JP2013158732A - 逆浸透膜モジュールの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透膜の汚染物による目詰まりを効果的に除去することができる逆浸透膜モジュールの洗浄装置を提供する。
【解決手段】逆浸透膜モジュール１０の洗浄工程において、濃縮水Ｃを洗浄液を生成する際の希釈水として洗浄液タンク３０に導入し、洗浄液タンク３０内の洗浄液を逆浸透膜モジュール１０の一次側の入口１０ａに戻して循環させることで、洗浄液の化学的作用によって逆浸透膜１１に付着した汚染物が一部溶解し、さらに逆浸透膜の正浸透現象を利用して透過水タンク２０内の透過水Ｂを逆浸透膜１１の二次側から一次側に逆流させることで、逆浸透膜１１に付着した汚染物を裏側から押し出して剥離する。
【選択図】図５

Description

本発明は、海水などから淡水を得る海水淡水化装置に用いられる逆浸透膜モジュールの洗浄装置に関する。

近年、逆浸透（ＲＯ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜によるろ過処理を用いた逆浸透膜処理装置（逆浸透膜モジュール）を含んで構成された淡水化処理システムが増加する傾向にある。このような逆浸透膜処理装置は、海水にその浸透圧の２倍以上の圧力を加えて逆浸透膜を通過させることによって、塩分の透過を抑制して、淡水を得ることができるものである。逆浸透膜処理装置の透過性能を低下させる現象として、有機ファウリングおよびスケーリングがある。有機ファウリングは、海水中に含まれる微生物が生成する細胞外代謝産物などによって生じるファウリング（目詰まり）であり、スケーリングは海水中に溶存している無機成分が膜面に析出し、膜を目詰まりさせる現象である。

このような有機ファウリングやスケーリングが発生した逆浸透膜処理装置の洗浄装置として以下の技術を挙げることができる。特許文献１には、加温した薬液によって洗浄する技術が記載されている。特許文献２には、マイクロバブルを併用する技術が記載されている。特許文献３には、膜の性能をモニタリングして洗浄タイミングを最適化する技術が記載されている。特許文献４には、正浸透を利用して洗浄する技術が記載されている。

特開２００２−０９５９３６号公報 特開２０１０−１６２５１９号公報 特開平８−１２６８８２号公報 特開２０１０−２０７７４８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、加温装置やマイクロバブル発生装置など追加機器が必要であり、特許文献３に記載の技術では、システムソフトを追加する必要があり、特許文献４に記載の技術では、逆浸透膜の汚染物による目詰まりを十分に除去することができないという問題があった。

本発明は、前記した従来技術の問題を解決するものであり、逆浸透膜の汚染物による目詰まりを効果的に除去することができる逆浸透膜モジュールの洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明は、逆浸透膜を用いて高塩分濃度の原水を淡水化する逆浸透膜モジュールの洗浄装置において、前記逆浸透膜モジュールを洗浄する洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、前記原水の塩分濃度よりも濃い塩分濃度の塩水を前記洗浄液タンクに導入する塩水導入手段と、前記洗浄液タンクの前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールに供給する洗浄液供給手段と、を備え、前記逆浸透膜モジュールの洗浄工程において、前記洗浄液供給手段により前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールに供給する際、前記逆浸透膜の正浸透を利用して透過水を前記逆浸透膜モジュールの二次側から一次側に逆流させることを特徴とする。
また、本発明は、逆浸透膜を用いて高塩分濃度の原水を淡水化する逆浸透膜モジュールの洗浄装置において、前記逆浸透膜モジュールを洗浄する洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、前記逆浸透膜モジュールを透過した透過水を貯留する透過水タンクと、前記原水の塩分濃度よりも濃い塩分濃度の塩水を前記洗浄液タンクに導入する塩水導入手段と、前記洗浄液タンクの前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールの一次側の入口に戻す洗浄液供給手段と、を備え、前記逆浸透膜モジュールの洗浄工程において、前記塩水導入手段により前記塩水を、前記洗浄液を生成する際の希釈水として前記洗浄液タンクに導入し、前記洗浄液供給手段により前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールの一次側の入口に戻して循環させる際、前記逆浸透膜の正浸透を利用して前記透過水を前記逆浸透膜モジュールの二次側から一次側に逆流させることを特徴とする。

本発明によれば、逆浸透膜モジュールの洗浄工程において、まず洗浄液を生成する際の希釈水として原水の塩分濃度よりも濃い塩分濃度の塩水を洗浄液タンクに貯留して洗浄液を生成する。そして、洗浄液タンクに貯留された洗浄液を洗浄液供給手段によって逆浸透膜モジュールの一次側の入口に戻すようにして、逆浸透膜モジュールの一次側と洗浄液タンクとの間で洗浄液を循環させることで、逆浸透膜の一次側の面に付着した汚染物を溶解させ、汚染物の一部を逆浸透膜から浮かせた状態にする。さらに、洗浄液を循環させている際に、逆浸透膜モジュールの二次側と透過水タンクとを連通させることで、逆浸透膜の正浸透現象によって透過水タンク内の透過水を逆浸透膜モジュールの二次側から一次側に逆流させることができ、逆浸透膜の一次側の面に付着した汚染物を逆浸透膜の裏側から押し出して逆浸透膜から完全に剥離させることが可能になる。しかも、この洗浄工程において、洗浄液を生成する際の希釈水として原水の塩分濃度よりも濃い塩分濃度の塩水を利用することで、塩分濃度の高い洗浄液を逆浸透膜モジュールの一次側の入口に導入できるので、洗浄液を生成する際の希釈水として塩分濃度の低い透過水を利用する場合と比較して、逆浸透膜に対する正浸透現象による逆流を促進（加速）させることが可能になり、逆浸透膜に付着した汚染物の剥離効果を高めることができる。

本発明によれば、逆浸透膜の汚染物による目詰まりを効果的に除去することが可能な逆浸透膜モジュールの洗浄装置を提供できる。

第１実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置を示す全体構成図である。 第１実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置の洗浄工程時の制御を示すフローチャートである。 希釈水貯留時のバルブおよびポンプの作動状態を示す全体構成図である。 洗浄液調整時のバルブおよびポンプの作動状態を示す全体構成図である。 洗浄液供給・循環洗浄時のバルブおよびポンプの作動状態を示す全体構成図である。 浸漬洗浄時のバルブおよびポンプの作動状態を示す全体構成図である。 洗浄液排出時のバルブおよびポンプの作動状態を示す全体構成図である。 運転再開時のバルブおよびポンプの作動状態を示す全体構成図である。 逆浸透膜モジュールを模式的に示す図であり、（ａ）は通常運転時、（ｂ）は洗浄時である。 逆浸透膜に付着した汚染物が除去される工程を示す模式図である。 第２実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置を示す全体構成図である。 第３実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置を示す全体構成図である。

以下、本実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置（以下、洗浄装置と略記する）１００Ａ〜１００Ｃについて、図面を参照して説明する。なお、各図では、逆浸透膜１１をＲＯ膜１１と略記している。

本実施形態に係る洗浄装置１００Ａ〜１００Ｃは、例えば、海水、汽水、かん水等の比較的塩分濃度の高い水（原水）を工業用水や飲料水などの水として再利用可能に浄化処理をする海水淡水化処理系に適用されるものである。なお、「海水、汽水、かん水等の比較的塩分濃度の高い水」を、以下では、代表的に「海水」と称する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る洗浄装置１００Ａは、透過水タンク２０、洗浄液タンク３０、開閉弁Ｖ１〜Ｖ７、流量調整弁Ｖ８（逆浸透膜モジュール１０の圧力調整弁を兼ねる）、高圧ポンプＰ１、循環ポンプＰ２、制御装置４０などを含んで構成されている。なお、開閉弁Ｖ１〜Ｖ７は、オンオフ式（開閉式）の弁であり、モータ駆動の電動弁、電磁作動式の電磁弁、エアで作動するエア作動弁などを用いることができる。

逆浸透膜モジュール１０は、例えば、図９（ａ）に示すように、円筒形状のベッセル１２内に複数のエレメント（不図示）が収納され、各エレメント内に、袋状に形成された逆浸透膜１１がスパイラル状に巻回された状態（不図示）で収納されている。また、逆浸透膜モジュール１０は、ベッセル１２の軸方向の上流端（一端）に入口１０ａが形成され、ベッセル１２の軸方向の下流端（他端）に出口１０ｂが形成されている。なお、逆浸透膜１１の構造としては、スパイラル型に限定されるものではなく、中空糸型など他の種類の構造であってもよい。

また、逆浸透膜モジュール１０は、ベッセル１２の軸中心に沿って集水管１３を備え、集水管１３の一方端にはベッセル１２を貫通した透過水出口１０ｃが形成されている。また、集水管１３の周面には、貫通孔（不図示）が形成され、この貫通孔と袋状に形成された逆浸透膜１１の内部とが連通するように構成されている。ちなみに、この種の逆浸透膜モジュール１０は、透過水出口１０ｃ側から高い圧力の洗浄水を供給すると逆浸透膜１１が破損するため、逆浸透膜１１に二次側から一次側に透過水を圧送することで逆流させて洗浄することができない構造となっている。

このように構成された逆浸透膜モジュール１０では、入口１０ａから、海水が前処理された前処理水Ａが導入されることで、逆浸透膜１１を透過しなかった前処理水は、ベッセル１２内を下流に行くにしたがって徐々に塩分濃度が高められ、出口１０ｂから前処理水Ａ（原水）よりも塩分濃度の高い塩水（濃縮水Ｃ）として排出される。また、入口１０ａから導入された前処理水Ａが、逆浸透膜１１を透過して淡水化されることで透過水Ｂとして集水管１３に集められる。なお、逆浸透膜モジュール１０に用いられる逆浸透膜１１は、セルロースやポリアミド等の素材で形成されている。

図１に戻って、逆浸透膜モジュール１０の入口１０ａには、前処理水Ａが導入されるが、この前処理水を生成するための前処理装置としては、例えば、限外ろ過膜（ＵＦ（Ultra Filtration）膜）を用いたＵＦ装置、精密ろ過膜（ＭＦ（Micro Filtration）膜）を用いたＭＦ装置、砂ろ過装置などが用いられる。このように、取水された海水（原水）は、前処理装置によって、それに含まれる固形性物質が除去される。

図示しない前処理装置の下流端が配管ｓ２に接続され、順に、開閉弁Ｖ１、配管ｓ４、高圧ポンプＰ１、配管ｓ６を介して逆浸透膜モジュール１０の入口１０ａと接続されている。開閉弁Ｖ１は、制御装置４０によって開閉制御される。高圧ポンプＰ１は、前処理水Ａが逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜１１に対して逆浸透する高い圧力、例えば３．５〜６ＭＰａ程度に昇圧されて、逆浸透膜モジュール１０の入口１０ａに供給される。

昇圧された前処理水Ａは、逆浸透膜１１を透過して浄化された透過水Ｂと、逆浸透膜１１を透過しなかった濃縮水（非透過水）Ｃと、に分離される。透過水Ｂは、透過水出口１０ｃから生産水として外部のその水質レベルに応じた用途に供給される。なお、濃縮水Ｃは、塩分が濃縮された海水、汽水、またはかん水である。

透過水タンク２０は、逆浸透膜モジュール１０によって淡水化された透過水Ｂを貯留するものであり、逆浸透膜モジュール１０の透過水出口１０ｃと配管ｓ１２、開閉弁Ｖ２、配管ｓ１４を介して接続されている。図１に示す通常運転時において、開閉弁Ｖ２が開弁することにより、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜１１を透過した透過水Ｂが透過水タンク２０に貯留される。また、通常運転時には、逆浸透膜モジュール１０の一次側の出口１０ｂから排出された濃縮水Ｃは、開弁した開閉弁Ｖ５および流量調整弁Ｖ８を含む配管ｓ２２，ｓ２３，ｓ５２，ｓ５４を介して外部に排出される。

洗浄液タンク３０は、逆浸透膜モジュール１０の一次側の出口１０ｂと配管ｓ２２、流量調整弁Ｖ８、配管ｓ２３、開閉弁Ｖ６、配管ｓ２４を介して接続されている。なお、原水として海水（塩分濃度３．５％）を使用した場合には、一次側の出口１０ｂからは、塩分濃度５〜９％の濃縮水Ｃが排出される。また、本実施形態では、配管ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４、開閉弁Ｖ６および制御装置４０によって塩水導入手段が構成されている。

また、洗浄液タンク３０は、薬剤を投入するための薬剤投入装置３１、薬液と希釈水とを攪拌するための攪拌装置３２、洗浄液を加温して薬液の溶解を促進するためのヒータ（不図示）などを備えている。

また、洗浄液タンク３０は、配管ｓ３２、循環ポンプＰ２、配管ｓ３４、開閉弁Ｖ３、配管ｓ３６を介して、逆浸透膜モジュール１０の上流側の配管ｓ４と接続されている。循環ポンプＰ２は、逆浸透膜モジュール１０と洗浄液タンク３０との間で洗浄液を循環させることができる程度の能力を有するものである。したがって、開閉弁Ｖ３が開弁した状態において、循環ポンプＰ２が駆動されることにより、洗浄液タンク３０内の洗浄液が吸い込まれ、逆浸透膜モジュール１０の上流側に向けて吐出される。なお、本実施形態では、配管ｓ３２，ｓ３４，ｓ３６、循環ポンプＰ２、開閉弁Ｖ３および制御装置４０によって洗浄液供給手段が構成されている。

また、洗浄装置１００Ａは、透過水排出手段、濃縮水排出手段および洗浄液排出手段を備えている。

透過水排出手段は、開閉弁Ｖ４および配管ｓ４２，ｓ４４により構成され、開閉弁Ｖ４の入口側が配管ｓ４２を介して配管ｓ１２と接続され、出口側が配管ｓ４４を介して外部と連通している。

濃縮水排出手段は、開閉弁Ｖ５および配管ｓ５２，ｓ５４により構成され、開閉弁Ｖ５の入口側が配管ｓ５２を介して配管ｓ２３と接続され、出口側が配管ｓ５４を介して外部と連通している。

洗浄液排出手段は、開閉弁Ｖ７および配管ｓ６２，ｓ６４により構成され、開閉弁Ｖ７の入口側が配管ｓ６２を介して洗浄液タンク３０と接続され、出口側が配管ｓ６４を介して外部と連通している。

なお、前記した高圧ポンプＰ１および循環ポンプＰ２は、図示しない駆動モータの回転軸と接続されて一体的に構成され、その駆動モータに動力を供給するインバータ装置（図示せず）が取り付けられている。そして、制御装置４０がインバータを介して駆動モータの回転速度を制御するようになっている。

制御装置４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を搭載したＣＰＵボード、入出力インターフェースボード等を搭載し、高圧ポンプＰ１および循環ポンプＰ２のそれぞれの駆動モータの回転速度、開閉弁Ｖ１〜Ｖ７のそれぞれの開閉動作、流量調整弁Ｖ８の開度を制御するようになっている。

次に、第１実施形態に係る洗浄装置１００Ａの動作について図２ないし図１０を参照して説明する。なお、洗浄装置１００Ａが停止している通常運転中において、制御装置４０は、図１に示すように、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５を開弁するとともに、高圧ポンプＰ１を駆動し、流量調整弁Ｖ８の開度を調整して逆浸透膜モジュール１０内の圧力を逆浸透可能な圧力に調整する。この場合、逆浸透膜モジュール１０の一次側の入口１０ａから導入（圧送）された前処理水Ａは、逆浸透膜１１を一次側から二次側に透過して淡水化され、透過水Ｂとして透過水出口１０ｃから排出され、透過水タンク２０に貯留される。また、透過水タンク２０に貯留された透過水Ｂは、生産水として再利用可能な水として利用される。一方、逆浸透膜１１を透過しなかった濃縮水（非透過水）Ｃは、逆浸透膜モジュール１０の出口１０ｂから、配管ｓ２２、配管ｓ２３の一部、配管ｓ５２，ｓ５４を介して外部に排出される。

図２に示すように、制御装置４０は、ステップＳ１において、洗浄運転が開始されたか否かを判定する。なお、洗浄運転が開始されたか否かは、例えば、操作者によって洗浄開始ボタンが操作されたか否かによって判定することができる。洗浄開始ボタンを操作するタイミングとしては、例えば、所定時間（例えば、３ヶ月）が経過したときに開始するようにしてもよく、または逆浸透膜モジュール１０と高圧ポンプＰ２との間の配管ｓ６に圧力センサ（不図示）を設けて、この圧力センサの検出値が所定圧力を超えたときに開始するようにしてもよい。

制御装置４０は、ステップＳ１において、洗浄運転が開始されていないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１の処理を繰り返し、洗浄運転が開始されたと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進む。

制御装置４０は、図２に示すステップＳ２において、洗浄液タンク３０に希釈水を貯留する処理を実行する。すなわち、図３に示すように、制御装置４０は、図１の通常運転時の状態から開閉弁Ｖ５を閉弁し、流量調整弁Ｖ８を全開し、開閉弁Ｖ６を所定時間開弁する。なお、所定時間は、洗浄液タンク３０の容積に応じて適宜決められる。

これにより、逆浸透膜モジュール１０の一次側の出口１０ｂから排出された濃縮水Ｃは、配管ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４を通って洗浄液タンク３０に貯留される。すなわち、本実施形態では、洗浄液タンク３０には、逆浸透膜１１に付着した汚染物を溶解するための薬剤用の希釈水として、透過水Ｂではなく、塩分濃度が高い濃縮水Ｃが使用される。なお、洗浄液タンク３０に溜める濃縮水Ｃの投入量は、必要とする洗浄液の量や薬剤の種類などに応じて適宜設定される。

そして、制御装置４０は、図２に示すステップＳ３において、洗浄液を調整する処理を実行する。まず、制御装置４０は、濃縮水Ｃを溜めた洗浄液タンク３０に、薬剤投入装置３１を介して、選択された薬剤を投入し、薬剤を濃縮水Ｃで希釈し、洗浄液の濃度が所定濃度（例えば、０．００５％〜１０％）となるように調整する。そして、攪拌装置３２を作動させて、薬剤と濃縮水とを攪拌して、薬剤を濃縮水に溶解させる。なお、このとき、図示しないヒータを作動させて、洗浄液を加温するようにしてもよい。

なお、洗浄用の薬剤としては、酸、アルカリ、キレート剤、界面活性剤などから選択できる。具体的に、酸としては、塩酸、リン酸、ホスホン酸、スルファミン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシル硫酸、トリポリリン酸、トリリン酸、ヒドロ亜硫酸などを挙げることができる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、ＥＤＴＡ−Ｎａなどを挙げることができる。キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸などを挙げることができる。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などを挙げることができる。

なお、薬剤の例としては、前記したものに限定されず、逆浸透膜１１の目詰まりの原因となる、スケーリング、有機ファウリングの汚染物などの除去対象物の種類に応じて適宜変更することができる。

そして、図４に示すように、制御装置４０は、図３に示す希釈水貯留時の状態から、開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉弁し、開閉弁Ｖ３を開弁し、循環ポンプＰ２の駆動を開始し、高圧ポンプＰ１の駆動モータの回転速度を洗浄液の循環に必要な回転速度まで低下させる。これにより、洗浄液タンク３０内の洗浄液は、配管ｓ３２，ｓ３４，ｓ３６，ｓ４、高圧ポンプＰ１、配管ｓ６、逆浸透膜モジュール１０の一次側の流路、配管ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４を介して洗浄液タンク３０に戻るようにして循環され、洗浄液タンク３０を含む循環流路に流れる洗浄液の濃度が均一な所定濃度となるように調整される。

そして、制御装置４０は、図２に示すステップＳ４において、洗浄液を供給する処理および循環洗浄する処理を実行する。すなわち、図５に示すように、制御装置４０は、図４に示す洗浄液調整時の状態から、開閉弁Ｖ２を開弁する。これにより、逆浸透膜モジュール１０の二次側と透過水タンク２０とが配管ｓ１２，ｓ１４を介して連通する。なお、逆浸透膜モジュール１０と透過水タンク２０との間には空気が混入しないように構成されている。

これにより、図５において一方の（循環する）破線矢印で示すように、洗浄液タンク３０と逆浸透膜モジュール１０の一次側との間で洗浄液が循環することにより、逆浸透膜１１の一次側の面に付着した目詰まりの原因となる汚染物が洗浄液により一部が溶解する。さらに、図５において他方の破線矢印で示すように、逆浸透膜モジュール１０の一次側には高い塩分濃度の洗浄液が流れているので、正浸透現象によって、逆浸透膜モジュール１０の二次側の透過水Ｂが逆浸透膜１１を透過して一次側に向けて逆流することになる。この透過水Ｂの逆流によって、汚染物が逆浸透膜１１から剥離し、逆浸透膜１１の目に詰まっていたものが取り除かれる。

さらに説明すると、図９（ｂ）および図１０に示すように、逆浸透膜モジュール１０の一次側に洗浄液を流すことにより、逆浸透膜１１に付着した汚染物が洗浄液による化学的作用によって一部が溶解し、汚染物が逆浸透膜１１の面から一部が浮いた状態になる。なお、この洗浄液のみによる洗浄処理だけでは汚染物が逆浸透膜１１から剥離するまでには及ばない。さらに、本実施形態では、逆浸透膜１１の二次側から一次側に透過水Ｂを正浸透現象によって逆流させることにより、逆浸透膜１１の一次側の表面に付着した汚染物が二次側の裏面側から押し出されるという物理的作用によって、汚染物が逆浸透膜１１から剥離する。このように、洗浄液による汚染物の溶解が生じているところへ、正浸透作用による透過水の逆流を生じさせることにより、逆浸透膜１１の表面の汚染物は、逆流によって容易に剥離させることが可能になる。

なお、逆浸透膜１１から剥離した汚染物は、逆浸透膜モジュール１０の一次側の出口１０ｂから、配管ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４を介して洗浄液タンク３０に排出される。なお、図示していないが、洗浄液タンク３０を含む循環流路の一部に、汚染物を除去するフィルタを設けて、剥離した汚染物が逆浸透膜モジュール１０に再び導入されないように構成してもよい。また、透過水Ｂが逆流することにより洗浄液の薬剤濃度が低下する場合には、薬剤投入装置３１を介して薬剤を適宜投入するようにしてもよい。

そして、制御装置４０は、図２のステップＳ５に進み、浸漬洗浄する処理を実行する。すなわち、図６に示すように、制御装置４０は、図５の洗浄液供給・循環洗浄時の状態から、開閉弁Ｖ３を閉弁し、高圧ポンプＰ１および循環ポンプＰ２の駆動を停止する。これにより、逆浸透膜１１に付着した汚染物に洗浄液が浸漬されることで汚染物の溶解が促進され、また正浸透現象による透過水Ｂの逆流が継続することにより多くの汚染物が逆浸透膜１１から剥離する。なお、このとき透過水Ｂの逆流が多過ぎる場合には、流量調整弁Ｖ８の開度調整により、適正量に制御する。

なお、本実施形態では、図５に示す循環洗浄の後に図６に示す浸漬洗浄を実行する場合を例に挙げて説明したが、このような洗浄工程に限定されるものではなく、循環洗浄、浸漬洗浄の後に再度循環洗浄を行うようにしてもよい。また、循環洗浄および浸漬洗浄を複数サイクル行うようにしてもよい。

そして、制御装置４０は、図２のステップＳ６に進み、洗浄液を排出する処理を実行する。すなわち、図７に示すように、制御装置４０は、図６の浸漬洗浄時の状態から、開閉弁Ｖ１，Ｖ３，Ｖ７を開弁し、開閉弁Ｖ２を閉弁し、高圧ポンプＰ１および循環ポンプＰ２の駆動を開始する。なお、高圧ポンプＰ１の駆動モータの回転速度は、図５の洗浄液供給・循環洗浄時の高圧ポンプＰ１の回転速度と同様な値に設定される。

これにより、高圧ポンプＰ１と循環ポンプＰ２の吸引力により、配管ｓ３２，ｓ３４，ｓ３６，ｓ４，ｓ６、逆浸透膜モジュール１０の一次側、配管ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４に残留する洗浄液が洗浄液タンク３０に集められ、開閉弁Ｖ７の開弁により、洗浄液タンク３０内に残留する使用済の洗浄液が、配管ｓ６２，ｓ６４を介して外部に排出される。また、洗浄液タンク３０内の洗浄液は、配管ｓ６２，ｓ６４を介して外部に排出される。なお、このとき開閉弁Ｖ３を閉弁し、循環ポンプＰ２を停止したままで、ワンパスで残留する洗浄液を排出する工程を設けてもよい。

そして、制御装置４０は、図２のステップＳ７に進み、通常運転を再開するための処理を実行する。すなわち、図８に示すように、制御装置４０は、図７の洗浄液排出時の状態から、開閉弁Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７を閉弁し、開閉弁Ｖ４，Ｖ５を開弁し、高圧ポンプＰ１の回転速度を通常運転時と同様の回転速度に上昇させ、循環ポンプＰ２の駆動を停止する。これにより、逆浸透膜モジュール１０の一次側の出口１０ｂから排出された濃縮水Ｃは、通常運転時と同様に、配管ｓ２２、配管ｓ２３の一部、配管ｓ５２，ｓ５４を通って外部に排出されることにより、配管ｓ５２，ｓ５４に残留する洗浄液が外部に流される。また、通常運転時と同様に高圧ポンプＰ１を昇圧して、逆浸透膜１１を介して透過水Ｂを生成させることにより、逆浸透膜モジュール１０内の洗浄液が、配管ｓ１２，ｓ４２，ｓ４４を介して外部に排出される。

このように、図７に示す洗浄液排出処理と図８に示す運転再開処理とによって、洗浄装置１００Ａに残留する洗浄液全体が外部に排出される。制御装置４０は、運転再開処理を所定時間実行した後、図１に示す通常運転に移行する。

以上説明したように、第１実施形態に係る洗浄装置１００Ａでは、逆浸透膜モジュールの洗浄工程において、まず洗浄液を生成する際の希釈水として濃縮水Ｃを洗浄液タンク３０に導入するとともに薬剤を投入して洗浄液を生成し、洗浄液タンク３０内の洗浄液を逆浸透膜モジュール１０の一次側の入口１０ａに戻して循環させるとともに、逆浸透膜モジュール１０と透過水タンク２０とを連通させて、逆浸透膜１１の正浸透現象を利用して透過水タンク２０内の透過水を逆浸透膜１１の二次側から一次側に逆流させるものである。これによれば、逆浸透膜モジュール１０の一次側と洗浄液タンク３０との間で洗浄液を循環させることにより、逆浸透膜１１の一次側の面に付着した汚染物を溶解させることができ、しかも正浸透を利用して透過水を二次側から一次側に逆流させることにより、逆浸透膜１１に付着した汚染物を裏面側から押し出すことで、汚染物を逆浸透膜１１から完全に剥離させることができる。このように、汚染物の溶解が生じているところへ正浸透作用による透過水の逆流が生じるため、逆浸透膜１１の表面に付着した汚染物を、逆流によって逆浸透膜１１から容易に剥離させることが可能になる。

また、第１実施形態によれば、洗浄液を生成する際の希釈水（薬剤を所定濃度に希釈する際の希釈水）として逆浸透膜モジュール１０の一次側の出口１０ｂから排出された濃縮水Ｃを利用することで、塩分濃度の高い洗浄液を逆浸透膜モジュール１０の一次側の入口１０ａに導入できるので、洗浄液を生成する際の希釈水として塩分濃度の低い透過水（淡水）を利用する場合と比較して、逆浸透膜１１に対する正浸透による逆流を促進（加速）させることが可能になり、逆浸透膜１１に付着した汚染物の剥離効果を高めることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る洗浄装置１００Ｂについて図１１を参照して説明する。図１１は第２実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置を示す全体構成図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、第２実施形態について、薬剤投入装置３１や攪拌装置３２の図示を省略している。

図１１に示すように、洗浄装置１００Ｂは、第１実施形態に係る洗浄装置１００Ａに透過水流量調整弁Ｖ９を追加したものである。すなわち、洗浄装置１００Ｂは、逆浸透膜モジュール１０の透過水出口１０ｃが、配管ｓ１２、透過水流量調整弁Ｖ９、配管ｓ１６、開閉弁Ｖ２、配管ｓ１４を介して透過水タンク２０と接続されている。また、透過水流量調整弁Ｖ９は、配管ｓ１２と配管ｓ４２との分岐点よりも透過水タンク２０側に位置している。

透過水流量調整弁Ｖ９は、図５に示す洗浄液供給・循環洗浄時および図６に示す浸漬洗浄時において作動するものであり、それ以外の状態では、最大の開度を維持した状態に設定されている。すなわち、図５および図６に示す洗浄時において、透過水流量調整弁Ｖ９の開度が小さくなる、つまり正浸透によって透過水タンク２０から逆浸透膜モジュール１０に流れる透過水の流量が少なくなるように設定される。

ところで、図５および図６に示す洗浄時において、正浸透現象によって逆浸透膜モジュール１０に多くの透過水が逆流すると、逆流する透過水の流量が過剰となり、洗浄液の薬剤の濃度が低下して、洗浄液による汚染物の溶解効果が低下するおそれがある。そこで、第２実施形態では、透過水流量調整弁Ｖ９を設けて、図５および図６に示す洗浄時に透過水タンク２０から逆浸透膜モジュール１０への透過水の逆流量を抑制することにより、洗浄液による汚染物の溶解効果が低下するのを防止することが可能になる。

なお、透過水流量調整弁Ｖ９の位置は、本実施形態の位置に限定されるものではなく、開閉弁Ｖ２と透過水タンク２０との配管ｓ１４に設けられていてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る洗浄装置１００Ｃについて図１２を参照して説明する。図１２は第３実施形態に係る逆浸透膜モジュールの洗浄装置を示す全体構成図である。なお、第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、第３実施形態についても、薬剤投入装置３１や攪拌装置３２の図示を省略している。

図１２に示すように、洗浄装置１００Ｃは、第１実施形態に係る洗浄装置１００Ａに微細気泡発生手段を追加した構成である。この微細気泡発生手段は、オゾン発生装置５１、微細気泡発生部５３、これらを接続する配管５２により構成されている。なお微細気泡発生部５３は、オゾンガスを、マイクロバブルやナノバブルのサイズの微細気泡として発生させ、洗浄液タンク３０内に放出するものである。

第３実施形態によれば、洗浄液タンク３０内に微細気泡を発生させることにより、図５の洗浄液供給・循環洗浄時において、逆浸透膜モジュール１０の一次側と洗浄液タンク３０との間に洗浄液を循環させたときに、微細気泡によって、逆浸透膜１１に付着するバイオファウリングを分解除去することができ、汚染物の除去効果を高めることが可能になる。また、微細気泡発生手段としてオゾン発生装置５１を使用することにより、殺菌効果を付与することもできる。なお、微細気泡発生手段の適用位置は、本実施形態に限定されるものではなく、逆浸透膜モジュール１０の一次側の入口１０に近い配管（例えば、ｓ３４，ｓ３６）上であってもよい。また、オゾン発生装置５１に代えて、空気を導入する装置であってもよい。

なお、本発明では、洗浄工程において、逆浸透膜１１を逆流させる透過水として、逆浸透膜１１を透過した透過水を透過水タンク２０に貯めておき、これを使用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜１１を透過させたものとは別の水源から貯めた透過水（淡水）を使用してもよい。

また、洗浄工程時において、洗浄液を生成する際の希釈水として、逆浸透膜モジュール１０から排出される濃縮水Ｃ（塩水）を使用する場合を例に挙げて説明したが、逆浸透膜モジュール１０から排出されたものとは別に設けられた塩水（原水の塩分濃度よりも濃い塩水）をタンクに貯め、このタンクに貯めた塩水を洗浄液を生成する際の希釈水として使用してもよい。

また、図示していないが、高圧ポンプＰ１の圧力をエネルギとして回収するエネルギ回収装置と本実施形態に係る洗浄装置１００Ａ〜１００Ｃとを組み合わせたものを淡水化装置に適用してもよい。また、高塩分濃度の第１の原水を逆浸透膜モジュールでろ過処理する第１の水処理系と、この第１の原水よりも低塩分濃度の第２の原水を逆浸透膜モジュールでろ過処理する第２の水処理系と、を備える複合淡水化システムに適用するようにしてもよい。

１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 逆浸透膜モジュールの洗浄装置
１０ 逆浸透膜モジュール
１０ａ 入口
１０ｂ 出口
１１ ＲＯ膜（逆浸透膜）
２０ 透過水タンク
３０ 洗浄液タンク
４０ 制御装置（塩水導入手段、洗浄液供給手段）
ｓ２２，ｓ２３，ｓ２４ 配管（塩水導入手段）
ｓ３４，ｓ３６ 配管（洗浄液供給手段）
５１ オゾン発生装置（微細気泡発生手段）
５２ 配管（微細気泡発生手段）
５３ 微細気泡発生部（微細気泡発生手段）
Ｐ１ 高圧ポンプ
Ｐ２ 循環ポンプ（洗浄液供給手段）
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７ 開閉弁
Ｖ３ 開閉弁（洗浄液供給手段）
Ｖ６ 開閉弁（塩水導入手段）
Ｖ８ 流量調整弁
Ｖ９ 透過水流量調整弁
Ａ 前処理水（高塩分濃度の原水）
Ｂ 透過水
Ｃ 濃縮水

Claims (4)

1. 逆浸透膜を用いて高塩分濃度の原水を淡水化する逆浸透膜モジュールの洗浄装置において、
   前記逆浸透膜モジュールを洗浄する洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、
   前記原水の塩分濃度よりも濃い塩分濃度の塩水を前記洗浄液タンクに導入する塩水導入手段と、
   前記洗浄液タンクの前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールに供給する洗浄液供給手段と、を備え、
   前記逆浸透膜モジュールの洗浄工程において、前記洗浄液供給手段により前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールに供給する際、前記逆浸透膜の正浸透を利用して透過水を前記逆浸透膜モジュールの二次側から一次側に逆流させることを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄装置。
2. 逆浸透膜を用いて高塩分濃度の原水を淡水化する逆浸透膜モジュールの洗浄装置において、
   前記逆浸透膜モジュールを洗浄する洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、
   前記逆浸透膜モジュールを透過した透過水を貯留する透過水タンクと、
   前記原水の塩分濃度よりも濃い塩分濃度の塩水を前記洗浄液タンクに導入する塩水導入手段と、
   前記洗浄液タンクの前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールの一次側の入口に戻す洗浄液供給手段と、を備え、
   前記逆浸透膜モジュールの洗浄工程において、前記塩水導入手段により前記塩水を、前記洗浄液を生成する際の希釈水として前記洗浄液タンクに導入し、前記洗浄液供給手段により前記洗浄液を前記逆浸透膜モジュールの一次側の入口に戻して循環させる際、前記逆浸透膜の正浸透を利用して前記透過水を前記逆浸透膜モジュールの二次側から一次側に逆流させることを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄装置。
3. 前記逆浸透膜モジュールに導入する際の前記透過水の流量を調整する透過水流量調整弁を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の逆浸透膜モジュールの洗浄装置。
4. 前記洗浄液タンクは、前記洗浄液中に微細気泡を発生させる微細気泡発生手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の逆浸透膜モジュールの洗浄装置。

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