JP2013022543A - 膜処理装置および膜モジュールの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各膜エレメントの内部の汚染の程度をできるだけ均等にすることが可能な膜処理装置を提供する。
【解決手段】容器５に内蔵された複数の膜エレメント３，４と、原水供給部６と、一方の透過水回収部７と、他方の透過水回収部８と、濃縮水排出部９とを有し、透過水回収部７，８を流れる透過水の流量を変化させることが可能な流量調整弁２８，３３と、透過水回収部７，８より回収される透過水の電気伝導度を測定する電気伝導度計３０，３５と、透過水回収部７，８より回収される透過水の流量を測定する流量計３１，３６とが備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆浸透膜又はナノ濾過膜を内蔵した膜モジュールを有する膜処理装置、および膜モジュールの運転方法に関する。

従来、この種の膜モジュールとしては、例えば、逆浸透膜を用いた中空糸型のものがあり、図７に示すように、二個（複数個）の膜エレメント８０，８１と、膜エレメント８０，８１が収納される容器８２と、容器８２内に原水が供給される原水供給部８３と、一方の膜エレメント８０を透過した透過水が容器８２の一端部から回収される一方の透過水回収部８４と、他方の膜エレメント８１を透過した透過水が容器８２の他端部から回収される他方の透過水回収部８５と、原水から透過水が除かれた後の濃縮水が容器８２から排出される濃縮水排出部８６とを有している。

膜エレメント８０，８１はそれぞれ、逆浸透膜からなる中空糸を束ねた中空糸層８７，８８を有している。また、一方の中空糸層８７の中心には一方の芯管８９が挿通され、原水供給部８３は一方の芯管８９に連通している。同様に、他方の中空糸層８８の中心には他方の芯管９０が挿通され、濃縮水排出部８６は他方の芯管９０に連通している。これら芯管８９，９０にはそれぞれ複数の流通孔９５が形成されている。

また、容器８２内には、一方の中空糸層８７の中空糸内から流出する透過水を集める一方の集水部９１と、他方の中空糸層８８の中空糸内から流出する透過水を集める他方の集水部９２とが設けられている。尚、一方の中空糸層８７と一方の芯管８９との奥端部は一方の閉塞板９３で閉塞され、他方の中空糸層８８と他方の芯管９０との奥端部は他方の閉塞板９４で閉塞されている。

これによると、原水は、原水供給部８３から一方の芯管８９に供給され、一方の芯管８９の流通孔９５を通過して、一方の中空糸層８７を半径方向外方に向かって流れる。この際、一方の中空糸層８７の中空糸内に透過した透過水は、中空糸内を流れた後、中空糸から一方の集水部９１内に集められ、一方の集水部９１内から一方の透過水回収部８４を通って外部へ排出される。

また、原水供給部８３から容器８２内に供給された原水のうち、透過水として一方の透過水回収部８４から排出されなかった残りの原水は、容器８２内を流れ、他方の中空糸層８８を半径方向内方に向かって流れる。この際、他方の中空糸層８８の中空糸内に透過した透過水は、中空糸内を流れた後、中空糸から他方の集水部９２内に集められ、他方の集水部９２内から他方の透過水回収部８５を通って外部へ排出される。そして、原水供給部８３から容器８２内に供給された原水のうち、透過水として一方および他方の透過水回収部８４，８５から排出されなかった残りの原水は、濃縮水として、流通孔９５から他方の芯管９０内へ流入し、他方の芯管９０を通って濃縮水排出部８６から外部へ排出される。

尚、上記のような中空糸逆浸透膜型の膜モジュールは、例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第３００８８８６号

しかしながら上記の従来形式では、図７に示す膜モジュールの構造上、各膜エレメント８０，８１の負荷量が均等ではなく、他方（濃縮水排出部８６側）の膜エレメント８１の負荷量が一方（原水供給部８３側）の膜エレメント８０の負荷量よりも大きくなる。このため、ろ過運転を続けていると、他方の膜エレメント８１の汚染の進行度合が一方の膜エレメント８０の汚染の進行度合よりも早くなり、各膜エレメント８０，８１の汚染度合にばらつきが生じてしまう。このように各膜エレメント８０，８１の汚染度合がばらつくと、膜モジュールを薬液洗浄する洗浄時期の判断が難しくなり、他方の膜エレメント８１が汚染され過ぎて、薬液洗浄を行っても、十分に汚染を除去することができなかったり、或は、ほとんど汚染されておらず薬液洗浄の必要の無い一方の膜エレメント８０に対して、不必要な薬液洗浄を行ってしまうといった問題がある。

尚、本発明における負荷量とは、各膜エレメント８０，８１の分離膜の単位面積および単位時間当りに分離膜を透過する溶解成分量を表すものであり、溶解成分量の単位としては「ｇ」又は「ｍｏｌ」のどちらでもよい。また、実際の負荷量の測定においては、膜透過水の流量と膜透過水中の溶解成分濃度との積を分離膜の面積で除して求めることができ、溶解成分が塩等のイオン性のものであれば、膜透過水の溶解成分濃度の代用として電気伝導度を用いることができる。

本発明は、各膜エレメントの汚染度合（汚染の程度）をできるだけ均等にすることが可能な膜処理装置および膜モジュールの運転方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、逆浸透膜又はナノ濾過膜を備えた１以上の膜エレメントと、膜エレメントを収納した容器と、容器内に原水が供給される原水供給部と、膜エレメントを透過した透過水が容器の一端部から回収される一方の透過水回収部と、透過水が容器の他端部から回収される他方の透過水回収部と、原水から透過水が除かれた後の濃縮水が容器から排出される濃縮水排出部とを備えた膜モジュールの運転方法であって、
一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度との比、又は、一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量との比、或は、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量の積と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量の積との比のいずれかの比が所定値に保たれるように、両方の透過水回収部のうちの少なくとも溶解成分濃度の高い透過水が回収される片方の透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させるものである。

これによると、透過水回収部を流れる透過水の流量を流量変化手段で変化させて、例えば、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量の積Ａと他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量の積Ｂとの比を所定値（以下、所定積比とも言う）に保つことにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

尚、上記積Ａと積Ｂとはそれぞれ各膜エレメントの負荷量の指標となる。ここで、積Ａと積Ｂとの比（すなわちＡ／Ｂ）をある定まった所定値にした状態で膜モジュールをろ過運転したとき、実際に、各膜エレメントの膜の汚れ方が均等になることを発明者は見い出した。

従って、予め各膜エレメントの負荷量が均等になるときの積Ａと積Ｂとの比を所定値として求めておき、透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させることによって、上記積Ａと積Ｂとの比を上記所定値に保つことができる。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

また、上記の運転方法では、積Ａと積Ｂとの比に着目しているが、下記のように、透過水の溶解成分濃度の比に着目してもよい。すなわち、容器内の各膜エレメントの負荷量が均等である場合、上述したように積Ａと積Ｂとが上記所定積比となり、この状態では、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度との比が所定値（以下、所定濃度比とも言う）になる。

したがって、予め各膜エレメントの負荷量が均等である場合の溶解成分濃度の比を所定値として求めておき、透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させて、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度との比を所定値に保つ。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

また、上記の運転方法では、積Ａと積Ｂとの比に着目しているが、下記のように、透過水の流量の比に着目してもよい。すなわち、容器内の各膜エレメントの負荷量が均等である場合、上述したように積Ａと積Ｂとが上記所定積比となり、この状態では、一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量との比が所定値（以下、所定流量比とも言う）になる。

したがって、予め各膜エレメントの負荷量が均等である場合の流量の比を所定値として求めておき、制御手段が、流量変化手段によって、透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させ、一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量との比を所定値に保つ。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

本第２発明における膜モジュールの運転方法は、溶解成分濃度を電気伝導度の測定により求めるものである。
これによると、測定された透過水の電気伝導度から透過水の溶解成分濃度を求めることができる。

本第３発明は、膜モジュールを有する膜処理装置であって、
膜モジュールは、逆浸透膜又はナノ濾過膜を備えた１以上の膜エレメントと、膜エレメントが収納される容器と、容器内に原水が供給される原水供給部と、膜エレメントを透過した透過水が容器の一端部から回収される一方の透過水回収部と、透過水が容器の他端部から回収される他方の透過水回収部と、原水から透過水が除かれた後の濃縮水が容器から排出される濃縮水排出部とを有し、
両方の透過水回収部のうちの少なくとも溶解成分濃度の高い透過水が回収される片方の透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させることが可能な流量変化手段と、
一方および他方の透過水回収部より回収される透過水の夫々の溶解成分濃度を測定する溶解成分濃度測定手段と一方および他方の透過水回収部より回収される透過水の夫々の流量を測定する流量測定手段との、少なくともいずれかの測定手段が備えられているものである。

これによると、例えば、溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とが共に備えられている場合、溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とにより測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量との積Ａを求めると共に、他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量との積Ｂを求める。

尚、上記積Ａと積Ｂとはそれぞれ各膜エレメントの負荷量の指標となる。ここで、積Ａと積Ｂとの比（すなわちＡ／Ｂ）をある定まった所定値にした状態で膜モジュールをろ過運転したとき、実際に、各膜エレメントの膜の汚れ方が均等になることを発明者は見い出した。

従って、予め各膜エレメントの負荷量が均等になるときの積Ａと積Ｂとの比を所定値として求めておき、透過水回収部を流れる透過水の流量を流量変化手段で変化させることによって、上記積Ａと積Ｂとの比を上記所定値に保つことができる。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

本第４発明における膜処理装置は、溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とが備えられ、
溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とにより測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量との積を積Ａとし、
溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とにより測定された他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量との積を積Ｂとし、
積Ａと積Ｂとが所定積比に保たれるように、流量変化手段によって透過水の流量を変化させる制御手段が備えられているものである。

これによると、制御手段が、流量変化手段によって、透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させ、積Ａと積Ｂとを所定積比に保つ。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

本第５発明における膜処理装置は、溶解成分濃度測定手段が備えられ、
溶解成分濃度測定手段により測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度とが所定濃度比に保たれるように、流量変化手段によって透過水の流量を変化させる制御手段が備えられているものである。

これによると、容器内の各膜エレメントの負荷量が均等である場合、上述したように積Ａと積Ｂとが上記所定積比となり、この状態では、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度とが所定濃度比になる。

したがって、予め各膜エレメントの負荷量が均等である場合の溶解成分濃度の比を所定値として求めておき、制御手段が、流量変化手段によって、透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させ、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度との比を所定値に保つ。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

本第６発明における膜処理装置は、流量測定手段が備えられ、
流量測定手段により測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量とが所定流量比に保たれるように、流量変化手段によって透過水の流量を変化させる制御手段が備えられているものである。

これによると、容器内の各膜エレメントの負荷量が均等である場合、上述したように積Ａと積Ｂとが上記所定積比となり、この状態では、一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量とが所定流量比になる。

したがって、予め各膜エレメントの負荷量が均等である場合の流量の比を所定値として求めておき、制御手段が、流量変化手段によって、透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させ、一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量との比を所定値に保つ。これにより、容器内の各膜エレメントの汚染度合をほぼ均等にすることができる。

本第７発明における膜処理装置は、溶解成分濃度測定手段は電気伝導度計であるものである。
これによると、電気伝導度計で測定された透過水の電気伝導度から透過水の溶解成分濃度を求めることができる。

以上のように本発明によると、容器内の各膜エレメントの負荷量をほぼ均等に保つことができるため、容器内の各膜エレメントの汚染がほぼ均等に進行し、これにより、膜エレメントを薬液洗浄する際の最適な洗浄時期を容易に判断することができる。

本発明の第１の実施の形態における膜モジュールの断面図である。 同、膜モジュールの制御系のブロック図である。 同、膜モジュールの運転日数と積比との関係を示すグラフである。 同、膜モジュールの運転日数と標準化透過流量初期比との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの運転日数と電気伝導度比との関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態における膜モジュールの運転日数と流量比との関係を示すグラフである。 従来の膜モジュールの図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１，図２に示すように、１は中空糸型逆浸透膜式の膜モジュール２を有する膜処理装置である。膜モジュール２は、二個（複数個）の膜エレメント３，４と、膜エレメント３，４が収納される容器５と、容器５内に原水が供給される原水供給管６（原水供給部の一例）と、一方の膜エレメント３を透過した透過水が容器５の一端部から回収される一方の透過水回収管７（一方の透過水回収部の一例）と、他方の膜エレメント４を透過した透過水が容器５の他端部から回収される他方の透過水回収管８（他方の透過水回収部の一例）と、原水から透過水が除かれた後の濃縮水が容器５から排出される濃縮水排出管９（濃縮水排出部の一例）とを有している。

容器５は、円筒状の本体部１９と、本体部１９の両端を閉じるカバー部２０，２１とを有している。各膜エレメント３，４はそれぞれ、逆浸透膜からなる中空糸を束ねた中空糸層１１，１２を有している。このうち、一方の中空糸層１１の中心には一方の芯管１３が挿通されている。原水供給管６は、一方のカバー部２０に貫通して設けられ、一方の芯管１３に連通している。同様に、他方の中空糸層１２の中心には他方の芯管１４が挿通されている。濃縮水排出管９は、他方のカバー部２１に貫通して設けられ、他方の芯管１４に連通している。これら芯管１３，１４にはそれぞれ複数の流通孔１５が形成されている。

また、容器５内には、一方の中空糸層１１の中空糸内から流出する透過水を集める一方の集水部２３と、他方の中空糸層１２の中空糸内から流出する透過水を集める他方の集水部２４とが設けられている。尚、一方の中空糸層１１と芯管１３との奥端部は一方の閉塞板２５で閉塞され、他方の中空糸層１２と芯管１４との奥端部は他方の閉塞板２６で閉塞されている。

一方の透過水回収管７には、一方の透過水回収管７を流れる透過水の流量を変化させることが可能な一方の流量調整弁２８（流量変化手段の一例）と、一方の透過水回収管７より回収される透過水の溶解成分濃度（透過水濃度）を測定する一方の電気伝導度計３０（溶解成分濃度測定手段の一例）と、一方の透過水回収管７より回収される透過水の流量を測定する一方の流量計３１（流量測定手段の一例）とが設けられている。

また、他方の透過水回収管８には、他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量を変化させることが可能な他方の流量調整弁３３（流量変化手段の一例）と、他方の透過水回収管８より回収される透過水の溶解成分濃度（透過水濃度）を測定する他方の電気伝導度計３５（溶解成分濃度測定手段の一例）と、他方の透過水回収管８より回収される透過水の流量を測定する他方の流量計３６（流量測定手段の一例）とが設けられている。

尚、透過水の溶解成分濃度は、予め求められた溶解成分濃度と電気伝導度の間の相関図に基いて、各々の電気伝導度計３０，３５で測定された透過水の電気伝導度から求めることができる。溶解成分が塩等の電気伝導性を示すものであれば、溶解成分濃度と電気伝導度とはほぼ比例する関係にあるので、相対比較の対象として溶解成分濃度を用いる場合、電気伝導度の測定値をそのまま溶解成分濃度として使用しても問題はない。電気伝導度計３０，３５で測定される透過水の電気伝導度の単位はμＳ／ｃｍであり、流量計３１，３６で測定される透過水の流量の単位はｍ^３／日である。

一方および他方の流量調整弁２８，３３のそれぞれの開度は、電気伝導度計３０，３５で測定された電気伝導度と流量計３１，３６で測定された流量とに基いて、制御手段３７により制御される。制御手段３７が一方の流量調整弁２８の開度を増大させることにより、一方の透過水回収管７を流れる透過水の流量が増え、開度を減少させることにより、一方の透過水回収管７を流れる透過水の流量が減る。同様に、制御手段３７が他方の流量調整弁３３の開度を増大させることにより、他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量が増え、開度を減少させることにより、他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量が減る。

以下、上記構成における作用を説明する。
原水は、原水供給管６から一方の芯管１３に供給され、一方の芯管１３の流通孔１５を通過して、一方の中空糸層１１を半径方向外方に向かって流れる。この際、一方の中空糸層１１の中空糸内に透過した透過水は、中空糸内を流れた後、中空糸から一方の集水部２３に集められ、一方の集水部２３から一方の透過水回収管７を通って外部へ排出される。

また、原水供給管６から容器５内に供給された原水のうち、透過水として一方の透過水回収管７から排出されずに濃縮された残りの原水は、容器５内を流れ、他方の中空糸層１２を半径方向内方に向かって流れる。この際、他方の中空糸層１２の中空糸内に透過した透過水は、中空糸内を流れた後、中空糸から他方の集水部２４に集められ、他方の集水部２４から他方の透過水回収管８を通って外部へ排出される。そして、原水供給管６から容器５内に供給された原水のうち、透過水として一方および他方の透過水回収管７，８から排出されなかった残りの原水は、濃縮水として、流通孔１５から他方の芯管１４内へ流入し、他方の芯管１４を通って濃縮水排出管９から外部へ排出される。

一方の透過水回収管７を流れる透過水の電気伝導度Ｅ１と流量Ｆ１とはそれぞれ一方の電気伝導度計３０と流量計３１とで測定され、他方の透過水回収管８を流れる透過水の電気伝導度Ｅ２と流量Ｆ２とはそれぞれ他方の電気伝導度計３５と流量計３６とで測定される。尚、上記のように直列に配置された二台の膜エレメント３，４を内蔵する構造の膜モジュール２では、その構造上、他方（すなわち濃縮水排出管９側）の透過水回収管８を流れる透過水の電気伝導度が一方（すなわち原水供給管６側）の透過水回収管７を流れる透過水の電気伝導度よりも大きくなり、この場合、他方の透過水回収管８は、一方の透過水回収管７よりも溶解成分濃度の高い透過水が回収される片方の透過水回収部に相当する。

次に、膜モジュール２の運転方法について説明する。
制御手段３７は、一方の電気伝導度計３０と流量計３１とで測定された透過水の電気伝導度Ｅ１（すなわち溶解成分濃度に相当）と流量Ｆ１との積Ａ（Ａ＝Ｅ１×Ｆ１）を求めると共に、他方の電気伝導度計３５と流量計３６とで測定された透過水の電気伝導度Ｅ２（すなわち溶解成分濃度に相当）と流量Ｆ２との積Ｂ（Ｂ＝Ｅ２×Ｆ２）を求める。

このうち、積Ａは一方の膜エレメント３の負荷量の指標となり、積Ｂは他方の膜エレメント４の負荷量の指標となる。ここで、一方の膜エレメント３の負荷量と他方の膜エレメント４の負荷量とが均等である場合、積Ａと積Ｂとが等しくなり、積Ａと積Ｂとの比Ｒ（すなわちＲ＝Ａ／Ｂ）が１（所定積比の一例）を示すことを発明者は見い出した。

このように、負荷量が均等になる場合の比Ｒを予め所定積比（＝１）として求めておき、これに基いて、制御手段３７が、他方の流量調整弁３３の開度を調整して、他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量を調整することにより、積Ａと積Ｂとの比Ｒを１に保つことができる。このように、電気伝導度が高い方の透過水である他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量を調整することにより、比Ｒを１に保つことができる。これにより、一方の膜エレメント３の汚染度合と他方の膜エレメント４の汚染度合とをほぼ均等にすることができる。

具体的には、比Ｒが１より小さくなった場合、制御手段３７は、他方の流量調整弁３３の開度を小さくして、他方の透過水回収管８から排出される透過水の流量Ｆ２を減らす。これにより、一方の透過水回収管７から排出される透過水の流量が増え、積Ｂが減少すると共に積Ａが増加し、比Ｒ（Ｒ＝Ａ／Ｂ）が増大する。

反対に、比Ｒが１より大きくなった場合、制御手段３７は、他方の流量調整弁３３の開度を大きくして、他方の透過水回収管８から排出される透過水の流量Ｆ２を増やす。これにより、一方の透過水回収管７から排出される透過水の流量が減り、積Ｂが増加すると共に積Ａが減少し、比Ｒ（Ｒ＝Ａ／Ｂ）が減少する。

このように制御手段３７が他方の流量調整弁３３の開度を変えることで、比Ｒを１に保つことができる。
図３は、膜モジュール２の運転日数と比Ｒとの関係を示すグラフであり、このうち、グラフＧ１は他方の流量調整弁３３により他方の透過水回収管８の透過水の流量を調整した場合を示し、グラフＧ２は、参考例として、流量調整弁２８，３３を設けていない場合を示している。また、縦線Ｌは所定日数毎に行われる薬液洗浄を示している。

グラフＧ１では、上述のように制御手段３７が他方の流量調整弁３３の開度を調整することにより、比Ｒを１に保っている。これに対してグラフＧ２では、比Ｒは、縦線Ｌで示される薬液洗浄時から次の薬液洗浄時までの間において、次第に増加する傾向を示しながら、約０．４〜０．７の間で変動している。これは、濃縮水排出管９側である他方の膜エレメント４の透過性能が汚れによって原水供給管６側である一方の膜エレメント３の透過性能よりも低下するため、他方の透過水回収管８から排出される透過水の流量Ｆ２が透過水の電気伝導度Ｅ２の増加率以上に減少し、その結果、積Ｂが減少して、比Ｒが増加することによるものである。そして、縦線Ｌに示されるように、薬液洗浄が行われた際、他方の膜エレメント４の透過性能が回復するため、積Ｂが増加して、比Ｒが減少する。

また、図４は、図３のグラフで示した膜モジュール２の運転を行ったときの膜モジュール２の運転日数と標準化透過流量初期比との関係を示すグラフである。このうち、グラフＧ１は他方の流量調整弁３３により他方の透過水回収管８の透過水の流量を調整して比Ｒを１に保った場合を示し、グラフＧ２は、参考例として、流量調整弁２８，３３を設けていない場合を示している。また、縦線Ｌは所定日数毎に行われる薬液洗浄を示している。

標準化透過流量初期比とは、膜モジュール２の運転日数が０日（すなわち運転開始時）における膜モジュール２の標準化透過流量を１としたときの、各運転日数に対する膜モジュール２の標準化透過流量の値を示しており、運転日数が経過するほど、各膜エレメント３，４の膜面の汚染（目詰まり）が進行するため、標準化透過流量初期比が低下していく。

尚、標準化透過流量とは、所定濃度の原水、所定の原水温度、所定の原水供給圧力のもとでの透過流量を示すものである。逆浸透膜の透過流量は原水の組成や供給圧力又は水温等に依存して変化するため、通常、ファウリングや劣化の度合いを評価するには、一定の条件下で透過流量を測定するか、或は、これらの因子の影響を除く補正を行う必要がある。

図４によると、運転日数が経過するほど、膜エレメント３，４の透過性能が汚れによって低下するため、透過水回収管７，８から排出される透過水の流量Ｆ１，Ｆ２の総量が全体的に減少し、標準化透過流量初期比が次第に低下していく。そして、縦線Ｌに示されるように、薬液洗浄が行われた際、膜エレメント３，４の透過性能が回復するため、透過水回収管７，８から排出される透過水の流量Ｆ１，Ｆ２の総量が全体的に増加し、その結果、標準化透過流量初期比が回復する。

図４では、グラフＧ１は、グラフＧ２に比べて、標準化透過流量初期比が高く保たれ、薬液洗浄による回復率を高く保つことができる。これは、上述したように一方の膜エレメント３の負荷量と他方の膜エレメント４の負荷量とがほぼ均等に保たれるため、最適な時期に薬液洗浄を行うことで、両膜エレメント３，４を過不足無く確実に洗浄することができるためである。

これに対して、参考例であるグラフＧ２では、薬液洗浄による回復率が大幅に低下（すなわち標準化透過流量初期比＝１から大幅に低下）している。これは、一方の膜エレメント３の負荷量と他方の膜エレメント４の負荷量とが不均等な状態で保たれるため、最適な時期に薬液洗浄を行うことが困難となり、他方の膜エレメント４の汚染度合が一方の膜エレメント３よりも酷くなり過ぎて、薬液洗浄によっても十分に透過性能が回復しないためである。

上記実施の形態では、比Ｒを所定値の一例である１に保っているが、厳密に１のみに限定されるものではなく、各膜エレメント３，４毎の負荷量を同じにしても、原水の溶解成分濃度やクロスフロー強度等によって膜の汚染の程度が均等にならない場合もあり、このため、略１の範囲で実際の膜の汚染の程度が均等になる比Ｒを求める必要がある。この場合、略１とは０．８〜１．２程度の範囲が好適とされる。

（第２の実施の形態）
一方の膜エレメント３の負荷量と他方の膜エレメント４の負荷量とが均等である場合、第１の実施の形態にて説明したように、積Ａと積Ｂとの比Ｒが１となり、この状態では、一方の透過水回収管７から排出される透過水の電気伝導度Ｅ１（すなわち溶解成分濃度）と他方の透過水回収管８から排出される透過水の電気伝導度Ｅ２（すなわち溶解成分濃度）との比ＥＲ（すなわちＥＲ＝Ｅ１／Ｅ２であり、濃度比に相当）が所定値になる。

このようなことに基き、第２の実施の形態では、予め比Ｒが１となるときの電気伝導度の比ＥＲを所定値として求めておき、制御手段３７は、他方の流量調整弁３３の開度を調整することによって、他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量を調整し、電気伝導度の比ＥＲを所定値に保つ。これにより、一方の膜エレメント３の汚染度合と他方の膜エレメント４の汚染度合とをほぼ均等にすることができる。

図５は、図３のグラフで示した膜モジュール２の運転を行ったときの膜モジュール２の運転日数と電気伝導度の比ＥＲとの関係を示すグラフである。このうち、グラフＧ１は、他方の流量調整弁３３により他方の透過水回収管８の透過水の流量を調整して、積Ａと積Ｂとの比Ｒを所定値に保った場合を示す。また、グラフＧ２は、参考例として、流量調整弁２８，３３を設けていない場合を示している。尚、縦線Ｌは所定日数毎に行われる薬液洗浄を示している。

グラフＧ１では、電気伝導度Ｅ１と電気伝導度Ｅ２との比ＥＲが所定値の一例である約０．９に保たれている。これに対して、参考例のグラフＧ２では、電気伝導度の比ＥＲが約０．７〜約０．８５の間で変動している。

（第３の実施の形態）
一方の膜エレメント３の負荷量と他方の膜エレメント４の負荷量とが均等に保たれている場合、第１の実施の形態にて説明したように積Ａと積Ｂとの比Ｒが１（所定積比の一例）に保たれ、且つ、第２の実施の形態にて説明したように電気伝導度Ｅ１と電気伝導度Ｅ２との比ＥＲが約０．９（所定濃度比の一例）に保たれるため、一方の透過水回収管７を流れる透過水の流量Ｆ１と他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量Ｆ２との比ＦＲ（すなわちＦＲ＝Ｆ１／Ｆ２）が所定値になる。

このようなことに基き、第３の実施の形態では、予め比Ｒが１となるときの流量の比ＦＲを所定値として求めておき、制御手段３７は、他方の流量調整弁３３の開度を調整することによって、他方の透過水回収管８を流れる透過水の流量を調整し、流量の比ＦＲを所定値に保つ。これにより、一方の膜エレメント３の汚染度合と他方の膜エレメント４の汚染度合とをほぼ均等にすることができる。

図６は、図３のグラフで示した膜モジュール２の運転を行ったときの膜モジュール２の運転日数と流量の比ＦＲとの関係を示すグラフである。このうち、グラフＧ１は、他方の流量調整弁３３により他方の透過水回収管８の透過水の流量を調整して、積Ａと積Ｂとの比Ｒを所定値に保った場合を示す。また、グラフＧ２は、参考例として、流量調整弁２８，３３を設けていない場合を示している。尚、縦線Ｌは所定日数毎に行われる薬液洗浄を示している。

グラフＧ１では、流量Ｆ１と流量Ｆ２との比ＦＲが所定値の一例である約１．１に保たれている。これに対して、参考例のグラフＧ２では、流量の比ＦＲが約０．５〜約０．９の間で変動している。

上記各実施の形態では、膜モジュール２の構造上、他方の透過水回収管８を流れる透過水の電気伝導度（溶解成分濃度）が一方の透過水回収管７を流れる透過水の電気伝導度（溶解成分濃度）よりも大きくなるため、他方の流量調整弁３３の開度を調整して、他方の透過水回収管８の透過水の流量を調整しているが、反対に、一方の透過水回収管７を流れる透過水の電気伝導度（溶解成分濃度）が他方の透過水回収管８を流れる透過水の電気伝導度（溶解成分濃度）よりも大きくなる場合は、一方の流量調整弁２８の開度を調整して、一方の透過水回収管７の透過水の流量を調整すればよい。

上記各実施の形態では、図１に示すように、中空糸層１１，１２を有する中空糸型逆浸透膜式の膜モジュール２を挙げたが、スパイラル型逆浸透膜式の膜モジュールであってもよい。

上記各実施の形態では、図１に示すように、容器５内に一方および他方の膜エレメント３，４が収納されているダブルエレメント構造の膜モジュール２を示したが、容器５内に一本の膜エレメントが収納されているシングルエレメント構造の膜モジュールであってもよい。このようなシングルエレメント構造の膜モジュールにおいては、膜エレメントの膜面の汚染の程度にムラがある場合に本発明が有効である。

上記各実施の形態では、容器５内に二本の膜エレメント３，４を収納しているが、三本以上収納されているものであってもよい。
上記各実施の形態では、膜エレメント３，４は逆浸透膜を備えているが、ナノ濾過膜を備えていてもよい。

また、上記各実施の形態では、図１に示すように、透過水回収管７，８を流れる透過水の電気伝導度を電気伝導度計３０，３５で自動的に測定しているが、透過水回収管７，８に電気伝導度計３０，３５を設けず、作業者が手作業で電気伝導度を測定してもよい。また、流量測定手段の一例として流量計３１，３６を用いているが、予め透過水の排出圧力と流量との関係を求めておき、流量計の代わりに圧力計を用い、測定された圧力から流量を求めてもよい。

１ 膜処理装置
２ 膜モジュール
３，４ 膜エレメント
５ 容器
６ 原水供給管（原水供給部）
７，８ 透過水回収管（透過水回収部）
９ 濃縮水排出管（濃縮水排出部）
２８，３３ 流量調整弁（流量変化手段）
３０，３５ 電気伝導度計（溶解成分濃度測定手段）
３１，３６ 流量計（流量測定手段）
３７ 制御手段

Claims (7)

1. 逆浸透膜又はナノ濾過膜を備えた１以上の膜エレメントと、膜エレメントを収納した容器と、容器内に原水が供給される原水供給部と、膜エレメントを透過した透過水が容器の一端部から回収される一方の透過水回収部と、透過水が容器の他端部から回収される他方の透過水回収部と、原水から透過水が除かれた後の濃縮水が容器から排出される濃縮水排出部とを備えた膜モジュールの運転方法であって、
   一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度との比、又は、一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量との比、或は、一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量の積と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量の積との比のいずれかの比が所定値に保たれるように、両方の透過水回収部のうちの少なくとも溶解成分濃度の高い透過水が回収される片方の透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させることを特徴とする膜モジュールの運転方法。
2. 溶解成分濃度を電気伝導度の測定により求めることを特徴とする請求項１記載の膜モジュールの運転方法。
3. 膜モジュールを有する膜処理装置であって、
   膜モジュールは、逆浸透膜又はナノ濾過膜を備えた１以上の膜エレメントと、膜エレメントが収納される容器と、容器内に原水が供給される原水供給部と、膜エレメントを透過した透過水が容器の一端部から回収される一方の透過水回収部と、透過水が容器の他端部から回収される他方の透過水回収部と、原水から透過水が除かれた後の濃縮水が容器から排出される濃縮水排出部とを有し、
   両方の透過水回収部のうちの少なくとも溶解成分濃度の高い透過水が回収される片方の透過水回収部を流れる透過水の流量を変化させることが可能な流量変化手段と、
   一方および他方の透過水回収部より回収される透過水の夫々の溶解成分濃度を測定する溶解成分濃度測定手段と一方および他方の透過水回収部より回収される透過水の夫々の流量を測定する流量測定手段との、少なくともいずれかの測定手段が備えられていることを特徴とする膜処理装置。
4. 溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とが備えられ、
   溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とにより測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量との積を積Ａとし、
   溶解成分濃度測定手段と流量測定手段とにより測定された他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と流量との積を積Ｂとし、
   積Ａと積Ｂとが所定積比に保たれるように、流量変化手段によって透過水の流量を変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の膜処理装置。
5. 溶解成分濃度測定手段が備えられ、
   溶解成分濃度測定手段により測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度と他方の透過水回収部を流れる透過水の溶解成分濃度とが所定濃度比に保たれるように、流量変化手段によって透過水の流量を変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の膜処理装置。
6. 流量測定手段が備えられ、
   流量測定手段により測定された一方の透過水回収部を流れる透過水の流量と他方の透過水回収部を流れる透過水の流量とが所定流量比に保たれるように、流量変化手段によって透過水の流量を変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の膜処理装置。
7. 溶解成分濃度測定手段は電気伝導度計であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の膜処理装置。

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