式分離膜装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記発明（１）〜（７）の方法を簡易な装置で確実に実施できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態における多段式分離膜モジュールの運転方法を図１を参照して説明する。図１は本例の運転方法を実施する多段式分離膜装置のフロー図である。多段式分離膜装置８は、前段の分離膜装置群９ａの各分離膜モジュール１０ａ、１０ｂから得られる中間濃縮水が、後段の分離膜装置群９ｂの分離膜モジュール２８に供給される２段の多段式分離膜装置である。すなわち、分離膜モジュール１０ａを備える分離膜装置１１ａ及び分離膜モジュール１０ｂを備える分離膜装置１１ｂを並列に配置して前段の分離膜装置群９ａを構成し、分離膜装置群９ｂをその後段に配置して２段の分離膜装置を構成する。
【００１８】
図１中、分離膜装置１１ａは、弁ａ１に接続する原水供給第１配管１２ａと、弁ａ１と分離膜モジュール１０ａを接続する原水供給第２配管１３ａと、分離膜モジュール１０ａと、分離膜モジュール１０ａの透過水側に接続される弁ｅ１を有する透過水流出配管１４ａと、原水供給第１配管１２ａと分離膜モジュール１０ａの濃縮水流出側を接続し弁ｂ１を有する流れ方向転換配管１５ａと、流れ方向転換配管１５ａと接続し弁ｃ１が付設された濃縮水流出第１配管１６ａと、原水供給第２配管１３ａから分岐し、原水の流れ方向を逆方向とした場合の濃縮水が流出する弁ｄ１を有する濃縮水流出第２配管１７ａと、を備える。また、分離膜装置１１ｂ、１１ｃは分離膜装置１１ａと同様な構成を採る。そして、分離膜装置群９ａは、原水流出第１配管弁ｆが途中に付設された原水流出第１配管１９が接続する原水供給主配管１８と、原水供給主配管１８から分岐し分離膜装置１１ａ、１１ｂの原水供給第１配管１２ａ、１２ｂに接続する原水供給分岐配管２０ａ、２０ｂと、分離膜装置１１ａ及び１１ｂとを備える。また、後段の分離膜装置群９ｂは、原水流出第２配管弁（後段の原水流出配管弁）ｍが途中に付設された原水流出第２配管（原水流出配管）２７が接続する後段の第１濃縮水供給主配管（原水供給主配管）２１と、分離膜装置１１ｃとを備える。そして、多段式分離膜装置８は、前段の分離膜装置群９ａ、９ｂの前段に更にポンプ３０と、分離膜装置群９ｂの第１濃縮水供給主配管（原水供給主配管）２１から分岐し分離膜装置群９ａの濃縮水流出第１配管１６ａ、１６ｂ、濃縮水流出第２配管１７ａ、１７ｂと接続する濃縮水集水配管３１を備える。
【００１９】
多段式分離膜装置８において、先ず、弁ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２、ｆ、ｈ、ｊ及びｍは閉とし、弁ｃ１、ｃ２及びｉはモジュール内を所定の圧力となるように調整開口され、弁ａ１、ａ２、ｅ１、ｅ２、ｇ及びｋは開とする。原水は原水供給ポンプ３０により分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂに供給される。原水は分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂで処理され、第１濃縮水を第１濃縮水流出第１配管１６ａ及び１６ｂから得ると共に透過水流出配管１４ａ及び１４ｂから透過水を得る。分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂから得られた当該第１濃縮水（中間濃縮水、以下同様）は、濃縮水集水配管３１で集められ、後段の分離膜モジュール２８に供給される。そして、第２濃縮水を濃縮水流出第１配管２５から得ると共に透過水流出配管２３から透過水を得る。この場合、原水の濁度にもよるが、運転時間の経過と共に、エレメントに巻回された原水スペーサーに原水中の濁質等の浮遊物質が蓄積していく。
【００２０】
原水スペーサーに原水中の濁質が蓄積すると、通水差圧が上昇する。このような場合、原水の流れ方向を逆方向に変更する。すなわち、弁ａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｇ、及びｉは閉とし、弁ｄ１、ｄ２及びｊはモジュール内を所定の圧力となるように調整開口され、弁ｂ１、ｂ２及びｈを開とする。これにより、原水は分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂの濃縮水流出側より流入し、分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂで処理され、第１濃縮水を濃縮水流出第２配管１７ａ及び１７ｂから得ると共に透過水流出配管１４ａ及び１４ｂから透過水を得る。各分離膜モジュールから得られた当該第１濃縮水は、濃縮水集水配管３１で集められ、後段の分離膜モジュール２８の濃縮水流出側より流入し処理される。そして、第２濃縮水を濃縮水流出第２配管２６から得ると共に透過水流出配管２３から透過水を得る。このような原水の流れ方向を逆方向に変更することにより、原水スペーサーの交点部分に蓄積した濁質が容易に剥がされ、除去される。そして、運転時間の経過と共に、再びエレメントに装着された原水スペーサーに原水中の濁質等の浮遊物質が蓄積していくため、更に原水の流れ方向を逆方向に変更する。以後、この操作を繰り返す。原水の流れ方向の変更時期は、定期又は不定期であり、原水の流れ方向を変更する間隔としては、１時間〜２４時間、好ましくは１時間〜１２時間が好ましい。１時間未満であると切替弁の切替回数が多くなり、切替弁の寿命を低下させる。また、２４時間を越えると、蓄積した濁質が除去し難くなる。また、原水の流れ方向の変更時期は、上記の他、所定の通水差圧となった時点で変更してもよく、この場合、変更操作を頻繁に行なうことなく、蓄積した濁質の除去もできる点で好ましい。また、所定時間経過後に流れ方向を変更する方法、所定の通水差圧となった時点で変更する方法の両者を組合わせてもよい。
【００２１】
本例の多段式分離膜装置８に直接供給される原水としては、工業用水、水道水及び回収水が挙げられる。原水の濁度としては、特に制限されないが、濁度２度程度のスパイラル型膜エレメントにとって高い濁度であっても定期又は不定期に原水の流れを逆方向とするため、長期間運転においても通水差圧が上昇することはない。また、原水は４０〜６０℃に加温してから供給することが、膜面に発生するスライムを防止、除去することが可能となる点で好ましい。原水の温度が４０℃未満ではスライム除去効果がほとんどなく、６０℃を越えるとスライム除去効果はあるものの、水処理装置の耐熱温度を超えてしまう。また、４０〜６０℃の原水の加温は、連続的加温でも、断続的加温でもよい。断続的加温としては、１時間以上１週間以内の間隔で３０〜１２０分程度断続的に加温することが、膜面に発生するスライムを無駄なエネルギーを消費することなく効率的に除去できる点で好ましい。加温間隔が１時間未満では十分な加温効果が得られず不要な加温を行なうことになりエネルギーが無駄になる。一方、１週間を越えると間隔が長すぎることによりスライムの発生が起こり易くなり、効果が低減してしまう。また、原水はｐＨを２．０以上７．０未満の酸性状態にして供給することが、酸性水には大きな殺菌効果があり、スライムの発生を抑制すると共に膜面への濁質の蓄積を低減することができる点で好ましい。ｐＨが２．０未満ではシステムの耐薬品性の問題が生じてしまい、７．０以上であるとスライム発生を抑制する効果が期待できない。また、原水には原水中に砂粒などの粗大粒子を含む場合、予め目の粗いフィルターを通した処理水やスケールやファウリングを防止するための分散剤を添加したものも含まれる。分散剤の添加により、原水スペーサーや膜面への濁質の蓄積を一層抑制することができる。分散剤としては、例えば市販品の「ｈｙｐｅｒｓｐｅｒｓｅ ＭＳＩ３００」、「ｈｙｐｅｒｓｐｅｒｓｅ ＭＤＣ２００」（共に、ＡＲＧＯ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）が挙げられる。
【００２２】
本例の多段式分離膜装置８によれば、原水の流れを逆方向にして濁質の蓄積を抑制するため、従来、原水中の濁質を除去する目的で用いられていた凝集沈殿処理、濾過処理又は膜処理などの前処理装置の設置を省略することができる。このため、システムの簡略化、設置面積の低減、低コスト化が図れる点で画期的な効果を奏する。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態における分離膜モジュールの運転方法を図１を参照して説明する。第２の実施の形態例は、第１の実施の形態における多段式分離膜モジュールの運転方法において、前記原水の流れ方向変更時に、両方向から交互に複数回のフラッシングを行うものであり、これにより、原水スペーサーの交点部分に蓄積した濁質を確実に除去できる。分離膜モジュールの両方向から交互にフラッシングを行なう方法としては、最初のフラッシングが直前まで流れていた原水の流れ方向と逆方向に行なう方法（以下、逆方向フラッシングとも言う。）及び直前まで流れていた原水の流れ方向と同方向に行なう方法が挙げられ、このうち、逆方向フラッシングが、最初のフラッシングで原水スペーサーの交点部分に蓄積した濁質を効果的に剥がすことができる点で好ましい。最初のフラッシングを直前まで流れていた方向と同じ方向にすると、一部の濁質は除去できるものの、原水スペーサーの滞留部分に蓄積した濁質を余計に押し付けることになり、経時的に濁質が蓄積してしまう。逆方向フラッシングを行なうには、先ず、弁ａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｆ、ｇ、ｉ及びｍを閉、弁ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２、ｈ及びｊを開とする。そして、透過処理における原水供給流量の約３倍流量の原水を急速に分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂ内に濃縮水流出側より供給し、原水流入側の原水供給第２配管１３ａ及び１３ｂ、濃縮水流出第２配管１７ａ及び１７ｂより排出する。分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂから排出された原水は、濃縮水集水配管３１を通り更に後段の分離膜モジュール２８内に濃縮水流出側から供給され、原水流入側の原水供給第２配管２２、濃縮水流出第２配管２６から排出される。逆方向フラッシング終了後、今度は逆方向フラッシング時におけるフラッシング方向とは逆方向にフラッシングを行なう。すなわち弁ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２、ｆ、ｈ、ｊ及びｍを閉、弁ａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｇ及びｉを開とする。そして、逆方向フラッシングと同様の流量の原水を急速に分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂ内に原水流入側より供給し、濃縮水流出側の濃縮水流出第１配管１６ａ及び１６ｂより排出する。更に分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂから排出された原水は濃縮水集水配管３１を通り、分離膜モジュール２８内に原水流入側から供給され、濃縮水流出側の濃縮水流出第１配管２５より排出される。次いでこのフラッシング時におけるフラッシング方向とは逆方向にフラッシングを行ない、以後、同様の操作が繰り返され、両方向から交互に複数回のフラッシングが行なわれる。
【００２４】
前記フラッシングにおいて、各段の分離膜モジュール群毎に分けてフラッシングを行う運転方法が好ましい。例えば、前記逆方向のフラッシングにおいて、閉としていた弁ｍを開とし、開としていた弁ｈ及びｊを閉とし、先ず、前段の分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂのフラッシングを行い、原水を原水流出第２配管２７から流出させ、一定時間が経過した後、弁ｄ１、ｄ２及びｍを閉じ、弁ｃ１、ｃ２、ｈ及びｊを開き、後段の分離膜モジュール２８の逆方向フラッシングを行う。当該方法によれば、前段の分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂの原水スペーサーから剥離した濁質が、後段の分離膜モジュール２８に流入せず、後段の分離膜モジュール２８が汚染されないので、フラッシングが速やかに行える。また、更に当該逆方向のフラッシングとは逆方向にフラッシングを行う場合は、例えば、弁ａ１、ａ２及びｍを開とし、弁ｂ１、ｂ２、ｈ及びｊを閉とし、先ず、前段の分離膜モジュール１０ａ及び１０ｂのフラッシングを行い、原水を原水流出第２配管２７から流出させ、一定時間が経過した後、弁ｃ１、ｃ２及びｍを閉じ、弁ｄ１、ｄ２、ｇ及びｉを開き、後段の分離膜モジュール２８のフラッシングを行うというように、各段の分離膜モジュール群毎に分けてフラッシングを行うことが好ましい。３段以上の分離膜モジュール群からなる多段式分離膜装置の場合も、各段の分離膜モジュール群毎に分けてフラッシングを行うことが好ましい。
【００２５】
最初のフラッシングが直前まで流れていた原水の流れ方向と同方向の場合は、前述した逆方向フラッシングの場合の２番目の操作を先に行なうことになる。このように、両方向から交互に複数回のフラッシングにより、原水スペーサーに蓄積した濁質は剥がれエレメント外へ確実に排出される。このようなフラッシングを行なう場合、図１においては、濃縮水流出側の圧力調整用の弁ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｉ及びｊにより圧の開放を行っているが、圧力の開放方法としては、これに限定されず、圧力開放用の弁を別途に設けてもよい。その場合には、濃縮水流出配管は排水量を多く採るために、圧力調整用の弁のある配管よりも大径とするのが好ましい。また、濃縮水流出第１配管１６ａ、１６ｂ、２５及び濃縮水流出第２配管１７ａ、１７ｂ、２６のいずれか１箇所又は複数箇所にエアーチャンバー（不図示）を設置し、運転によって溜まった水を用いてフラッシングを行なってもよい。ここで言うエアーチャンバーとは、濃縮水の圧力によって加圧された空気により、チャンバー中に溜まった水を流出させる装置を指す。
【００２６】
前記原水の流れ方向変更時に、両方向から交互に複数回のフラッシングを行う場合、フラッシングを行なう前に、原水供給側の圧力を抜くことで、それまで膜面を押さえ付けていた圧力が抜け、膜が若干緩むことになるので、原水供給側の圧力を抜くことは膜面及び原水スペーサーに蓄積する濁質の圧密を緩和させることができる点で好ましい。原水供給側の圧力を抜く方法としては、原水供給ポンプ３０の吐出側の原水供給主配管１８に接続する原水流出第１配管１９に付設した原水流出第１配管弁ｆを開ける方法、あるいは第１弁ａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｅ１、ｅ２、ｇ、ｉ及びｋを開としている運転において、弁ｄ１、ｄ２及びｍを開ける方法が挙げられる。弁の開放速度としては、特に制限されないが、瞬間的に、好ましくは１秒以内に弁が全開になることが好ましい。瞬間的に圧抜きをする方が、膜を緩ませ易く、また水撃作用による濁質排除効果も期待できる。また、この場合、透過水側の弁ｅ１、ｅ２及びｋを開とすることが好ましい。弁ｅ１、ｅ２及びｋが閉では膜間差圧がなくなり、膜を押さえ付けている力がなくなるため、例え原水供給側の圧力を抜いたとしても、膜が緩むことがないからである。
【００２７】
また、フラッシング時には、透過水流出管１４ａ、１４ｂ及び２３に付設されている弁ｅ１、ｅ２及びｋを全閉にすることが好ましい。透過水流出管１４ａ、１４ｂ及び２３に付設されている弁ｅ１、ｅ２及びｋが開いていると、高圧用逆浸透膜モジュールの場合、フラッシング圧力程度ではフラッシング液である原水が透過することはないが、低圧又は超低圧用逆浸透膜モジュールでは透過してしまい、フラッシング流量が低減し、且つ水質の低下した水が透過するという問題がある。また、透過水流出管に付設されている弁を閉じた直後に発生する背圧により膜面に堆積した汚染物質の圧密を緩和させる効果もあり、フラッシングの効果を一層高めることができる。
【００２８】
前記フラッシングは、両方向から交互に２回以上、５回以下のフラッシングを行なうことが好ましい。フラッシング回数が１回では一方向のみのフラッシングとなり洗浄効果が十分ではなく、経時的に濁質が蓄積してしまう。一方、５回を越えると排水する水が多くなり、回収率の低減につながる。また、フラッシングの１回当たりの時間は、特に制限されないが、３０秒〜１２０秒が好ましい。３０秒未満では洗浄効果が不十分であり、１２０秒を越えるとブロー時間が長く、回収率の大幅な低下となる。また、フラッシングの際、圧縮空気を原水中に供給してもよい。圧縮空気を原水に混入させることにより、洗浄効率が一層高まる。圧縮空気の供給量は、特に制限されないが、原水と空気との体積割合が２：１〜１：２とするのが好ましい。
【００２９】
フラッシングを所定時間行なった後は、再度原水の処理を行なう。この場合、原水の流れ方向は、最初のフラッシングの直前まで流れていた原水の流れ方向と逆方向である。すなわち、弁ａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２、ｆ、ｇ、ｉ及びｍは閉、弁ｄ１、ｄ２及びｊはモジュール内を所定の圧力となるように調整開口され、弁ｂ１、ｂ２、ｅ１、ｅ２及びｋは開とし、原水は分離膜モジュール１０ａ、１０ｂ及び２８で処理される。このように、原水処理→フラッシング→原水処理→フラッシングを順次繰り返す。原水処理時間としては、１時間〜２４時間、好ましくは１時間〜１２時間である。原水処理時間が１時間未満であると切替弁の切替回数が多くなり、切替弁の寿命を低下させると共に、回収率の低下につながる。また、２４時間を越えると、蓄積した濁質の除去効果が低減してしまう。原水処理からフラッシングに切り替える形態としては、毎回同じ時間経過後に流れ方向を変更する方法、所定の通水差圧に達した時点で変更する方法及びこの両者を組合わせて変更する方法が挙げられる。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施の形態における多段式分離膜モジュールの運転方法を図１を参照して説明する。本例の多段式分離膜モジュールの運転方法は、スパイラル型膜エレメントを装着する多段式分離膜モジュールの運転方法であって、該運転方法は途中にフラッシングを含み、該フラッシングの最初に行なうフラッシングは、直前まで流れていた原水の流れ方向と逆方向に行なう方法である。すなわち、第３の実施の形態は、フラッシング後、原水の流れ方向は直前の原水の流れ方向と同方向であっても、逆方向であってもよいのであり、この点を除いて第２の実施の形態例と同じである。従って、原水処理時の原水の好ましい形態、フラッシング時における弁類の操作形態、フラッシング方法の好ましい形態等は全て第２の実施の形態例と同じである。第３の実施の形態例においては、フラッシング時に逆方向に流すことで濁質は十分に除去されるため、第２の実施の形態例と同様の効果を奏する。
【００３１】
本発明で用いる分離膜モジュールに装着されるスパイラル型膜エレメントとしては、透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を原水スペーサーと共に巻回してなるものであれば特に制限されず、当該原水スペーサーは、（ｉ）原水の流入側から流出側に向かって緩やかな曲線で蛇行する形状で延在する第１線材及び第２線材からなるものであって、該第１線材は分離膜のうちの対向する一方の膜面に沿って延在すると共に、隣接する第１線材同士間で一方の原水流路を形成し、該第２線材は分離膜のうち対向する他方の膜面に沿って延在すると共に、隣接する第２線材同士間で他方の原水流路を形成し、該第１線材と該第２線材とは一部が重なり、該重なり箇所で結合されてなるもの、（ｉｉ）分離膜の原水流入側端部、又は原水流入側端部と濃縮水流出側端部に固設されてなるもの、（ｉｉｉ）前記（ｉｉ）において、分離膜の原水流入側端部、又は原水流入側端部と濃縮水流出側端部への原水スペーサーの固設方法が、二つ折りされた原水スペーサーを当該端部に対して両側から挟持するようにして固定したもの、（ｉｖ）原水スペーサーを構成する線材の平均交点数が、スペーサー１ｍ２当たり５００以上、１０，０００未満であるもの、（ｖ）原水スペーサーを構成する線材の交点数密度が、原水の流れ方向に沿って、漸次減少するか、または断続的に減少するもの、（ｖｉ）原水スペーサーを構成する線材の交点数密度が、原水の流れ方向に沿って、漸次増加するか、または断続的に増加するもの等が使用できる。上記（ｉ）においては、更に前記緩やかな曲線で蛇行する形状が、屈曲点のない規則性を有する形状であって、振幅Ｈと波長Ｌの比（Ｈ／Ｌ）が０．０２〜２であり、且つ１本の線材１ｍ当たり１〜１００波長のものが、交点数が好適な範囲であると共に、原水は原水流路内を穏やかに蛇行しながらほぼ直線状に流入側から流出側に向かって流れ、原水流路内への濁質の蓄積が一層防止される点で好ましい。上記（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）において、該分離膜の原水流入側端部、又は濃縮水流出側端部の前記透過水集水管に対する長手方向における長さは、それぞれ該分離膜の原水流入側端、又は濃縮水流出側端から内側へ、該分離膜の透過水集水管に対する長手方向長さの１〜１０％であるものが好ましい。
【００３２】
本発明の分離膜モジュールの運転方法において、前記（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）の原水スペーサーを備えるスパイラル型膜エレメントを装着した分離膜モジュールは、前記第１の実施の形態例〜第３の実施の形態例のいずれも適用できる。前記（ｖ）、（ｖｉ）の原水スペーサーを備えるスパイラル型膜エレメントを装着した分離膜モジュールは、原水スペーサーの交点数密度が原水の流れ方向で限定されるため、原水の流れ方向を反対方向へ変更する前記第１の実施の形態例及び第２の実施の形態例は適用できない。前記（ｖ）の原水スペーサーを備えるスパイラル型膜エレメントを装着した分離膜モジュールは、第３の実施の形態例の逆方向フラッシングを用いることが、原水スペーサーの入口近傍に敢えて濁質を蓄積させる構造を採る点で必須である。また、前記（ｖｉ）の原水スペーサーを備えるスパイラル型膜エレメントを装着した分離膜モジュールは、第３の実施の形態例を適用することができる。
【００３３】
上記（ｉｉ）〜（ｖｉ）の原水スペーサーは、例えば複数の第１線材および複数の第２線材から構成される網目状のスペーサーが挙げられる。この場合、網目の形状としては、特に制限されないが、ひし形、四角形および波形などが挙げられ、その線材同士の交差形態としては、特に制限されず、線材同士を織らずに接合した形態、平織りによる交差形態およびあや織りによる交差形態などが挙げられる。また、交点とは、第１線材及び第２線材とが交わる点を言うが、例えば第１線材及び第２線材が波形の場合における交点のように、第１線材と第２線材が少し重なる部分を有するものであってもよい。また、第１線材及び第２線材の断面形状としては、特に制限されないが、例えば円形、三角形、四角形などが挙げられる。また、第１線材及び第２線材は同一寸法、同一断面形状のものが使用される。原水スペーサーの厚さは、第１線材の径と第２線材の径を合わせたもの、若しくはそれよりも若干薄いものであり、０．４〜３．０ｍｍの範囲である。また、原水スペーサーの材質としては、特に制限されないが、ポリプロピレンやポリエチレンが、成形性やコスト面から好ましい。また、原水スペーサーの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を適用できるが、押出成形法が、コスト面及び精度面からも好ましい。
【００３４】
当該スパイラル型膜エレメントは、透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を前記原水スペーサーと共に、１枚の袋状の分離膜を巻回したものであるか、又は複数の袋状の分離膜を巻回したものである。分離膜としては、精密濾過膜、限外濾過膜及び逆浸透膜などが挙げられる。このうち、逆浸透膜が、原水中からイオン成分や低分子成分を分離する目的で使用され、従来から前処理が必須のものとなっているという点でその効果をより発揮する。逆浸透膜としては、食塩水中の塩化ナトリウムに対する９０％以上の高い除去率を有する通常の逆浸透膜、及び低脱塩率のナノ濾過膜やルーズ逆浸透膜が挙げられる。ナノ濾過膜やルーズ逆浸透膜は脱塩性能を有するものの、通常の逆浸透膜よりも脱塩性能が低いもので、特にＣａ、Ｍｇ等の硬度成分の分離性能を有するものである。なお、ナノ濾過膜とルーズ逆浸透膜はＮＦ膜と称されることがある。
【００３５】
本例で用いる逆浸透膜モジュールは、前記スパイラル型膜エレメントを備えるものであれば特に制限されず、例えば図２に示す構造を有する逆浸透膜モジュールが挙げられる。図２に示したように、透過水集水管３１１の外周面に袋状の逆浸透膜３１２を原水スペーサーと共にスパイラル状に巻きつけ、その上部を外装体３２で被覆する。そしてスパイラル状に巻きつけた逆浸透膜３１２がせり出すのを防止するために、数本の放射状のリブ３３を有するテレスコープ止め３４が両端に取り付けられている。これらの透過水集水管３１１、逆浸透膜３１２、外装体３２、テレスコープ止め３４でひとつのスパイラル型膜エレメント３５を形成し、夫々の透過水集水管３１１をコネクタ（図示せず）で連通して、ハウジング３６内にスパイラル型膜エレメント３５を複数個装填する。なお、スパイラル型膜エレメント３５の外周とハンジング３６の内周の間に隙間３７が形成されるが、この隙間３７をブラインシール３８で閉塞してある。なおハウジング３６の一端には原水をハウジング内部に流入するための原水流入管（図示せず）、また他端には透過水集水管３１１に連通する処理水管（図示せず）および非透過水管（図示せず）が付設され、ハウジング３６、その内部部品および配管（ノズル）等で逆浸透膜モジュール３９が構成される。
【００３６】
このような構造の逆浸透膜モジュール３９で原水を処理する場合は、ハウジング３６の一端からポンプを用いて原水を圧入するが、図２において矢線で示したように原水はテレスコープ止め３４の各放射状のリブ３３の間を通って最初のスパイラル型膜エレメント３５内に侵入し、一部の原水はスパイラル型膜エレメント３５の膜間の原水スペーサーで区画される原水流路を通り抜けて次のスパイラル型膜エレメント３５に達し、他部の原水は逆浸透膜３１２を透過して透過水となり当該透過水は透過水集水管３１１に集水される。このようにしてスパイラル型膜エレメント３５に次々に原水が通り抜けて、逆浸透膜を透過しなかった原水は濁質及びイオン性不純物を高濃度で含む濃縮水としてハウジング３６の他端から取り出され、また逆浸透膜を透過した透過水は透過水として透過水集水管３１を介してハウジング３６外に取り出される。なお、本発明で用いる逆浸透膜モジュールは図２のように複数のスパイラル型膜エレメントを装着するものの他、例えばスパイラル型膜エレメント１個装着するものであってもよい。
【００３７】
本発明の多段式分離膜装置は、前段の分離膜装置又は分離膜装置群の分離膜モジュールから得られる中間濃縮水が、後段の分離膜装置又は分離膜装置群の分離膜モジュールに順次供給される２段以上の分離膜装置であり、例えば４基の分離膜モジュール４１ａ〜４１ｄを並列配置した前段の分離膜装置群４２ａ、２基の分離膜モジュール４１ｅ、４１ｆを並列配置した中段の分離膜装置群４２ｂ及び１基の分離膜モジュール４１ｇを配置した後段の分離膜装置４２ｃからなる４→２→１型の３段式分離膜装置（図３）、３基の分離膜モジュール４４ａ〜４４ｃを並列配置した前段の分離膜装置群４３ａ、２基の分離膜モジュール４４ｄ、４４ｅを並列配置した後段の分離膜装置群４３ｂからなる３→２型の２段式分離膜装置（図４（Ａ））、２基の分離膜モジュール４６ａ、４６ｂを並列配置した前段の分離膜装置群４５ａ、１基の分離膜モジュール４６ｃを配置した後段の分離膜装置４５ｂからなる２→１型の２段式分離膜装置（図４（Ｂ））及び１基の分離膜モジュール４８ａを配置した前段の分離膜装置４７ａ、１基の分離膜モジュール４８ｂを配置した後段の分離膜装置４７ｂからなる１→１型の２段式分離膜装置（図４（Ｃ））が挙げられる。なお、図４（Ｂ）は、図１と同じ配置形態である。また、図３及び図４は模式図であり、分離膜モジュールからの２つの流出ラインは、濃縮水流出第１配管及び濃縮水第２配管を示したものであるが、実際の配置位置とは異なっている。これらの多段式分離膜装置は、要求される水の回収率及び水の処理量により、適宜の形態とすることができる。本発明に係る多段式分離膜装置は、本発明に係る多段式分離膜モジュールの運転方法を簡易な装置で確実に実施できる。
【００３８】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
実施例１
濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を図５に示すフローの多段式分離膜装置で処理し、下記運転条件下において、２０００時間の耐久運転を行った。多段式分離膜装置には、網目状の原水スペーサーを巻回した８インチエレメントＥＳ−１０（日東電工社製）１個を装着した分離膜モジュールを用いた。分離膜モジュールの性能評価は１段目の分離膜モジュールの運転初期及び２０００時間における通水差圧（ＭＰａ）、透過水量（ｌ／分）及び透過水の導電率（ｍＳ／ｍ）を測定することで行った。また、２０００時間後、１段目の分離膜モジュールを解体して原水流路内の濁質の付着状況を観察した。また、１段目の分離膜モジュールにおける各測定値の結果を表６に、１段目の分離膜モジュールにおける原水流路（分離膜エレメント内の原水スペーサーが存在する部分）の目視観察結果を表７に示す。なお、表６及び表７における実施例２〜６及び比較例１〜３の結果も同様である。
【００３９】
（運転条件）
表１に示す工程表に従って各弁の開閉を行い、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．１６までを１サイクルとして、これを繰り返し行なう。透過処理条件（採水Ａ及びＢ）は操作圧力０．７５ＭＰａ、濃縮水流量（最終段）２．７ｍ３／時間、水温２５℃、原水ｐＨ７．０である。また、フラッシング条件（ブラッシングＡ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２）はフラッシング水流量８．０ｍ３／時間、水温２５℃である。
【００４０】
【表１】
実施例２
実施例１の毎回のフラッシングＡ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２時に、原水と空気の体積比が１：１となるように空気を混入させた以外、実施例１と同様の運転方法で２０００時間の耐久運転を行った。分離膜モジュールの性能評価結果を表６及び表７に示す。
【００４２】
実施例３
原水処理における温度２５℃の原水の連続的供給に代えて、２５℃の原水の供給を２３時間行った後に、５０℃の原水を１時間供給することを繰り返して、断続的供給した以外、実施例１と同様の運転方法で２０００時間の耐久運転を行った。５０℃の原水は２５℃の原水を加熱器で加熱することで得た。分離膜モジュールの性能評価結果を表６及び表７に示す。
【００４３】
実施例４
原水処理におけるｐＨ７．０の原水に代えて、ｐＨ４．０の原水を使用した以外、実施例１と同様の運転方法で２０００時間の耐久運転を行った。ｐＨ４．０の原水は、ｐＨ７．０の原水に塩酸を添加することで調製した。分離膜モジュールの性能評価結果を表６及び表７に示す。
【００４４】
実施例５
濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水に分散剤「ｈｙｐｅｒｓｐｅｒｓｅ ＭＳＩ３００」（ＡＲＧＯ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）を５０ｍｇ／ｌ添加した以外は、実施例１と同様の運転方法で２０００時間の耐久運転を行った。分離膜モジュールの性能評価結果を表６及び表７に示す。
【００４５】
比較例１
前処理を目的とした公知の限外ろ過膜装置を前段に配置し、表２の採水工程のみを行う以外、実施例１と同様の方法で行った。すなわち、濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を、前処理装置で処理し、その処理水を従来の市販の分離膜モジュールを２段連ねた多段式膜分離装置で更に通常の処理を行なった。その結果を表６及び表７に示す。
【００４６】
【表２】
比較例２
下記の運転条件に変更した以外、実施例１と同様の方法で行った。すなわち、濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を、前処理装置で処理することなく直接従来の市販の分離膜モジュールを２段連ねた多段式分離膜装置で通常の処理を行なった。その結果を表６及び表７に示す。なお、この比較例２では８００時間頃までに、通水差圧が極端に上昇し、透過水が得られなくなったため、この時点で運転を停止した。
【００４８】
（運転条件）
操作圧力が０．７５ＭＰａ、濃縮水流量が２．７ｍ３／時間、水温が２５℃、原水ｐＨ７．０で行なった。また、表３の工程に従って各弁の開閉を行い、Ｎｏ．１及び２を１サイクルとして、これを繰り返した。
【００４９】
【表３】
実施例６
濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を図１に示すフローの多段式分離膜装置で処理し、下記運転条件下において、２０００時間の耐久運転を行った。分離膜モジュールの性能評価は１段目の分離膜モジュール１１ａの運転初期及び２０００時間における通水差圧（ＭＰａ）、透過水量（ｌ／分）及び透過水の導電率（ｍＳ／ｍ）を測定することで行った。また、２０００時間後、１段目の分離膜モジュール１１ａを解体して原水流路内の濁質の付着状況を観察した。測定値の結果を表６に、原水流路の目視観察結果を表７に示す。
【００５１】
（運転条件）
表４に示す工程表に従って各弁の開閉を行い、表４の工程Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６までを１サイクルとして、これを繰り返し行なう。透過処理条件（採水Ａ及びＢ）は操作圧力０．７５ＭＰａ、濃縮水流量（最終段）４．４ｍ３／時間、水温２５℃、原水ｐＨ７．０であり、フラッシング条件（ブラッシングＡ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２）はフラッシング水流量が８．０ｍ３／時間、水温が２５℃である。
【００５２】
【表４】
比較例３
下記の運転条件に変更した以外、実施例６と同様の方法で行った。すなわち、濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を、前処理装置で処理することなく直接従来の市販の分離膜モジュールを前段に２個、後段に１個連ねた多段式分離膜装置で通常の処理を行なった。その結果を表６及び表７に示す。なお、この比較例２では８００時間頃までに、通水差圧が極端に上昇し、透過水が得られなくなったため、この時点で運転を停止した。
【００５４】
（運転条件）
操作圧力が０．７５ＭＰａ、濃縮水流量が４．４ｍ３／時間、水温が２５℃、原水ｐＨ７．０で行なった。また、表５の工程に従って各弁の開閉を行い、工程Ｎｏ．１及び２を１サイクルとして、これを繰り返した。
【００５５】
【表５】
【表６】
【表７】
実施例１〜６において、２０００時間後、通水差圧の上昇はほとんどなく、透過水量の低下もなく、透過水の水質も高いものであった。比較例１は２０００時間後の性能評価において、実施例と遜色ない結果を示しているが、これは前処理装置を設置しており、設置場所や設置コストなどが余分に必要となる。従って、実施例１〜５の比較対象は比較例２であるが、比較例２は約８００時間で透過水量がゼロになるまで濁質の付着が激しいものであった。実施例６の比較対象は比較例３であるが、比較例３は約８００時間で透過水量がゼロになるまで濁質の付着が激しいものであった。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の多段式分離膜モジュールの運転方法によれば、多段式分離膜装置で用いる分離膜モジュールのスパイラル型膜エレメントに巻回された原水スペーサーに蓄積した濁質を効率よく除去することができる。また、低圧又は超低圧用逆浸透膜モジュールで起こり得るフラッシング流量が低減するという問題もないと共に、透過水側の弁を閉じた直後に発生する背圧により膜面に堆積した汚染物質の圧密を緩和させる効果もあり、フラッシングの効果を一層高めることができる。また、原水供給側の圧力を抜くことで、それまで膜面を押さえ付けていた圧力が抜けるため、膜が若干緩むことになり、膜面及び原水スペーサーに蓄積する濁質の圧密を緩和させることができる。また、本発明の多段式分離膜装置によれば、簡易な装置で前記運転方法を確実に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本例の運転方法を実施する多段式分離膜装置の一例のフローを示す図である。
【図２】本実施の形態例における分離膜モジュールの構造の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態例の多段式分離膜装置のフローを示す図である。
【図４】本実施の形態例の多段式分離膜装置の他のフローを示す図である。
【図５】実施例１〜５を実施するための多段式分離膜装置のフローを示す図である
【図６】従来の逆浸透膜モジュールの概略図である。
【図７】従来の多段式の分離膜装置の一例のフロー図である。
【符号の説明】
８、５０、５０ａ〜５０ｃ 多段式分離膜装置
９ａ、９ｂ、４２ａ〜４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４５ａ、４５ｂ、４７ａ、４７ｂ 分離膜装置群
１０ａ、１０ｂ、２８ 分離膜モジュール
１１ａ〜１１ｃ、４１ａ〜４１ｇ、４４ａ〜４４ｅ、４６ａ〜４６ｃ、４８ａ、４８ｂ 分離膜装置
１２ａ、１２ｂ 原水供給第１配管
１３ａ、１３ｂ 原水供給第２配管
１４ａ、１４ｂ、２３ 透過水流出配管
１５ａ、１５ｂ、２４ 流れ方向転換配管
１６ａ、１６ｂ、２５ 濃縮水流出第１配管
１７ａ、１７ｂ、２６ 濃縮水流出第２配管
１８ 原水供給主配管
１９ 原水流出第１配管
２０ａ、２０ｂ 原水供給分岐配管
２１ 第１濃縮水供給主配管（後段の原水供給主配管）
２２ 第１濃縮水供給第２配管（後段の原水供給第２配管）
２７ 原水流出第２配管（後段の原水流出配管）
３０ ポンプ
３１ 濃縮水集水配管
ａ１、ａ２、ｇ 第１弁
ｂ１、ｂ２、ｈ 第２弁
ｃ１、ｃ２、ｉ 第３弁
ｄ１、ｄ２、ｊ 第４弁
ｅ１、ｅ２、ｋ 透過水流出配管弁
ｆ、ｍ 原水流出配管弁
３１１ 透過水集水管
３１２ 逆浸透膜
３２ 外装体
３３ リブ
３４ テレスコープ止め
３５ スパイラル型膜エレメント
３６ ハウジング
３７ 隙間
３８ ブラインシール
３９ 逆浸透膜モジュール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for operating a multistage separation membrane module and a multistage separation membrane apparatus that efficiently remove turbidity accumulated in a raw water spacer wound around a spiral membrane element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for obtaining seawater desalination, ultrapure water, and water for various production processes, a spiral membrane element using a reverse osmosis membrane (RO membrane) or a nanofiltration membrane (NF membrane) as a permeable membrane is used. A method for separating ionic components and low-molecular components from the above is known. Spiral type is also used for ultrafiltration that separates low and high molecular components, low molecular components and high molecular components only, and microfiltration that separates fine particles. A membrane element is used. As illustrated in FIG. 6, an example of a spiral-type membrane element that has been conventionally used is that a bag-
[0003]
Conventionally, a multi-stage separation membrane device in which two or more separation membrane device groups in which one or two or more separation membrane modules mounted with the spiral membrane element are arranged in parallel is connected in a water It is used for the purpose of improving recovery and water throughput. For example, in the multistage
[0004]
When seawater desalination, ultrapure water, or water for various production processes is obtained using the reverse osmosis membrane spiral element, pretreatment is usually performed for the purpose of removing turbidity of raw water. This pretreatment is performed because the thickness of the raw water spacer of the reverse osmosis membrane spiral element is usually as thin as 1 mm or less so as to make the contact area between the raw water and the reverse osmosis membrane as large as possible while securing the raw water flow path. The quality is accumulated in the raw water spacer in the raw water flow path, and the raw water flow path is easy to block. Therefore, the turbidity in the raw water is removed in advance, and the water flow differential pressure rise and permeation due to the accumulation of turbidity. This is to avoid a decrease in the amount of water and the quality of the permeated water and perform a stable operation over a long period of time. The pretreatment device used for such turbidity purpose includes, for example, each device such as coagulation sedimentation treatment, filtration treatment or membrane treatment, and these installations increase the installation cost and operation cost, It had problems such as requiring a large installation area.
[0005]
By the way, if the pretreatment device for the separation membrane module to which the spiral membrane element is mounted can be omitted, industrial water and tap water can be supplied to the reverse osmosis membrane module without pretreatment, simplifying the system, reducing the installation area, and reducing the cost. The industrial utility value is extremely high. Therefore, if a raw water spacer having a structure that does not easily accumulate turbidity is developed, or even if turbidity accumulates in the raw water spacer, it can be an extremely useful technology if the turbidity can be removed by changing the operation method or flushing. Become. In particular, the method of removing turbidity by changing the operation method or flushing is preferable in that a conventional spiral membrane element may be used as it is.
[0006]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-104636 discloses a method of backwashing a reverse osmosis membrane module by supplying a pressurized gas-liquid two-layer flow in a direction opposite to that of a normal raw water flow. . However, the backwash flushing is removal of turbidity adhering to the hollow fiber membrane surface of the hollow fiber type reverse osmosis membrane module, and not removal of turbidity adhering to the raw water spacer of the spiral type reverse osmosis membrane module.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for operating a multistage separation membrane module and a multistage system capable of efficiently removing turbidity accumulated in a raw water spacer wound around a spiral membrane element of the multistage separation membrane module. The object is to provide a separation membrane device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In such a situation, the present inventor has intensively studied, and as a result, in a separation membrane module in which a spiral membrane element formed by winding a bag-shaped separation membrane together with a raw water spacer on the outer peripheral surface of a permeate water collecting pipe is mounted. The accumulated turbidity is at the intersection where the raw water spacer wires intersect, and when the separation membrane module is operated, the raw water flow direction is changed regularly or irregularly to the opposite direction. The turbidity accumulated in the spacer can be easily removed, and the flushing effect can be further increased by performing flushing multiple times when changing the flow direction of the raw water. The first flushing of the flushing to be performed every time is the flow direction of the raw water that has flowed until just before that. By performing the direction finding, etc. that removal of suspended solid is even further increased, and have completed the present invention.
[0009]
That is, in the present invention (1), one or two or more intermediate concentrated water of the separation membrane module or the separation membrane module group in which the spiral membrane elements arranged in parallel or one or more in parallel are mounted are arranged in parallel. A method for operating two or more multi-stage separation membrane modules that are sequentially supplied to a subsequent separation membrane module or separation membrane module group to which the spiral membrane element is mounted, and the flow of water to be treated in the separation membrane module The present invention provides a method for operating a multistage separation membrane module in which the direction is changed regularly or irregularly in the opposite direction. By adopting such a configuration, the turbidity accumulated at the intersection of the raw water spacers is easily peeled off and removed.
[0010]
Moreover, this invention (2) provides the operating method of the said multistage separation membrane module which performs flushing alternately several times from both directions at the time of the flow direction change of the said raw | natural water. By adopting such a configuration, turbidity accumulated at the intersection of the raw water spacers can be reliably removed.
[0011]
In addition, the present invention (3) provides a method for operating the multistage separation membrane module in which the flushing performed at the beginning of each flushing is performed in the direction opposite to the flow direction of the raw water that has flowed until immediately before. By adopting such a configuration, the turbidity accumulated at the intersection of the raw water spacers can be efficiently removed by the first flushing, and the removal becomes easy.
[0012]
Further, in the present invention (4), one or two or more intermediate concentrated waters of a separation membrane module or a group of separation membrane modules that are equipped with one or more spiral membrane elements arranged in parallel are arranged in parallel. A method of operating two or more multi-stage separation membrane modules that are sequentially supplied to a subsequent separation membrane module or a group of separation membrane modules to which the spiral type membrane element is mounted, wherein the operation method is performed once or a plurality of times The flushing performed at the beginning of the flushing, including the flushing of the first time, provides a method for operating the multistage separation membrane module performed in the direction opposite to the flow direction of the water to be treated that has flowed immediately before. By adopting such a configuration, the same effect as the invention (3) can be obtained.
[0013]
Moreover, this invention (5) provides the operating method of the said multistage separation membrane module which makes the permeate side valve fully closed at the time of the said flushing. If the permeate side valve is open, the high pressure separation membrane module will not allow the raw water as the flushing liquid to permeate at the flushing pressure level, but the low pressure or ultra low pressure separation membrane module will permeate. , There is a problem that the flushing flow rate is reduced and water having a reduced water quality is transmitted. In addition, there is an effect of floating contaminants deposited on the membrane surface by back pressure generated immediately after closing the permeate-side valve, so that the effect of flushing can be further enhanced.
[0014]
In addition, the present invention (6) provides a method for operating the multistage separation membrane module in which the pressure on the raw water supply side is released before the flushing. By releasing the pressure on the raw water supply side, the pressure that has been pressing the membrane surface until then is released, so the membrane is slightly loosened, and the compaction of turbidity accumulated on the membrane surface and the raw water spacer can be relaxed.
[0015]
The present invention (7) provides a method for operating the multistage separation membrane module in which the flushing is performed separately for each separation membrane module or separation membrane module group. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the suspended matter separated from the spiral membrane element at the previous stage from flowing into the spiral membrane element at the subsequent stage and being contaminated.
[0016]
In the present invention (8), the intermediate concentrated water obtained from the separation membrane device in the preceding stage or the separation membrane device group is sequentially supplied to the separation membrane module in the subsequent separation membrane apparatus or the separation membrane device group. A multistage separation membrane apparatus having two or more stages, wherein the separation membrane apparatus or the separation membrane apparatus group includes a raw water supply first pipe connected to the first valve, a first valve, and a separation membrane module A raw water supply second pipe connecting the raw water supply pipe, the separation membrane module, a permeated water outflow pipe connected to the permeate water side of the separation membrane module, a concentrated water outflow of the raw water supply first pipe and the separation membrane module A flow direction changing pipe connected to the side and having a second valve, a concentrated water outflow first pipe connected to the flow direction changing pipe and having a third valve, and a fourth valve branched from the raw water supply second pipe Multistage separation membrane device comprising a concentrated water outflow second pipe It is intended to provide. By adopting such a configuration, the methods of the inventions (1) to (7) can be reliably implemented with a simple device.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An operation method of the multistage separation membrane module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a flow chart of a multistage separation membrane apparatus for carrying out the operation method of this example. The multistage separation membrane device 8 is a two-stage separation membrane device in which intermediate concentrated water obtained from the
[0018]
In FIG. 1, the
[0019]
In the multistage separation membrane device 8, first, the valves b1, b2, d1, d2, f, h, j, and m are closed, and the valves c1, c2, and i are adjusted to have a predetermined pressure in the module. The valves a1, a2, e1, e2, g and k are opened. The raw water is supplied to the
[0020]
When turbidity in the raw water accumulates in the raw water spacer, the water flow differential pressure increases. In such a case, the flow direction of the raw water is changed to the reverse direction. That is, the valves a1, a2, c1, c2, g, and i are closed, the valves d1, d2, and j are adjusted and opened so as to be a predetermined pressure in the module, and the valves b1, b2, and h are opened. . As a result, the raw water flows in from the concentrated water outflow side of the
[0021]
Examples of the raw water directly supplied to the multistage separation membrane device 8 of this example include industrial water, tap water, and recovered water. The turbidity of the raw water is not particularly limited, but even if the turbidity is high for a spiral membrane element with a turbidity of about 2 degrees, the flow of the raw water is reversed in a regular or irregular manner. The water differential pressure will not increase. Moreover, it is preferable to supply raw water after heating it to 40 to 60 ° C. in terms of being able to prevent and remove slime generated on the membrane surface. If the temperature of the raw water is less than 40 ° C., there is almost no slime removal effect. If it exceeds 60 ° C., the slime removal effect is obtained, but it exceeds the heat resistance temperature of the water treatment apparatus. Moreover, the heating of 40-60 degreeC raw | natural water may be a continuous heating or an intermittent heating. As intermittent heating, intermittent heating for about 30 to 120 minutes at intervals of 1 hour or more and 1 week can efficiently remove slime generated on the film surface without consuming wasteful energy. This is preferable. If the heating interval is less than 1 hour, a sufficient heating effect cannot be obtained, and unnecessary heating is performed, resulting in wasted energy. On the other hand, if it exceeds 1 week, the interval is too long, so that slime is likely to occur and the effect is reduced. In addition, the raw water should be supplied in an acidic state with a pH of 2.0 or more and less than 7.0. The acidic water has a great bactericidal effect, suppresses the generation of slime and accumulates turbidity on the membrane surface. This is preferable in that it can be reduced. If the pH is less than 2.0, a problem of chemical resistance of the system occurs, and if it is 7.0 or more, an effect of suppressing slime generation cannot be expected. In addition, when the raw water contains coarse particles such as sand grains, the raw water also includes treated water that has been passed through a coarse filter and a dispersant added to prevent scale and fouling. By adding the dispersant, accumulation of turbidity on the raw water spacer and the membrane surface can be further suppressed. Examples of the dispersant include commercially available products “hypersperse MSI300” and “hypersperse MDC200” (both manufactured by ARGO SCIENTIFIC).
[0022]
According to the multistage separation membrane device 8 of this example, in order to suppress the accumulation of turbidity by reversing the flow of the raw water, the coagulation sedimentation treatment conventionally used for the purpose of removing the turbidity in the raw water, Installation of a pretreatment device such as a filtration treatment or a membrane treatment can be omitted. As a result, the system can be simplified, the installation area can be reduced, and the cost can be reduced.
[0023]
Next, the operation method of the separation membrane module in the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. According to the second embodiment, in the operation method of the multistage separation membrane module in the first embodiment, when the flow direction of the raw water is changed, the flushing is alternately performed a plurality of times from both directions. The turbidity accumulated at the intersection of the raw water spacers can be reliably removed. As a method of performing flushing alternately from both directions of the separation membrane module, a method in which the first flushing was performed in the direction opposite to the flow direction of the raw water that had been flowing until immediately before (hereinafter also referred to as reverse flushing) and the flow was performed until immediately before. A method of performing in the same direction as the flow direction of the raw water can be mentioned, and among these, reverse flushing is preferable in that the turbidity accumulated at the intersection of the raw water spacers in the first flushing can be effectively removed. If the first flushing is in the same direction as it was flowing just before, some of the turbidity can be removed, but the turbidity accumulated in the staying part of the raw water spacer will be pushed further, and the turbidity will be lost over time. Accumulate. To perform reverse flushing, first, the valves a1, a2, c1, c2, f, g, i and m are closed, and the valves b1, b2, d1, d2, h and j are opened. Then, raw water having a flow rate about three times the raw water supply flow rate in the permeation process is rapidly supplied into the
[0024]
In the flushing, an operation method in which flushing is performed separately for each separation membrane module group is preferable. For example, in the reverse flushing, the closed valve m is opened, the opened valves h and j are closed, first, the front
[0025]
In the case where the first flushing is in the same direction as the flow direction of the raw water that has been flowing until just before, the second operation in the case of the reverse flushing described above is performed first. Thus, the suspended matter accumulated in the raw water spacer is peeled off by multiple flushing alternately from both directions, and is surely discharged out of the element. In the case of performing such flushing, in FIG. 1, the pressure is released by the pressure regulating valves c1, c2, d1, d2, i, and j on the concentrated water outflow side. However, the present invention is not limited to this, and a pressure release valve may be provided separately. In that case, it is preferable that the concentrated water outlet pipe has a larger diameter than the pipe having the valve for pressure adjustment in order to obtain a large amount of drainage. In addition, an air chamber (not shown) is installed at any one or a plurality of the concentrated water outflow
[0026]
When performing multiple flushing alternately from both directions when changing the flow direction of the raw water, by removing the pressure on the raw water supply side before performing the flushing, the pressure that has pressed the membrane surface up until then is released. Therefore, it is preferable to release the pressure on the raw water supply side because the compaction of turbidity accumulated on the membrane surface and the raw water spacer can be relaxed. As a method of releasing the pressure on the raw water supply side, a method of opening the raw water outflow first pipe valve f attached to the raw water outflow
[0027]
Further, at the time of flushing, it is preferable that the valves e1, e2 and k attached to the
[0028]
The flushing is preferably performed twice or more and five times or less alternately from both directions. When the number of times of flushing is one, flushing is performed only in one direction, and the cleaning effect is not sufficient, and turbidity accumulates with time. On the other hand, if it exceeds 5 times, the amount of water drained will increase, leading to a reduction in the recovery rate. The time per flushing is not particularly limited, but is preferably 30 seconds to 120 seconds. If it is less than 30 seconds, the cleaning effect is insufficient, and if it exceeds 120 seconds, the blow time is long and the recovery rate is greatly reduced. Moreover, you may supply compressed air in raw | natural water in the case of flushing. By mixing the compressed air into the raw water, the cleaning efficiency is further increased. Although the supply amount of compressed air is not particularly limited, the volume ratio of raw water to air is preferably 2: 1 to 1: 2.
[0029]
After flushing for a predetermined time, the raw water is treated again. In this case, the flow direction of the raw water is opposite to the flow direction of the raw water that was flowing until just before the first flushing. That is, the valves a1, a2, c1, c2, f, g, i, and m are closed, and the valves d1, d2, and j are adjusted and opened so as to have a predetermined pressure in the module, and the valves b1, b2, e1, e2 And k are opened, and the raw water is treated by the
[0030]
Next, an operation method of the multistage separation membrane module according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The operation method of the multistage separation membrane module of this example is an operation method of the multistage separation membrane module in which the spiral membrane element is mounted, and the operation method includes flushing in the middle, and the flushing performed at the beginning of the flushing is This is a method that is performed in the direction opposite to the flow direction of the raw water that was flowing until just before. That is, in the third embodiment, after the flushing, the flow direction of the raw water may be the same direction as the flow direction of the previous raw water, or may be the reverse direction. This is the same as the embodiment. Accordingly, the preferred form of raw water during raw water treatment, the operation form of valves during flushing, the preferred form of the flushing method, etc. are all the same as in the second embodiment. In the third embodiment, since the turbidity is sufficiently removed by flowing in the reverse direction at the time of flushing, the same effect as the second embodiment can be obtained.
[0031]
The spiral membrane element mounted on the separation membrane module used in the present invention is not particularly limited as long as it is formed by winding a bag-shaped separation membrane together with a raw water spacer on the outer peripheral surface of the permeate water collecting pipe. The spacer comprises (i) a first wire and a second wire that extend in a meandering manner along a gentle curve from the inflow side to the outflow side of the raw water, and the first wire comprises a separation membrane. Extending along one opposing membrane surface, and forming one raw water flow path between adjacent first wire rods, the second wire rod extending along the other opposing membrane surface of the separation membrane The other raw water flow path is formed between the adjacent second wires, and the first wire and the second wire are partially overlapped and joined at the overlapping portion, (ii) ) Raw water inflow side end of separation membrane, or raw water inflow side end (Iii) In the above (ii), the raw water spacer is fixed to the raw water inflow side end of the separation membrane or the raw water inflow side end and the concentrated water outflow side end. The installation method is such that the folded raw water spacer is fixed so as to be sandwiched from both sides with respect to the end, (iv) the average number of intersections of the wires constituting the raw water spacer is 1 m spacer 2 (V) the number density of intersections of the wire constituting the raw water spacer gradually decreases or intermittently decreases along the flow direction of the raw water, (vi) ) The intersection number density of the wire constituting the raw water spacer gradually increases or intermittently increases along the flow direction of the raw water. In the above (i), the shape meandering along the gentle curve is a shape having regularity with no inflection point, and the ratio of amplitude H to wavelength L (H / L) is 0.02-2. There are 1 to 100 wavelengths per 1 m of wire, and the number of intersections is in a suitable range, and the raw water gently meanders in the raw water flow path and moves from the inflow side to the outflow side in a straight line. This is preferable in that the accumulation of turbidity in the raw water flow path is further prevented. In the above (ii) and (iii), the length in the longitudinal direction of the raw water inflow side end portion or the concentrated water outflow side end portion of the separation membrane with respect to the permeate water collecting pipe is respectively the raw water inflow side end of the separation membrane. Or from the concentrated water outflow side end to the inside is preferably 1 to 10% of the longitudinal length of the separation membrane with respect to the permeate water collecting pipe.
[0032]
In the operation method of the separation membrane module of the present invention, the separation membrane module equipped with the spiral membrane element having the raw water spacers of (i), (ii), (iii) and (iv) is the first embodiment. Any of the embodiment to the third embodiment can be applied. In the separation membrane module equipped with the spiral membrane element having the raw water spacers (v) and (vi), the density of intersections of the raw water spacers is limited by the flow direction of the raw water. The first embodiment and the second embodiment to be changed cannot be applied. The separation membrane module equipped with the spiral membrane element provided with the raw water spacer (v) described above uses the reverse flushing of the third embodiment to intentionally accumulate turbidity in the vicinity of the inlet of the raw water spacer. It is essential in adopting. Further, the third embodiment can be applied to the separation membrane module equipped with the spiral membrane element having the raw water spacer (vi).
[0033]
Examples of the raw water spacers (ii) to (vi) include a mesh spacer composed of a plurality of first wire rods and a plurality of second wire rods. In this case, the shape of the mesh is not particularly limited, but examples include a rhombus, a quadrangle, and a corrugated shape. The crossing form of the wires is not particularly limited, and is a form in which the wires are joined without weaving, by plain weaving Crossing form and crossing form by twill weaving are mentioned. Moreover, although an intersection point means the point where a 1st wire and a 2nd wire cross, for example, a part where a 1st wire and a 2nd wire overlap a little like an intersection in the case where a 1st wire and a 2nd wire are corrugated It may have. In addition, the cross-sectional shapes of the first wire and the second wire are not particularly limited, and examples thereof include a circle, a triangle, and a quadrangle. The first wire and the second wire have the same dimensions and the same cross-sectional shape. The thickness of the raw water spacer is the sum of the diameter of the first wire and the diameter of the second wire, or slightly smaller than that, and is in the range of 0.4 to 3.0 mm. The material of the raw water spacer is not particularly limited, but polypropylene and polyethylene are preferable from the viewpoint of moldability and cost. Moreover, the manufacturing method of a raw | natural water spacer is not restrict | limited in particular, Although a well-known method can be applied, the extrusion method is preferable also from a cost surface and a precision surface.
[0034]
The spiral membrane element is formed by winding a bag-like separation membrane on the outer peripheral surface of a permeate water collecting pipe together with the raw water spacer, or a single bag-like separation membrane. It is a wound film. Examples of the separation membrane include a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and a reverse osmosis membrane. Among these, a reverse osmosis membrane is used for the purpose of separating ionic components and low molecular components from raw water, and the effect is further exhibited in that pretreatment has been essential. Examples of the reverse osmosis membrane include a normal reverse osmosis membrane having a high removal rate of 90% or more with respect to sodium chloride in saline, a nanofiltration membrane having a low desalting rate, and a loose reverse osmosis membrane. Although nanofiltration membranes and loose reverse osmosis membranes have desalting performance, they have lower desalting performance than ordinary reverse osmosis membranes, and in particular have separation performance of hardness components such as Ca and Mg. The nanofiltration membrane and the loose reverse osmosis membrane are sometimes referred to as NF membranes.
[0035]
The reverse osmosis membrane module used in this example is not particularly limited as long as it includes the spiral membrane element, and examples thereof include a reverse osmosis membrane module having the structure shown in FIG. As shown in FIG. 2, a bag-like reverse osmosis membrane 312 is spirally wound together with the raw water spacer around the outer peripheral surface of the permeate
[0036]
When the raw water is treated by the reverse
[0037]
In the multistage separation membrane device of the present invention, intermediate concentrated water obtained from the separation membrane device of the preceding stage or separation membrane device group is sequentially supplied to the separation membrane module of the subsequent separation membrane device or separation membrane device group. For example, a separation
[0038]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this is only an illustration and does not restrict | limit this invention.
Example 1
Industrial water having a turbidity of 2 degrees and an electrical conductivity of 20 mS / m was treated with a multistage separation membrane apparatus having the flow shown in FIG. 5 and subjected to a durability operation of 2000 hours under the following operating conditions. In the multistage separation membrane apparatus, a separation membrane module equipped with one 8-inch element ES-10 (manufactured by Nitto Denko Corporation) wound with a net-like raw water spacer was used. For the performance evaluation of the separation membrane module, the differential water pressure (MPa), the permeated water amount (l / min) and the permeated water conductivity (mS / m) at the initial stage of operation and 2000 hours of the first-stage separation membrane module are measured. I went there. In addition, after 2000 hours, the first-stage separation membrane module was disassembled and the state of adhering turbidity in the raw water channel was observed. Table 6 shows the results of each measured value in the first-stage separation membrane module. Table 6 shows the results of visual observation of the raw water flow path in the first-stage separation membrane module (the portion where the raw water spacer in the separation membrane element exists). 7 shows. In addition, the result of Examples 2-6 and Comparative Examples 1-3 in Table 6 and Table 7 is also the same.
[0039]
(Operating conditions)
Each valve was opened and closed according to the process chart shown in Table 1, and No. 1-No. This is repeated for up to 16 cycles. Permeation treatment conditions (collecting water A and B) were 0.75 MPa operating pressure and 2.7 m concentrated water flow rate (final stage) 3 / Hour,
[0040]
[Table 1]
Example 2
A durability of 2000 hours in the same operation method as in Example 1 except that air was mixed so that the volume ratio of raw water to air was 1: 1 at each flushing A1, A2, B1 and B2 in Example 1. Drove. The performance evaluation results of the separation membrane module are shown in Table 6 and Table 7.
[0042]
Example 3
Instead of continuous supply of raw water at a temperature of 25 ° C. in the raw water treatment, after supplying the raw water at 25 ° C. for 23 hours, the supply of the raw water at 50 ° C. for 1 hour was repeated, and it was carried out except for intermittent supply. The endurance operation for 2000 hours was performed by the same operation method as in Example 1. The raw water at 50 ° C. was obtained by heating the raw water at 25 ° C. with a heater. The performance evaluation results of the separation membrane module are shown in Table 6 and Table 7.
[0043]
Example 4
A 2000 hour endurance operation was performed by the same operation method as in Example 1 except that raw water having pH 4.0 was used instead of raw water having pH 7.0 in raw water treatment. The raw water at pH 4.0 was prepared by adding hydrochloric acid to the raw water at pH 7.0. The performance evaluation results of the separation membrane module are shown in Table 6 and Table 7.
[0044]
Example 5
Except for adding 50 mg / l of a dispersant “hypersperse MSI300” (ARGO SCIENTIFIC) to industrial water having a turbidity of 2 ° C. and an electrical conductivity of 20 mS / m, a 2000 hour endurance operation was performed in the same manner as in Example 1. went. The performance evaluation results of the separation membrane module are shown in Table 6 and Table 7.
[0045]
Comparative Example 1
A known ultrafiltration membrane device for pretreatment was placed in the previous stage, and the same method as in Example 1 was performed except that only the water sampling step shown in Table 2 was performed. That is, industrial water having a turbidity of 2 degrees and an electrical conductivity of 20 mS / m is treated with a pretreatment device, and the treated water is further treated with a multistage membrane separation device in which two conventional commercially available separation membrane modules are connected. Was done. The results are shown in Tables 6 and 7.
[0046]
[Table 2]
Comparative Example 2
The same operation as in Example 1 was performed except that the operating conditions were changed to the following. That is, normal treatment was carried out in a multistage separation membrane apparatus in which conventional commercial separation membrane modules were connected in two stages without treating industrial water having a turbidity of 2 degrees and an electrical conductivity of 20 mS / m with a pretreatment apparatus. . The results are shown in Tables 6 and 7. In Comparative Example 2, the water flow differential pressure increased extremely by about 800 hours and permeated water could not be obtained, so the operation was stopped at this point.
[0048]
(Operating conditions)
Operating pressure is 0.75 MPa, concentrated water flow rate is 2.7 m 3 / Hour, the water temperature was 25 ° C., and the raw water pH was 7.0. In addition, each valve is opened and closed according to the process of Table 3, and This was repeated with 1 and 2 as one cycle.
[0049]
[Table 3]
Example 6
Industrial water having a turbidity of 2 degrees and an electrical conductivity of 20 mS / m was treated with a multistage separation membrane apparatus having the flow shown in FIG. 1, and a 2000 hour endurance operation was performed under the following operating conditions. For the performance evaluation of the separation membrane module, the differential pressure (MPa), the permeated water amount (l / min), and the permeated water conductivity (mS / m) at the initial operation and 2000 hours of the first-stage
[0051]
(Operating conditions)
Each valve is opened and closed according to the process chart shown in Table 4, and the process No. 1-No. This is repeated for up to 16 cycles. Permeation treatment conditions (collecting water A and B) are operating pressure 0.75 MPa, concentrated water flow rate (final stage) 4.4 m. 3 / Hour,
[0052]
[Table 4]
Comparative Example 3
The procedure was the same as in Example 6 except that the operating conditions were changed as follows. In other words, a multistage separation membrane device in which two conventional commercially available separation membrane modules are directly connected to the former and one downstream of the industrial water having a turbidity of 2 degrees and an electrical conductivity of 20 mS / m without being treated by the pretreatment device. Normal processing was performed. The results are shown in Tables 6 and 7. In Comparative Example 2, the water flow differential pressure increased extremely by about 800 hours and permeated water could not be obtained, so the operation was stopped at this point.
[0054]
(Operating conditions)
Operating pressure is 0.75 MPa, concentrated water flow is 4.4 m 3 / Hour, the water temperature was 25 ° C., and the raw water pH was 7.0. In addition, each valve is opened and closed according to the process of Table 5, and the process No. This was repeated with 1 and 2 as one cycle.
[0055]
[Table 5]
[Table 6]
[Table 7]
In Examples 1 to 6, after 2000 hours, there was almost no increase in water flow differential pressure, no decrease in the amount of permeated water, and the quality of the permeated water was high. Comparative Example 1 shows a result comparable to that of the example in the performance evaluation after 2000 hours. However, this is provided with a pretreatment device, which requires additional installation location and installation cost. Therefore, although the comparative object of Examples 1-5 is Comparative Example 2, the adhesion of turbidity was intense until Comparative Example 2 until the permeated water amount became zero in about 800 hours. Although the comparative object of Example 6 is Comparative Example 3, in Comparative Example 3, the adhesion of turbidity was severe until the amount of permeated water reached zero in about 800 hours.
[0059]
【The invention's effect】
According to the operation method of the multistage separation membrane module of the present invention, the suspended matter accumulated in the raw water spacer wound around the spiral membrane element of the separation membrane module used in the multistage separation membrane apparatus can be efficiently removed. . In addition, there is no problem that the flushing flow rate that can occur in the reverse osmosis membrane module for low pressure or ultra-low pressure is reduced, and the pollutant accumulated on the membrane surface is consolidated by the back pressure generated immediately after the permeate side valve is closed. There is also an effect of mitigating, and the effect of flushing can be further enhanced. In addition, by releasing the pressure on the raw water supply side, the pressure that has been pressing the membrane surface until then is released, so the membrane will be slightly loosened, and the compaction of turbidity that accumulates on the membrane surface and the raw water spacer will be eased. Can do. Moreover, according to the multistage separation membrane apparatus of the present invention, the operation method can be reliably carried out with a simple apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a flow of an example of a multi-stage separation membrane apparatus that implements the operation method of this example.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of a separation membrane module in the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of the multistage separation membrane device of the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing another flow of the multistage separation membrane apparatus of the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a flow of a multistage separation membrane apparatus for carrying out Examples 1 to 5;
FIG. 6 is a schematic view of a conventional reverse osmosis membrane module.
FIG. 7 is a flow diagram of an example of a conventional multistage separation membrane apparatus.
[Explanation of symbols]
8, 50, 50a-50c Multistage separation membrane device
9a, 9b, 42a to 42c, 43a, 43b, 45a, 45b, 47a, 47b Separation membrane device group
10a, 10b, 28 Separation membrane module
11a-11c, 41a-41g, 44a-44e, 46a-46c, 48a, 48b Separation membrane device
12a, 12b Raw water supply first piping
13a, 13b Raw water supply second piping
14a, 14b, 23 Permeate outflow piping
15a, 15b, 24 Flow direction change piping
16a, 16b, 25 Concentrated water outflow first piping
17a, 17b, 26 Concentrated water outflow second piping
18 Raw water supply main piping
19 Raw water outflow first piping
20a, 20b Raw water supply branch piping
21 1st concentrated water supply main piping (raw water supply main piping of the latter stage)
22 1st concentrated water supply 2nd piping (the latter raw water supply 2nd piping)
27 Raw water outflow second piping (Raw water outflow piping in the latter stage)
30 pumps
31 Concentrated water collection pipe
a1, a2, g 1st valve
b1, b2, h Second valve
c1, c2, i 3rd valve
d1, d2, j 4th valve
e1, e2, k Permeate outflow piping valve
f, m Raw water outflow piping valve
311 Permeated water collecting pipe
312 Reverse osmosis membrane
32 Exterior body
33 Ribs
34 Telescope stop
35 Spiral type membrane element
36 housing
37 Clearance
38 brine seal
39 Reverse Osmosis Membrane Module
Claims (8)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003055284A JP4225471B2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Operation method of multistage separation membrane module |
| KR1020047016127A KR20050033547A (en) | 2002-08-29 | 2003-06-11 | Separation membrane module and method of operating separation membrane module |
| CNB038068842A CN1331574C (en) | 2002-08-29 | 2003-06-11 | Method for operating separation membrane module and separation membrane apparatus |
| PCT/JP2003/007394 WO2004022206A1 (en) | 2002-08-29 | 2003-06-11 | Separation membrane module and method of operating separation membrane module |
| AU2003242263A AU2003242263A1 (en) | 2002-08-29 | 2003-06-11 | Separation membrane module and method of operating separation membrane module |
| CN2007100844823A CN101053773B (en) | 2002-08-29 | 2003-06-11 | Method for operating separation membrane module |
| TW092122684A TWI235682B (en) | 2002-08-29 | 2003-08-18 | Operating method of separation membrane module and separation membrane apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003055284A JP4225471B2 (en) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Operation method of multistage separation membrane module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004261724A true JP2004261724A (en) | 2004-09-24 |
| JP4225471B2 JP4225471B2 (en) | 2009-02-18 |
Family
ID=33119337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003055284A Expired - Lifetime JP4225471B2 (en) | 2002-08-29 | 2003-03-03 | Operation method of multistage separation membrane module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4225471B2 (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007090212A (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Japan Organo Co Ltd | Ballast water producing apparatus, ship loading the same and producing method of ballast water |
| JP2007125527A (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Kurita Water Ind Ltd | Operation method of reverse osmosis membrane separator |
| WO2012086479A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 株式会社日立プラントテクノロジー | Reverse osmosis processing device |
| WO2013176119A1 (en) | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 東レ株式会社 | Membrane separation device and operation method for membrane separation device |
| WO2013183553A1 (en) | 2012-06-04 | 2013-12-12 | 東レ株式会社 | Separation membrane unit and desalination method using same |
| WO2014061695A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | 東レ株式会社 | Fresh water generation method |
| JP2015221440A (en) * | 2015-08-03 | 2015-12-10 | 株式会社日立製作所 | Reverse osmosis processing apparatus |
| WO2016151673A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | 三菱重工業株式会社 | Water treatment device, and method of operating water treatment device |
| KR101675417B1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-14 | 한국건설기술연구원 | Multi-stage vacuum membrane distillation system for producing desalinated water for maritime ship, and method for the same |
| JP2016215205A (en) * | 2016-08-22 | 2016-12-22 | 株式会社日立製作所 | Reverse osmosis treatment device |
| CN106552511A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-05 | 神华集团有限责任公司 | A kind of counter-infiltration system and the method for processing brackish water using the counter-infiltration system |
| KR101810814B1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-01-25 | 이희남 | Ultra filtration unit and water purifying system having the same |
| DE102017208730A1 (en) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Krones Ag | Process for the crossflow in the membrane filtration of beer |
| WO2020244999A1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | Unilever N.V. | Membrane filtration assembly |
| KR20230066266A (en) | 2020-09-09 | 2023-05-15 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | How to operate the desalinator |
| KR20230069043A (en) | 2020-09-14 | 2023-05-18 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | How to operate the desalinator |
| WO2023166905A1 (en) | 2022-03-03 | 2023-09-07 | 栗田工業株式会社 | Method for operating desalting device |
-
2003
- 2003-03-03 JP JP2003055284A patent/JP4225471B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007090212A (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Japan Organo Co Ltd | Ballast water producing apparatus, ship loading the same and producing method of ballast water |
| JP2007125527A (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Kurita Water Ind Ltd | Operation method of reverse osmosis membrane separator |
| WO2012086479A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 株式会社日立プラントテクノロジー | Reverse osmosis processing device |
| JP2012130840A (en) * | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Reverse osmosis treatment apparatus |
| JPWO2013176119A1 (en) * | 2012-05-22 | 2016-01-14 | 東レ株式会社 | Membrane separation device and method of operating the membrane separation device |
| WO2013176119A1 (en) | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 東レ株式会社 | Membrane separation device and operation method for membrane separation device |
| US9901878B2 (en) | 2012-05-22 | 2018-02-27 | Toray Industries, Inc. | Membrane separation device and operation method for membrane separation device |
| WO2013183553A1 (en) | 2012-06-04 | 2013-12-12 | 東レ株式会社 | Separation membrane unit and desalination method using same |
| WO2014061695A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | 東レ株式会社 | Fresh water generation method |
| JPWO2014061695A1 (en) * | 2012-10-18 | 2016-09-05 | 東レ株式会社 | Fresh water generation method |
| WO2016151673A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | 三菱重工業株式会社 | Water treatment device, and method of operating water treatment device |
| KR101675417B1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-14 | 한국건설기술연구원 | Multi-stage vacuum membrane distillation system for producing desalinated water for maritime ship, and method for the same |
| JP2015221440A (en) * | 2015-08-03 | 2015-12-10 | 株式会社日立製作所 | Reverse osmosis processing apparatus |
| CN106552511A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-05 | 神华集团有限责任公司 | A kind of counter-infiltration system and the method for processing brackish water using the counter-infiltration system |
| JP2016215205A (en) * | 2016-08-22 | 2016-12-22 | 株式会社日立製作所 | Reverse osmosis treatment device |
| KR101810814B1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-01-25 | 이희남 | Ultra filtration unit and water purifying system having the same |
| DE102017208730A1 (en) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Krones Ag | Process for the crossflow in the membrane filtration of beer |
| WO2020244999A1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | Unilever N.V. | Membrane filtration assembly |
| KR20230066266A (en) | 2020-09-09 | 2023-05-15 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | How to operate the desalinator |
| KR20230069043A (en) | 2020-09-14 | 2023-05-18 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | How to operate the desalinator |
| WO2023166905A1 (en) | 2022-03-03 | 2023-09-07 | 栗田工業株式会社 | Method for operating desalting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4225471B2 (en) | 2009-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4225471B2 (en) | Operation method of multistage separation membrane module | |
| JP4251879B2 (en) | Operation method of separation membrane module | |
| EP1633954B1 (en) | Apparatus and method for treating injection fluid | |
| US8795527B2 (en) | Filtration system | |
| JP5838981B2 (en) | Multi-stage reverse osmosis membrane device and operation method thereof | |
| JP2000271460A (en) | Treating system and treatment method using spiral type membrane module | |
| US20150375174A1 (en) | Integrated ultrafiltration and reverse osmosis desalination systems | |
| JP2008100220A (en) | Method for producing freshwater | |
| WO2004022206A1 (en) | Separation membrane module and method of operating separation membrane module | |
| JP2004050005A (en) | Spiral membrane element, reverse osmosis membrane module, and reverse osmosis membrane apparatus | |
| JP2004089763A (en) | Spiral membrane element, separation membrane module, separation membrane apparatus, and water treatment method using the same | |
| JP3859151B2 (en) | Separation membrane module, separation membrane device, and operation method of separation membrane device | |
| Swapnil et al. | The industrial development of polymeric membranes and membrane modules for reverse osmosis and ultrafiltration | |
| JP2004050081A (en) | Spiral membrane element, reverse osmosis membrane module, and reverse osmosis membrane apparatus | |
| US10576425B2 (en) | Unhoused filtration device and methods of use | |
| CN111867700A (en) | Integrated composite filter module for water purifier | |
| AU2008200413A1 (en) | Water treatment process | |
| JP7426478B2 (en) | Filter structure with selective water collection function at both ends and filtration method using the same | |
| JP4454922B2 (en) | Control method of filtration apparatus using hollow fiber type separation membrane | |
| JP2004089761A (en) | Spiral membrane element, reverse osmosis membrane module and reverse osmosis membrane apparatus | |
| JP2006130496A (en) | Water treatment device and its operating method | |
| JP2005046762A (en) | Water treatment method and water treatment apparatus | |
| JP2006218341A (en) | Method and apparatus for treating water | |
| JP2005254192A (en) | Membrane separator and membrane separation method | |
| WO2019191472A1 (en) | Method and apparatus for improved filtration by a ceramic membrane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080911 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081023 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081119 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081120 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4225471 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |