JP2013126635A - 逆浸透処理装置および逆浸透処理装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透処理装置を洗浄する際の洗浄用の薬剤の使用を低減し、洗浄効率を向上させる。
【解決手段】被処理水を一次処理する第１の圧力容器８０と、二次処理する第２の圧力容器８２と、第１の圧力容器８０を洗浄する洗浄液を貯留する第１の洗浄液貯槽１１０と、第２の圧力容器８２を洗浄する洗浄液を貯留する第２の洗浄液貯槽１１２と、を備え、第１の圧力容器８０内および第２の圧力容器８２内に逆浸透膜を備える逆浸透膜エレメントが１個、あるいは、透過水が流れる集水配管により直列に複数接続して配置されており、第１の洗浄液貯槽１１０は、第１の圧力容器８０に設けられた第１の濃縮水排出管に接続され、第２の洗浄液貯槽１１２は、第２の圧力容器８２に設けられた一次処理水導入管に接続されている逆浸透処理装置および逆浸透処理装置の洗浄方法である。
【選択図】図７

Description

本発明は、逆浸透処理装置および逆浸透処理装置の洗浄方法に係り、特に、逆浸透処理装置の洗浄を効果的に行なうことができる逆浸透処理装置および逆浸透処理装置の洗浄方法に関する。

逆浸透膜（以下、ＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜）を使用した脱塩処理装置では、逆浸透圧を利用するため、図１６に示すように、円筒状に構成された加圧容器２２４内に複数のＲＯ膜エレメント２２２を直列で配置し、ＲＯ膜エレメント２２２の中央にある集水配管２３４で各ＲＯ膜エレメント２２２が接続されている。供給水は、脱塩処理装置の一方から高圧ポンプにより供給され、濃縮水側に設置されたバルブの開度によって、加圧容器２２４内を加圧にする。加圧された圧力が、供給水の浸透圧を越えた場合に、ＲＯ膜を透過し、中央の集水配管２３４に脱塩水（透過水）が流れ込む。

加圧容器２２４内に供給した供給水は、供給水側から濃縮水側に向って、塩濃度が高くなるため、加圧容器２２４内の圧力は最終的には最終段の塩濃度と透過水量、膜面の供給水流速によって加圧される圧力が決定される。したがって、加圧容器２２４内の供給水側は、必要以上に圧力がかかるため、透過水量が増加する。例えばＲＯ膜エレメント２２２を７本直列で配置した場合のＲＯ膜エレメントの位置とＲｅｌａｔｉｖｅ Ｆｌｕｘ（相対的流束）の関係を図１７に示す。図１７中のエレメント位置は、供給水側からの本数である。図１７に示すように、供給水側の透過水量が多く、濃縮水側にいくにつれ、透過水量が下がることがわかる。これは、被処理水は濃縮水側にいくにつれ塩濃度が高くなるため、濃縮水側では、高い圧力が必要になるが、供給水側においても同じ圧力がかかっているため、供給水側でより多くの透過水が生成されるからである。このように、図１７に示すように、加圧容器２２４内における透過水量が不均一であることにより、必要動力の増加、供給水側のＲＯ膜エレメントの汚染が進行する。

ＲＯ膜エレメントの汚染は、被処理水の供給側である前段側に有機物汚染、微生物汚染（バイオファウリング）が、濃縮水の排出側である後段に無機物によるスケーリングが発生しやすくなっている。これは、被処理水をＲＯ膜に供給した直後は、被処理水に含まれる有機物や微生物の汚れが付着しやすく、処理が進んだＲＯ膜の後段では、被処理水の濃度が濃くなるため、無機物が析出しやすくなり、ＲＯ膜に無機物の汚れが付着しやすくなる。

このような、ＲＯ膜の汚れを除去するために、例えば、下記の特許文献１には、有機高分子物質によって閉塞した逆浸透膜を洗浄するにあたり薬液を加温することが記載されている。特許文献２には、逆浸透膜の性能をモニタリングし、膜が汚れていると診断した場合に、洗浄装置を作動させる装置が記載されている。また、特許文献３には、ＲＯ膜の洗浄ではないが、ナノバルブを洗浄水に含有させて排ガスを洗浄する排ガス処理装置が記載されている。

特開２００２−９５９３６号公報 特開平８−１２６８８２号公報 特開２０１０−１６２５１９号公報

特許文献１〜３に記載されている洗浄では、別途、バルブ、圧力計、配管などの他の機器の追加やシステムソフトの追加が必要であった。また、図１６に示すようなＲＯ膜の場合、一本のベッセルの中で、有機物、無機物の二種類のファウリング現象が発生しているため、酸、アルカリなどの複数の薬剤を交互に使用する必要があった。また、有機系、無機系の汚れに対しても、本来それぞれの汚れに対して、適した薬剤を供給すれば良いが、一つのベッセルであるため、両方の薬剤が、ベッセル全体の洗浄に必要となるため、多くの薬剤が必要であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、洗浄用の薬剤の使用量を低減し、洗浄効率を向上させることができる逆浸透処理装置および逆浸透処理の洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、被処理水を一次処理する第１の圧力容器と、前記一次処理によって処理された前記被処理水を二次処理する第２の圧力容器と、前記第１の圧力容器を洗浄する洗浄液を貯留する第１の洗浄液貯槽と、前記第２の圧力容器を洗浄する洗浄液を貯留する第２の洗浄液貯槽と、を備え、前記第１の圧力容器内および前記第２の圧力容器内に逆浸透膜を備える逆浸透膜エレメントが１個、あるいは、透過水が流れる集水配管により直列に複数接続して配置されており、前記第１の圧力容器は、一方の端部に、被処理水を供給する被処理水導入管を、他方の端部に、前記一次処理された前記被処理水を排出する第１の濃縮水排出管と、透過水を排出する第１の排出管と、を備え、前記第２の圧力容器は、一方の端部に、前記一次処理された前記被処理水を導入する一次処理水導入管と、他方の端部に、前記二次処理された前記被処理水を排出する第２の濃縮水排出管と、透過水を排出する第２の排出管と、を有し、前記第１の洗浄液貯槽は、前記第１の圧力容器の前記第１の濃縮水排出管に接続され、前記第２の洗浄液貯槽は、前記第２の圧力容器の前記一次処理水導入管に接続されている逆浸透処理装置を提供する。

本発明によれば、逆浸透処理装置を第１の圧力容器と第２の圧力容器とに分割しており、被処理水を処理した場合に、第１の圧力容器の逆浸透膜エレメントが有機系、微生物系の汚れで汚染され、第２の圧力容器の逆浸透膜エレメントが無機系の汚れで汚染される。そして、第１の圧力容器および第２の圧力容器のそれぞれを洗浄する洗浄液を有する第１の洗浄液貯槽および第２の洗浄液貯槽を備えているので、それぞれに適した洗浄液で各圧力容器の洗浄を行うことができる。また、圧力容器を第１の圧力容器と第２の圧力容器に分けているので、１本の圧力容器とした場合と比較し、第１の圧力容器と第２の圧力容器の長さを短くすることができる。したがって、第１の圧力容器、第２の圧力容器のそれぞれに供給する洗浄液の量を低減することができるとともに、不要に逆浸透膜エレメントを洗浄液で洗浄する必要がないので、洗浄液薬剤による逆浸透膜エレメントの損傷を抑制することができ、膜寿命の長期化を可能とすることができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置は、前記第１の洗浄液貯槽は、さらに、前記被処理水導入管に接続され、前記第２の洗浄液貯槽は、さらに、前記第２の濃縮水排出管に接続されていることが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置によれば、第１の洗浄液貯槽は被処理水導入管に接続され、第２の洗浄液貯槽は第２の濃縮水排出管に接続されているので、洗浄液の循環を効率良く行うことができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置は、前記第１の洗浄液貯槽の洗浄液を、前記第１の濃縮水排出管から前記第１の圧力容器内を経て前記被処理水導入管に流すポンプを備え、前記第２の洗浄液貯槽からの洗浄液は、前記一次処理水導入管から前記第２の圧力容器を経て前記第２の濃縮水排出管に流すポンプを備えることが好ましい。

第１の圧力容器内は、被処理水導入管側に、被処理水中に含まれる有機物、微生物系の汚れが付着しやすくなり、無機物系の汚れは、第２の圧力容器内の第２の濃縮水排出管側に付着しやすくなる。本発明の他の態様によれば、第１の圧力容器内は、洗浄液を被処理水導入管に向って流し、第２の圧力容器内は、第２の濃縮水排出管に向って流しているので、それぞれの圧力容器内の汚れが付着しやすい部分を洗浄した後、そのまま排出させることができるので、洗浄を効果的に行うことができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置は、前記第１の圧力容器の前記被処理水が流れる上流側および下流側、および、前記第２の圧力容器の前記被処理水が流れる上流側および下流側に圧力計を有し、前記第１の圧力容器および前記第２の圧力容器の上流側および下流側の差圧により汚れを検査することが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置によれば、第１の圧力容器の上流側（被処理水導入管）および下流側（第１の濃縮水排出管）で測定した圧力の圧力差の変化により、第１の圧力容器の汚れを判断し、第２の圧力容器の上流側（一次処理水導入管）および下流側（第２の濃縮水排出管）で測定した圧力の圧力差の変化により、第２の圧力容器の汚れを判断しているので、容易に圧力容器の汚れを判断することができる。なお、差圧は、主に流路差圧で評価するが、膜間差圧（ろ過圧力）を組合せて評価することもできる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置は、前記第１の洗浄液貯槽内の洗浄液が、有機系、微生物系の汚れを除去する洗浄液であり、前記第２の洗浄液貯槽内の洗浄液が、無機系の汚れを除去する洗浄液であることが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置によれば、第１の圧力容器に有機系、微生物系の汚れが付着しやすく、第２の圧力容器に無機系の汚れが付着しやすいため、汚れに適した洗浄液で洗浄を行うことができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置は、前記第１の圧力容器内および前記第２の圧力容器内の洗浄液を洗い流すリンス液を貯留するリンス液貯槽を有することが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置によれば、洗浄液を洗い流すリンス液貯槽を有しているので、第１の圧力容器および第２の圧力容器の洗浄を行った後、洗浄液を容易に洗い流すことができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置は、前記リンス液が、前記透過水または前記被処理水であることが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置によれば、リンス液に、逆浸透処理装置を用いて生産された透過水、または被処理水を用いることで、第１の圧力容器、および、第２の圧力容器のリンスを行なった後、運転の再開を容易に行なうことができる。

本発明は前記目的を達成するために、被処理水を一次処理する第１の圧力容器と、前記一次処理によって処理された前記被処理水を二次処理する第２の圧力容器と、の差圧を確認し、前記第１の圧力容器と前記第２の圧力容器の汚れを検査する差圧確認工程と、前記差圧確認工程により特定された圧力容器に応じた洗浄薬剤を選定する洗浄液選定工程と、前記第１の圧力容器または前記第２の圧力容器を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程後の前記第１の圧力容器および第２の圧力容器のそれぞれの圧力差を確認し、洗浄終了を判定する洗浄終了判定工程と、を有する逆浸透処理装置の洗浄方法を提供する。

本発明によれば、第１の圧力容器および第２の圧力容器の差圧の変化により、それぞれの圧力容器内の汚れを確認し、それぞれの圧力容器の汚れに適した洗浄液を選択し、洗浄を行っている。圧力容器は、一次処理する第１の圧力容器と、一次処理により処理された被処理水を処理する第２の圧力容器に分かれているので、それぞれの圧力容器を短くすることができるので、洗浄液の量を低減することができる。また、不要な洗浄液による洗浄を防止することができるので、洗浄薬剤による逆浸透膜エレメントの損傷を抑制することができ、膜寿命の長期化を可能とすることができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置の洗浄方法は、前記洗浄終了判定工程の前または後に前記洗浄液を洗い流すリンス工程を有することが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置の洗浄方法によれば、洗浄終了判定工程の前または後にリンス工程を行なっている。洗浄終了判定工程の前にリンス工程を行うことで、実際の運転条件で逆浸透膜エレメントの汚れを確認することができる。リンス工程を洗浄終了判定工程の後に行うことで、第１の圧力容器内または第２の圧力容器内が洗浄液の状態で洗浄終了を確認することができるので、圧力容器内の液体の置換を行なう必要がないので、置換のための薬剤や、洗浄時間の損失を抑えることができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置の洗浄方法は、前記リンス工程で使用されるリンス液は、前記逆浸透処理装置で生産された透過水、または、前記被処理水であることが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置の洗浄方法によれば、リンス液として、逆浸透処理装置で生産された透過水または被処理水を用いているので、圧力容器内に他の液体が混入することを防止することができる。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置の洗浄方法は、前記差圧確認工程は、使用前の差圧と比較し５％以上４０％以下の範囲に差圧が上昇した場合に、洗浄を行うことが好ましい。

本発明の他の態様に係る逆浸透処理装置の洗浄方法によれば、第１の圧力容器または第２の圧力容器内の差圧が、使用前の差圧と比較し５％以上４０％以下の範囲に上昇したときに、圧力容器内の洗浄を行っている。差圧が使用前と比較し、高くなってから洗浄を行うと、洗浄回数は減らすことができるが、洗浄後の回復率が低くなるので、逆浸透膜エレメントの使用寿命が短くなる。逆に使用前の差圧とで差がないときに洗浄を行うと回復率は高いが、洗浄の回数が多くなる。使用前との差圧が５％以上４０％以下の範囲で行なうことが好ましい。

本発明によれば、圧力容器を、被処理水を一次処理する第１の圧力容器と二次処理する第２の圧力容器との２つに分けて配置しているので、第１の圧力容器と第２の圧力容器を洗浄する際に、第１の圧力容器と第２の圧力容器でそれぞれの汚れに適する薬剤を供給することができる。したがって、洗浄用の薬剤の使用量を低減することができる。また、不要な洗浄を回避することができるので、ＲＯ膜の薬剤による損傷を抑制することができ、ＲＯ膜を長期にわたり使用することができる。

実施の形態の逆浸透処理装置が設置された脱塩処理システムのブロック図である。 実施の形態の逆浸透処理装置のエレメントの構成を示した斜視図である。 図２に示したエレメントのＲＯ膜が巻回される前の状態を示したエレメントの正面図である。 図２に示したエレメントの正面図である。 逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示したグラフ図である。 洗浄液の流れを説明する図である。 エンドポートベッセルの外観図である。 エンドポートベッセルを使用した場合の配管図である。 洗浄時のバルブの開閉とポンプの動作を示す図である。 サイドポートベッセルの外観図である。 サイドポートベッセルを使用した場合の配管図である。 洗浄液に使用できる薬剤の一例である。 逆浸透処理装置の洗浄方法を示すフローチャートである。 逆浸透処理装置の他の洗浄方法を示すフローチャートである。 従来の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。 従来の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示したグラフ図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

図１は、実施の形態の逆浸透処理装置１０が組み込まれた脱塩処理システム２０のブロック図である。なお、本発明における脱塩処理システムは、例えば、排水再利用、純水製造、かん水淡水化、海水淡水化など、被処理水を逆浸透処理するシステムに用いることができる。

同図に示す脱塩処理システム２０は、被処理水が貯留されたタンク１２、高圧ポンプ１４、及び逆浸透処理装置１０から構成される。タンク１２の被処理水は、高圧ポンプ１４によって逆浸透処理装置１０に高圧で供給され、逆浸透処理装置１０の各ＲＯ膜（処理膜）によって逆浸透処理（脱塩処理）されることにより、脱塩された透過水（分離水）１６と、塩分が濃縮された濃縮水（被処理水）１８とに分離される。このようにして得られた透過水１６は、排出管を介して逆浸透処理装置１０の外部に排出され、濃縮水１８も同様に、透過水を排出する排出管とは異なる排出管を介して逆浸透処理装置１０の外部に排出される。なお、実施の形態の脱塩処理システム２０は、高圧ポンプ１４によって被処理水を逆浸透処理装置１０に高圧で供給しているが、逆浸透処理装置１０の濃縮水出口側にバルブを設け、バルブの開度により逆浸透処理装置１０内の圧力を設定している。

タンク１２内の被処理水としては、原水をそのまま使用してもよいが、前処理を施して原水に含まれる濁質成分等を除去した被処理水を使用することが好ましい。前処理としては、フィルタ利用、及び沈殿池に原水を導入して塩素等の殺菌剤を添加し、原水中の粒子を沈殿除去するとともに微生物を殺菌する等の処理がある。また、原水に塩化鉄等の凝集剤を添加して濁質成分を凝集させ、これを濾過して除去した被処理水を使用してもよい。

逆浸透処理装置１０は、図２に示すエレメント２２を１個、あるいは、複数個直列に接続し、これを図５に示す円筒状の第１のベッセル８０ａ、８０ｂ、第２のベッセル８２に充填して第１のモジュール８４ａ、８４ｂ、第２のモジュール８６とし、この第１のモジュール８４ａ、８４ｂおよび第２のモジュール８６を１つの単位として、単独、あるいは、並列に接続することにより構成される。

図２に示すようにエレメント２２は、ＲＯ膜２８と排出管３０とを含む膜ユニット３２が集水配管３４の周囲に配置されて構成されている。膜ユニット３２は図３の如く、４枚の袋体状のＲＯ膜２８、２８…が集水配管３４の外周部に放射状に接続され、これらのＲＯ膜２８、２８…を、図４の如く集水配管３４の周囲にスパイラル状に巻回することにより構成される。袋体状のＲＯ膜２８の一端は開口され、この開口部が図３に示す集水配管３４の透孔３６と連通するようにＲＯ膜２８が集水配管３４に接着されている。被処理水は、ＲＯ膜２８の外表面を流れ、ＲＯ膜２８を透過することにより脱塩される。そして、ＲＯ膜２８を透過した脱塩後の透過水は、ＲＯ膜２８の内側からＲＯ膜２８の開口、及び集水配管３４の透孔３６を介して集水配管３４内に集水され、集水配管３４から排出管３０を介してエレメント２２から排出される。なお、図３の符号３８は、ＲＯ膜２８の内部に配置されるメッシュ状のスペーサーである。このスペーサー３８によって、ＲＯ膜２８がスパイラル状に巻かれてもＲＯ膜２８の内部空間が潰れないように保持される。また、符号４０は、隣接するＲＯ膜２８、２８の間に配置されたメッシュ状のスペーサーである。このスペーサー４０もＲＯ膜２８と同様に集水配管３４の外周部に放射状に接着されている。

図５は、実施の形態の逆浸透処理装置１０の断面図である。本実施形態においては、第１のベッセル８０ａ、８０ｂには、２個のエレメント２２を直列に接続した一次処理を行う第１のモジュール８４ａ、８４ｂが示されており、第２のベッセル８２には、５個のエレメント２２を直列に接続した二次処理を行う第２のモジュール８６が示されている。透過水の量は、第１のベッセル８０ａ、８０ｂ内で処理される量が多くなり、第１のベッセル８０ａ、８０ｂで処理されず残る第１の濃縮水の量が少なくなる。図５に示すように、複数の第１のベッセルからの第１の濃縮水を、第２のベッセル８２に供給することで、効率良く処理を行うことができる。なお、図５においては、第１のベッセル８０ａ、８０ｂの２個のベッセル示しているが、第１のベッセルの個数は特に限定されず、１個でもよく、３個以上とすることもできる。また、第２のベッセルの数も１個に限定されず、２個以上とすることができる。

第１のベッセル８０ａ、８０ｂの端部には、被処理水が導入、第１のベッセル８０で処理されず残った第１の濃縮水（一次処理された被処理水）が排出されるように開口されており、第２のベッセル８２の端部にも、第１のベッセル８０ａ、８０ｂから排出された濃縮水（一次処理された被処理水）が導入、第２のベッセル８２で処理されず残った第２の濃縮水（二次処理された被処理水）が排出されるように開口されている。第１のベッセル８０ａ、８０ｂの導入側の開口部には、高圧ポンプ１４によって所定の操作圧力が負荷されるようになっている。また、第１のベッセル８０ａ、８０ｂ、第２のベッセル８２は、高圧（５ＭＰａ以上）に耐え得るようにＦＲＰ等によって構成することもできる。また、第１のベッセル８０と第２のベッセル８２も高圧に耐え得る材料により構成された管により接続されていることが好ましい。

以下、第１のベッセル８０ａ、８０ｂは同様の構成であるため、第１のベッセル８０ａで説明する。第１のベッセル８０ａには、図５に示すように、第１のベッセル８０ａ内に被処理水を導入する被処理水導入管５６ａと、被処理水が集水配管３４へ透過せず残った第１の濃縮水を排出する第１の濃縮水排出管６２ａを備えている。ＲＯ膜２８を通り、集水配管３４内に集水された透過水は、第１の濃縮水排出管６２ａ側に設けられた第１の排出管５８ａを介して第１のベッセル８０ａから排出される。第１の排出管５８ａの出口には、計測器６６および第１のバルブ６４を備えている。第１のベッセルから排出された透過水は、図５に示すように、他の第１のベッセル８０ｂから排出された透過水を計測器６６の前で配管８８により合流し排出する。また、それぞれの第１のベッセルに、計測器、第１のバルブを設けることで排出することもできる。

第２のベッセル８２には、第２のベッセル８２内に、第１のベッセル８０ａから排出された第１の濃縮水を導入する一次処理水導入管６８と、集水配管３４へ透過せず残った第２の濃縮水を排出する第２の濃縮水排出管７０を備えている。第２の濃縮水排出管７０の出口には、第２のベッセル８２内の圧力を調節する第２のバルブ７４を備えている。ＲＯ膜２８を通り、集水配管３４内に集水された透過水は、第２の濃縮水排出管７０側に設けられた第２の排出管７２を介して第２のベッセル８２から排出される。第２の排出管７２の出口には、計測器７６を備えている。第２のベッセルについても、図５においては、１個のベッセルで記載されているが、第２のベッセルを複数個設けることもできる。この場合、第２のベッセルから排出される透過水を計測器７６の前で配管により合流させて排出することもできるし、それぞれの第２のベッセルに計測器を設け、排出することもできる。

この逆浸透処理装置１０によれば、図１のタンク１２から被処理水導入管５６ａを介して供給された被処理水は、流路５７ａを介してエレメント２２に導かれ、被処理水はエレメント２２のＲＯ膜２８を順次通過したのち、集水配管３４に集水される。本実施形態においては、第１のベッセル８０ａ、第２のベッセル８２と、２段回で逆浸透処理を行っており、第１のベッセル８０ａ内で処理された透過水は、第１の排出管５８ａを介して第１のベッセル８０ａから排出される。集水配管３４へ透過せず残った第１の濃縮水は、第１の濃縮水排出管６２ａから排出され、第２のベッセル８２の一次処理水導入管６８を介して供給され、流路６９を介してエレメント２２に導かれ、ＲＯ膜２８を順次通過したのち、集水配管３４に集水される。第２のベッセル８２内で処理された透過水は、第２の排出管７２を介して第２のベッセル８２から排出される。集水配管３４へ透過せず残った第２の濃縮水は、第２の濃縮水排出管７０から排出される。

図６は、実施の形態の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示した図である。なお、本発明のデータは、第１のベッセル内に２個のエレメントを設置し（図６横軸のElement position No.1及び2）、第２のベッセルに５個のエレメントを設置して（図６横軸のElement position No.3から7）実験を行なったデータである。従来では、供給水側から多くの透過水が生成され、濃縮水側にいくにつれ、透過水の量が下がっていた。これは、ベッセル内にかける圧力が最終段のエレメントにかける圧力により決定されるからである。これに対し、本発明では、第１のベッセル８０ａ内を第１のバルブ６４により圧力を調整することができるので、図６に示すように、Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｆｌｕｘを所望の値に設定することができ、透過水量を減らすことができる。第１のベッセル８０ａ内での透過水量を減らすことにより、第１の濃縮水の塩濃度を低くすることができるので、図６のエレメント位置３〜７に示すように、第２のベッセル８２内においても透過水量を増やすことができる。したがって、各ＲＯ膜エレメントの透過水量の不均一さを解消することができ、これにより、装置全体として透過水量を上げることができる。

なお、第１のベッセル８０ａ内の流量は、計測器６６により測定した数値により第１のバルブ６４の開度を調節することで行なうことができ、第２のベッセル８２の透過水の流量についても、計測器７６により測定した数値により第２のバルブ７４の開度を調節することで制御することができる。また、高圧ポンプ１４と逆浸透処理装置１０の間に圧力計を設け、圧力計の数値により、高圧ポンプ１４を調節することで、透過水の流量を制御することも可能である。計測器６６、７６としては、流量計、圧力計、電気伝導度計を用いることができる。電気伝導度を測定することで、塩濃度の阻止率が変化するため、塩濃度の阻止率をモニタリングすることで、透過水の量を確認することができる。

なお、エレメント２２の個数は、図５においては、第１のベッセル８０ａ内には２個、第２のベッセル８２内には、５個のベッセルが設けられているが、これに限定されるものではない。ただし、第１のベッセル８０ａ内のエレメント２２の個数は、第２のベッセル８２内のエレメントの個数と同じ、あるいは少ないことが好ましい。

次に図７〜図１２を用いて、逆浸透処理装置１０の洗浄方法について説明する。図７は洗浄液の流れを説明する図であり、図８はエンドポートベッセルの外観図、図９はエンドポートベッセルを使用した場合の配管図、図１０は洗浄時のバルブの開閉とポンプの動作を示す表図、図１１はサイドポートベッセルの外観図、図１２はサイドポートベッセルを使用した場合の配管図である。

逆浸透処理装置１０においては、処理開始時の圧力容器内の前段に、被処理水に含まれる有機物、微生物の汚れが付着し、圧力容器内の後段では、被処理水が濃縮されるため、無機物が析出しやすくなり、無機物の汚れが付着しやすくなる。本実施形態においては、圧力容器を２つに分割し、被処理水の処理を行っているため、第１のベッセル８０ａ、８０ｂに有機物、微生物の汚れが付着し、第２のベッセル８２に無機物の汚れが付着することになる。したがって、第１のベッセル８０ａ、８０ｂ内に有機物および微生物の汚れを除去する薬剤を洗浄液として用いることで、ＲＯ膜エレメントの洗浄を行うことができる。また、第２のベッセル８２内には、無機物の汚れを除去する薬剤を洗浄液として用いることで、ＲＯ膜の洗浄を行うことができる。また、本実施形態においては、圧力容器を２つに分けているので、１つのベッセルで処理を行う場合と比較し、第１のベッセル８０ａ、８０ｂ、および、第２のベッセル８２のそれぞれを短くすることができ、かつ、洗浄液をそれぞれのベッセルの汚れに適した薬剤を用いることができるので、洗浄液の使用量を低減することができる。

洗浄液の供給は、第１のベッセル８０ａには、一次処理水配管１０２を通過し、第１の濃縮水排出管６２ａから洗浄液を供給する。第１のベッセル８０ａ内を洗浄した洗浄液は、被処理水導入管５６ａから排出され、被処理水配管１００を通過し、第１の薬品タンクに戻される。上述したように、第１のベッセル８０ａ内において、有機物、微生物の汚れは、第１のベッセル８０ａの前段部分に多く付着するため、第１の濃縮水排出管６２ａから洗浄液を供給し、被処理水導入管５６ａから排出することで、ＲＯ膜エレメントに付着した汚れを第１のベッセル８０ａ内を通過させることなく、排出させることができる。したがって、第１のベッセル８０ａ内を洗浄液で除去された汚れにより汚染されることを防止することができる。

逆に、第２のベッセル８２では、洗浄液は一次処理水配管１０２を通過し、一次処理水導入管６８から供給する。第２のベッセル８２内を洗浄した洗浄液は、二次処理水配管１０４を通過し薬品タンクに戻される。第２の濃縮水排出管７０から排出する。第２のベッセル８２内では、無機物の汚れが、第２のベッセル８２内の後段に付着するため、一次処理水導入管６８から供給することで、無機物の汚れが第２のベッセル８２内を通過することを防止し、第２のベッセル８２内を洗浄液で除去された汚れにより汚染されることを防止することができる。

次にエンドポートベッセルを使用した場合の逆浸透膜処理装置および洗浄装置の配管構造について図８および図９を用いて説明する。図８に示すようにエンドポートベッセルの場合は、被処理水は第１のベッセル８０、第２のベッセル８２の一方の端部に設けられた被処理水導入管５６、一次処理水導入管６８から供給され、透過水は他方の端部に設けられた第１の排出管５８、第２の排出管７２から排出される。また、濃縮水についても、円筒状のベッセル内を被処理水が進行する方向に設けられた第１の濃縮水排出管６２、第２の濃縮水排出管７０から排出される。エンドポートベッセルの場合は、図９に示すように、被処理水は、被処理水配管１００を介して、各第１のベッセル８０に供給される。そして、第１のベッセル８０から排出される濃縮水も共通の一次処理水配管１０２を介して集められ、各第２のベッセル８２に供給される。第２のベッセルから排出される濃縮水も共通の二次処理水配管１０４を介して集められ排出される。透過水についても、第１のベッセル８０から排出された透過水は、第１の透過水配管１０６を介して集められ、第２のベッセル８２から輩出された透過水は、第２の透過水配管１０８を介して集められ、排出される。

ベッセルの洗浄を行う場合は、図９に示すように、第１のベッセル８０と第２のベッセル８２の間の一次処理水配管１０２に洗浄液を供給することで洗浄を行うことができる。第１のベッセルの洗浄を行う場合は、第１の薬品タンク１１０より洗浄液が一次処理水配管１０２を介して、第１のベッセルの第１の濃縮水排出管６２から供給される。第１のベッセル８０からの排液は、被処理水を供給する被処理水導入管５６、被処理水配管１００を通り、第１の薬品タンク１１０に戻される。また、第２のベッセル８２の洗浄を行う場合は、第２の薬品タンク１１２より洗浄液が一次処理水配管１０２を介して、第２のベッセルの一次処理水導入管６８から供給される。第２のベッセル８２からの排液は、第２の濃縮水排出管７０、二次処理水配管１０４を通り、第２の薬品タンク１１２に戻される。

図１０は、洗浄時のバルブの開閉とポンプの動作を示す表図である。第１のベッセル８０を第１の薬品タンク１１０に貯留された洗浄液で洗浄する場合、バルブＶ１０４、バルブＶ１０５を開き、他のバルブを閉じ、ポンプＰ１０１を動かすことで、第１のベッセル８０内で洗浄液を循環させることができる。また、第２のベッセル８２を第２の薬品タンク１１２に貯留された洗浄液で洗浄する場合、バルブＶ１０３、バルブＶ１０６、バルブＶ１０７を開き、他のバルブを閉じ、ポンプＰ１０２を動かすことで、第２のベッセル８２内で洗浄液を循環させることができる。また、第１のベッセル８０と第２のベッセル８２を同時に洗浄することも可能であり、この場合、バルブＶ１０３、バルブＶ１０４、バルブＶ１０５、バルブＶ１０６、バルブＶ１０７を開き、ポンプＰ１０１およびポンプＰ１０２を動かすことで、第１のベッセル８０および第２のベッセル８２を洗浄することができる。また、Ｖ１０２は、第２のベッセル８２内の圧力を調整するバルブ（図５において、第２のバルブ７４で示す）であるため、バルブＶ１０２を完全に閉める、または、開けるとすることは好ましくない、したがって、図７、９、１２にしめすように、バルブＶ１０２、Ｖ２０２の下流側にバルブＶ１０２’、Ｖ２０２’を設け、バルブＶ１０２’、Ｖ２０２’を開閉することで、洗浄液の流れを制御することができる。

次にサイドポートベッセルを使用した場合の逆浸透膜処理装置および洗浄装置の配管構造について図１１および図１２を用いて説明する。図１１に示すように、サイドポートベッセルの場合、被処理水は、第１のベッセル８０、第２のベッセル８２一方の端部の側面に設けられた被処理水導入管５６、一次処理水導入管６８から供給される。透過水は、エンドポートベッセルと同様に他方の端部に設けられた第１の排出管５８、第２の排出管７２から排出される。また、濃縮水についても、他方の端部の側面に設けられた濃縮水排出管から排出される。このように、サイドポートベッセルの場合は、被処理水導入管５６、一次処理水導入管６８および第１の濃縮水排出管６２、第２の濃縮水排出管７０がベッセルの側部に設けられているため、各第１のベッセル８０同士、および、各第２のベッセル８２同士が並列に並んで接続されており、被処理水の供給、および、濃縮水の排出は、並列に並べられた他のベッセルを通過しながら行なわれる。

また、第１の薬品タンク１１０および第２の薬品タンク１１２は、第１のベッセル８０の第１の濃縮水排出管６２と第２のベッセル８２の一次処理水導入管６８を接続する一次処理水配管１０２に洗浄液が供給されるように接続されている。ベッセルの洗浄を行う場合、第１のベッセルの洗浄は、第２のベッセルの濃縮液の排出側の第２の薬品タンク１１２に繋がる配管のバルブＶ２０６を閉じ、第１のベッセルの被処理水の供給側の第１の薬品タンク１１０に繋がるバルブＶ２０４を開け、洗浄液を供給する供給側のバルブＶ２０３、バルブＶ２０５を開放することで、第１のベッセル８０内を洗浄液で循環させることができる。並列に並ばれた第１のベッセル８０内に洗浄液を供給する場合、第２のベッセル８２内を洗浄液が通過する場合があるが、通過させるのみであるため、特に影響を与えない。第２のベッセル８２内に洗浄液を循環させる場合、第１のベッセルの被処理水供給側の第１の薬品タンク１１０に繋がるバルブＶ２０４を閉じ、第２のベッセルの濃縮液の排出側の第２の薬品タンク１１２に繋がる配管のバルブＶ２０６を開け、洗浄液を供給する供給側のバルブＶ２０３、バルブＶ２０７を開放することで、第２のベッセル８２内を洗浄液で循環させることができる。

ベッセルの洗浄時期は、被処理水配管１００、一次処理水配管１０２、二次処理水配管１０４に設けられたそれぞれの圧力計の差により決定することができる。この圧力計の値を連続的に監視し、圧力差が初期値と比較し、所定の範囲となった場合に、ベッセルの洗浄を行う。具体的には、圧力差が初期値と比較し、５〜４０％の範囲となった時に洗浄を行うことが好ましい。圧力差が初期値と比較し、大きい状態で洗浄を行うことで、１回の洗浄までの使用期間を長くすることができるが、洗浄後の回復率が悪くなるので、全体としての寿命が短くなる。一方、圧力差が初期値と比較し、小さい状態で洗浄を行うことで、洗浄回数は多くなるが、長期の使用が可能である。洗浄を行う時期については、目的に応じて適宜、設定することができる。このように、圧力計により、ベッセル内の汚れを確認することで、必要な時期に、必要な場所に、最小限の洗浄薬剤を供給することが可能であるので、洗浄液の薬品コストを大幅に削減することができる。

洗浄後は、洗浄液を洗い流すリンス工程を行う。リンス工程は、洗浄液を供給する流路と同様の流路で流すことができる。リンス工程に用いられる液体としては、逆浸透処理装置で生産された透過水を使用することが好ましい。また、被処理水を用いることもできる。リンス液は、洗浄液と同じタンクを用いてベッセル内に供給することもできるし、別途、リンス液用のタンク（図示せず）を設けてリンス液を供給することもできる。

また、洗浄の終了は、被処理水、または、リンス液を供給し、圧力計により差圧が減少したことを確認することで行なうことができる。また、洗浄液が満たされた状態で、実運転と同じ流速で運転し、差圧を確認することもできる。この場合、置換のための薬品や時間の損失を回避することができる。また、洗浄液がろ過水側に流れることが懸念されるが、ＲＯ膜エレメントはイオンを排除することができるので、ｐＨが変化するが透過水の品質は特に影響されない。

また、洗浄の終了は、圧力計の差圧で確認する方法の他に、有機系、微生物系の汚れについては、第１のベッセルの洗浄液の排液を確認することで、判断することもできる。有機系の汚れの場合は、洗浄液にその成分が着色するため、色度や吸光度で確認することができる。また、微生物系の汚れについては、さらに、濁度を測定することで判断することができる。無機物については、電気伝導度を測定することで確認することができる。洗浄は、薬品タンクを介して、薬液を循環させることで行なっているため、具体的には、（１）ＲＯ膜から出る洗浄液の水質の変化率を監視し、変化率がフラット（所定の範囲）になった時点で洗浄完了とする、（２）所定時間、循環洗浄を実施し、新しい洗浄液を入れたときのＲＯ膜の出口の洗浄液の水質を確認し、異常がなければ洗浄完了とすることができる。

図１３に、洗浄液に使用することができる薬剤の一例を示す。有機系の汚れを除去するためには、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）などのキレート材を用いることができる。また、無機系の汚れには、クエン酸、リン酸、塩酸などの酸を用いて除去することができる。

次に、洗浄方法について、図１４、１５を用いて説明する。図１４に示すように、逆浸透処理装置１０のシステムの運転を開始する（ステップＳ１０）。逆浸透処理装置１０の運転中は、被処理水配管１００、一次処理水配管１０２、二次処理水配管１０４設けられた圧力計により差圧を連続的に監視する（ステップＳ１２）。圧力計による差圧が所定の設定値を超えた場合（ステップＳ１４）、ＲＯ膜エレメントの汚染部位を、圧力の差圧により特定する（ステップＳ１６）。具体的には、被処理水配管１００に設けられた圧力計ＰＴ１０１（図７で示す）と一次処理水配管１０２に設けられた圧力計ＰＴ１０２（図７で示す）との差圧が、初期値と比較し、所定の範囲を超えている場合は、第１のベッセルの洗浄を行う。一次処理水配管１０２に設けられた圧力計ＰＴ１０２と二次処理水配管１０４（図７で示す）との差圧が、初期値と比較し、所定の範囲を超えている場合は、第２のベッセルの洗浄を行う。

ステップＳ１６で汚染部位を、第１のベッセルあるいは第２のベッセルに特定した後、第１のベッセルあるいは第２のベッセルに対応した洗浄薬剤の選定を行う（ステップＳ１８）。次に、洗浄工程を行う（ステップＳ２０）。洗浄工程は、図１０に示すバルブの開閉条件、ポンプの作動条件により洗浄を行う。洗浄後、洗浄液を洗い流すリンス工程を行う（ステップＳ２２）。リンス工程は、ベッセル通過後のリンス液の水質を確認し、リンス工程終了の確認を行う。リンス工程の後、被処理液の処理時と同じ方向に逆浸透処理装置で生産された透過水（生産水）、または、被処理水を流し、圧力差を測定することで、洗浄が完了しているか確認する（ステップＳ２４）。差圧の測定により、洗浄したベッセルの洗浄が不十分である場合は、ステップＳ２０に戻り、洗浄を行う。洗浄したベッセルの差圧は回復しているが、もう一方のベッセルに圧力差が確認される場合には、ステップＳ１８に戻り、洗浄薬剤の選定を行い、もう一方のベッセルの洗浄を行う（ステップＳ２６）。ステップＳ２４で差圧を確認し、洗浄が十分に行われていることが確認できたら、逆浸透処理装置の運転を再開する（ステップＳ２８）。

図１５は、逆浸透処理装置１０の別の洗浄方法を示すフローチャート図である。図１５に示す洗浄方法においては、洗浄後の差圧測定において、洗浄液を供給し、差圧測定を行っている点が、図１４に示す洗浄方法と異なっている。

すなわち、ステップＳ２０の洗浄工程までは、図１４に示す方法と同じ方法で行うことができる。洗浄工程終了後の差圧測定において、第１のベッセルを洗浄している場合は、洗浄薬剤の循環を被処理液の処理時と同じ流れ方向、流速とすることで、差圧の確認を行なう。第２のベッセルの洗浄を行っている場合は、流速を被処理液の処理時と同じ流速とすることで、差圧の確認を行なう（ステップＳ３０）。差圧の測定により、洗浄したベッセルの洗浄が不十分である場合は、ステップＳ２０に戻り、再度の洗浄を行う。洗浄したベッセルの差圧は回復しているが、もう一方のベッセルに圧力差が確認される場合（ステップＳ３２）には、ステップＳ１８に戻り、洗浄液の選定を行い、もう一方のベッセルの洗浄を行う。背洗浄が十分に行われていることが確認できたら、洗浄液を洗い流すリンス工程を行う（ステップＳ３４）。リンス工程終了後、逆浸透処理装置の運転を再開する。

１０…逆浸透処理装置、１２…タンク、１４…高圧ポンプ、１６…透過水、１８…濃縮水、２０…脱塩処理システム、２２…エレメント、２８…ＲＯ膜、３０…排出管、３２…膜ユニット、３４…集水配管、３６…透孔、３８、４０…スペーサー、５６…被処理水導入管、５７…流路、５８…第１の排出管、６２…第１の濃縮水排出管、６４…第１のバルブ、６６、７６…計測器、６８…一次処理水導入管、６９…流路、７０…第２の濃縮水排出管、７２…第２の排出管、７４…第２のバルブ、８０…第１のベッセル、８２…第２のベッセル、８４…第１のモジュール、８６…第２のモジュール、８８…配管、１００…被処理水配管、１０２…一次処理水配管、１０４…二次処理水配管、１０６…第１の透過水配管、１０８…第２の透過水配管、１１０…第１の薬品タンク、１１２…第２の薬品タンク

Claims (11)

1. 被処理水を一次処理する第１の圧力容器と、前記一次処理によって処理された前記被処理水を二次処理する第２の圧力容器と、前記第１の圧力容器を洗浄する洗浄液を貯留する第１の洗浄液貯槽と、前記第２の圧力容器を洗浄する洗浄液を貯留する第２の洗浄液貯槽と、を備え、
   前記第１の圧力容器内および前記第２の圧力容器内に逆浸透膜を備える逆浸透膜エレメントが１個、あるいは、透過水が流れる集水配管により直列に複数接続して配置されており、
   前記第１の圧力容器は、一方の端部に、被処理水を供給する被処理水導入管を、他方の端部に、前記一次処理された前記被処理水を排出する第１の濃縮水排出管と、透過水を排出する第１の排出管と、を備え、前記第２の圧力容器は、一方の端部に、前記一次処理された前記被処理水を導入する一次処理水導入管と、他方の端部に、前記二次処理された前記被処理水を排出する第２の濃縮水排出管と、透過水を排出する第２の排出管と、を有し、
   前記第１の洗浄液貯槽は、前記第１の圧力容器の前記第１の濃縮水排出管に接続され、
   前記第２の洗浄液貯槽は、前記第２の圧力容器の前記一次処理水導入管に接続されている逆浸透処理装置。
2. 前記第１の洗浄液貯槽は、さらに、前記被処理水導入管に接続され、前記第２の洗浄液貯槽は、さらに、前記第２の濃縮水排出管に接続されている請求項１に記載の逆浸透処理装置。
3. 前記第１の洗浄液貯槽の洗浄液を、前記第１の濃縮水排出管から前記第１の圧力容器内を経て前記被処理水導入管に流すポンプを備え、
   前記第２の洗浄液貯槽からの洗浄液は、前記一次処理水導入管から前記第２の圧力容器を経て前記第２の濃縮水排出管に流すポンプを備える請求項２に記載の逆浸透処理装置。
4. 前記第１の圧力容器の前記被処理水が流れる上流側および下流側、および、前記第２の圧力容器の前記被処理水が流れる上流側および下流側に圧力計を有し、
   前記第１の圧力容器および前記第２の圧力容器の上流側および下流側の差圧により汚れを検査する請求項１から３のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
5. 前記第１の洗浄液貯槽内の洗浄液が、有機系、微生物系の汚れを除去する洗浄液であり、前記第２の洗浄液貯槽内の洗浄液が、無機系の汚れを除去する洗浄液である請求項１から４のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
6. 前記第１の圧力容器内および前記第２の圧力容器内の洗浄液を洗い流すリンス液を貯留するリンス液貯槽を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
7. 前記リンス液が、前記透過水または前記被処理水である請求項１から６のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
8. 被処理水を一次処理する第１の圧力容器と、前記一次処理によって処理された前記被処理水を二次処理する第２の圧力容器と、の差圧を確認し、前記第１の圧力容器と前記第２の圧力容器の汚れを検査する差圧確認工程と、
   前記差圧確認工程により特定された圧力容器に応じた洗浄薬剤を選定する洗浄液選定工程と、
   前記第１の圧力容器または前記第２の圧力容器を洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程後の前記第１の圧力容器および第２の圧力容器のそれぞれの圧力差を確認し、洗浄終了を判定する洗浄終了判定工程と、を有する逆浸透処理装置の洗浄方法。
9. 前記洗浄終了判定工程の前または後に前記洗浄液を洗い流すリンス工程を有する請求項８に記載の逆浸透処理装置の洗浄方法。
10. 前記リンス工程で使用されるリンス液は、前記逆浸透処理装置で生産された透過水、または、前記被処理水である請求項８または９に記載の逆浸透処理装置の洗浄方法。
11. 前記差圧確認工程は、使用前の差圧と比較し５％以上４０％以下の範囲に差圧が上昇した場合に、洗浄を行う請求項８から１０のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置の洗浄方法。

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