JP2015182054A - 淡水製造装置および逆浸透膜ユニットの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファウリングによる逆浸透膜モジュールの効果的な洗浄を実施することができる装置およびその洗浄方法を提供する。
【解決手段】一端が第1透過水出口１７に接続され他端がサックバックタンク３に接続される透過水接続配管１０と、第２透過水出口１８から排出される透過水を送水する透過水配管１１と、透過水配管に設置される逆止弁５と、逆浸透膜ユニット２の濃縮水を貯留する濃縮水タンク４と、一端が濃縮水出口１９に接続され他端が濃縮水タンク４に接続された濃縮水接続配管１２と、被処理水供給配管からバイパスするバイパス配管９と、バイパス配管９に設けられて洗浄排水を排水する排水弁６を備え、該逆浸透膜ユニット２の供給水側に該被処理水よりも塩分濃度の濃い濃縮水を供給し、透過水側に浸透圧の低い該逆浸透膜ユニット２の前方部分の透過水を用い、サックバック効果を利用して該逆浸透膜ユニット２を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非処理水を逆浸透膜装置で処理して淡水を製造する淡水製造装置および逆浸透膜ユニットの洗浄方法に関する。

海水淡水化などで使用される逆浸透膜エレメントを備えた淡水製造装置は、省エネルギー、省スペースの特長を有するため、様々な分野での使用が拡大している。例えば、河川水や地下水や下排水処理水から工業用水や水道水を製造する浄水プロセスへの適用や、下排水再利用逆浸透膜処理工程や海水淡水化逆浸透膜処理工程への適用があげられる。海水淡水化などで使用される逆浸透膜分離装置は、基本的には、被処理水を高圧ポンプを介して所定の圧力に高めて逆浸透膜エレメントに供給し、この逆浸透膜エレメントの逆浸透作用により被処理水中の溶解成分を分離させ、透過水を得るように構成される。

逆浸透膜エレメントを長時間使用するにあたっての最も大きな問題は、ファウリングと呼ばれる膜表面の汚染である。逆浸透膜エレメントは、長時間使用すると、原水に含有する不純物質が膜の表面や分離膜の流路に堆積もしくは吸着して、分離膜の性能を低下させ使用困難となるものである。このように使用困難となった場合は、新品の逆浸透膜エレメントと交換するか、使用困難となった逆浸透膜エレメントを酸、アルカリのような洗浄効果の高い薬液と接触させて洗浄する薬液洗浄を行い回復させて再利用している。しかし、新品と交換するには、新品の逆浸透膜エレメント費用、取り外し品を産業廃棄物として処分するには、処分費用が発生する。また薬液洗浄に関しても、一般に運転を停止する必要があり、薬液コスト、薬液による逆浸透膜エレメントの劣化など問題がある。

これらの問題を解決するには、逆浸透膜エレメントの寿命を延ばす必要があり、このためには、膜の正浸透圧を利用し透過側から透過水を膜の原水側に逆流させて付着ファウリング物質を浮き上がらせて除去する逆流洗浄（サックバック）、原水や透過水を膜の原水側に高流束で流すフラッシングといった物理洗浄と呼ばれる手法が適用されている。

例えば、特許文献１には、高塩濃度の洗浄液を膜エレメント供給側に供給し、浸透圧の低い透過水を透過側に供給しサックバック効果を用いて、逆浸透膜に付着した汚染物を裏側から押し出して剥離する方法が記載されている。しかし、この方法では、洗浄液を洗浄ポンプで送水することから余分な機器費・電力費が必要であり、かつ汚れのひどい逆浸透膜の前方部分を効果的に洗浄することは出来ない。特許文献２には、逆浸透膜モジュールより高所にある透過水タンクの高低差を利用して、透過水を逆浸透膜の原水側に供給し、フラッシングを実施する手段が記載されているが、これでは逆浸透膜間に堆積もしくは吸着された不純物質を効果的に除去出来ない。

特開２０１３−１５８７３２号公報 特開昭６１−１３６４０４号公報

このように特許文献１に記載の技術では、洗浄液ポンプなどの追加機器が必要であり、ファウリングによる不純物質の影響が一番大きい逆浸透膜エレメントの前方部分（先頭の逆浸透膜エレメントもしくは被処理水入口側からみて複数の逆浸透膜エレメント）を効果的に洗浄できない。また特許文献２に記載の技術では透過水を原水側に供給しフラッシングする手段が記載されているが、これでは逆浸透膜間に堆積もしくは吸着された不純物質を効果的に除去出来ないという問題があった。

本発明は、前記した従来技術を解決するものであり、ファウリングによる逆浸透膜エレメントの目詰まりを効果的に除去出来る装置とその洗浄方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の淡水製造装置および洗浄方法は、次の特徴を有するものである。

（１）被処理水を所定の圧力に高めて逆浸透膜ユニットに供給する高圧ポンプと、該被処理水を処理して淡水を製造する逆浸透膜ユニットと、一端が該高圧ポンプに接続され他端が該逆浸透膜ユニットに接続された被処理水供給配管と、該逆浸透膜ユニットの一端側に被処理水と接続する被処理水入口および逆浸透膜ユニットに装填される前方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第1透過水出口と、該逆浸透膜ユニットの他端側に濃縮水出口および逆浸透膜ユニットに装填される後方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第2透過水出口と、該第１透過水出口からの透過水を貯留するサックバックタンクと、一端が該第1透過水出口に接続され他端が該サックバックタンクに接続される透過水接続配管と、該第2透過水出口から排出される透過水を送水する透過水配管と、該透過水配管に設置される逆止弁と、該逆浸透膜ユニットの濃縮水を貯留する濃縮水タンクと、一端が該濃縮水出口に接続され他端が該濃縮水タンクに接続された濃縮水接続配管と、該被処理水供給配管からバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管に設けられて洗浄排水を排水する排水弁を備えることを特徴とする淡水製造装置。

（２）前記濃縮水タンクが前記逆浸透膜ユニットよりも高い位置に設置されることを特徴とする上記（１）に記載の淡水製造装置。

（３）前記逆浸透膜ユニットの透過水の集水管が物理的に分離され、前記第１透過水と前記第２透過水を完全に分離することができることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の淡水製造装置。

（４）被処理水を所定の圧力に高めて逆浸透膜ユニットに供給する高圧ポンプと、該被処理水を処理して淡水を製造する逆浸透膜ユニットと、一端が該高圧ポンプに接続され他端が該逆浸透膜ユニットに接続された被処理水供給配管と、該逆浸透膜ユニットの一端側に被処理水と接続する被処理水入口および逆浸透膜ユニットに装填される前方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第１透過水出口と、該逆浸透膜ユニットの他端側に濃縮水出口および逆浸透膜ユニットに装填される後方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第２透過水出口と、該第１透過水出口からの透過水を貯留するサックバックタンクと、一端が該第１透過水出口に接続され他端が該サックバックタンクに接続される透過水接続配管と、該第２透過水出口から排出される透過水を送水する透過水配管と、該透過水配管に設置される逆止弁と、該逆浸透膜ユニットの濃縮水を貯留する濃縮水タンクと、一端が該濃縮水出口に接続され他端が該濃縮水タンクに接続された濃縮水接続配管と、該被処理水供給配管からバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管に設けられて洗浄排水を排水する排水弁を備える淡水製造装置のうち該逆浸透膜ユニットを洗浄する洗浄方法であって、該逆浸透膜ユニットの供給水側に該被処理水よりも塩分濃度の濃い濃縮水を供給し、透過水側に浸透圧の低い該逆浸透膜ユニットの前方部分の透過水を用い、サックバック効果を利用して該逆浸透膜ユニットを洗浄することを特徴とする逆浸透膜ユニットの洗浄方法
（５）該濃縮水タンクを該逆浸透膜ユニットよりも高い位置に設置することにより該逆浸透膜ユニットを洗浄することを特徴とする上記（４）に記載の逆浸透膜ユニットの洗浄方法。

（６）該逆浸透膜ユニットの前方部分のみをサックバック効果により洗浄することを特徴とする上記（４）に記載の逆浸透膜ユニットの洗浄方法。

本発明によって、ファウリングによる逆浸透膜モジュールの目詰まりをサックバック効果で効果的に洗浄を実施することで、淡水製造装置を長期間安定的に運転することが可能となる。

本発明の淡水製造装置の一例を示す装置概略フロー図である。 本発明に係る逆浸透膜ベッセルの一例を示す概略図である。 本発明に係る逆浸透膜ベッセルの一例を示す概略図である。 本発明の淡水製造装置の一例を示す装置概略フロー図である。

以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。

本発明の淡水製造装置は、例えば、図１に示すように、被処理水を所定の圧力に高めて逆浸透膜ユニット２に供給する高圧ポンプ１と、該被処理水を処理して淡水を製造する逆浸透膜ユニット２と、一端が該高圧ポンプ１に接続され他端が該逆浸透膜ユニット２に接続された被処理水供給配管８と、該逆浸透膜ユニット２の一端側に被処理水と接続する被処理水入口１６および第1透過水出口１７と、該逆浸透膜ユニット２の他端側に逆浸透膜より排出される第2透過水出口１８および濃縮水出口１９と、該第１透過水出口１７からの透過水を貯留するサックバックタンク３と、一端が該第1透過水出口１７に接続され他端が該サックバックタンク３に接続される透過水接続配管１０と、該第2透過水出口１８から排出される透過水を送水する透過水配管１１と、該透過水配管１１に設置される逆止弁５と、該逆浸透膜ユニット２の濃縮水を貯留する濃縮水タンク４と、一端が該濃縮水出口１９に接続され他端が該濃縮水タンク４に接続された濃縮水接続配管１２と、該被処理水供給配管８からバイパスするバイパス配管９と、該バイパス配管９に設けられて洗浄排水を排水する排水弁６を備える、該非処理液から該淡水を製造するための淡水製造装置である。

本発明が適用可能な原水としては、海水、河川水、地下水、下排水処理水など様々な原水が挙げられる。

図示はしないが、該淡水製造装置の供給側には前処理装置が設置されるのが一般的である。前処理装置としては、カートリッジフィルター、砂ろ過装置若しくは砂ろ過装置が２段直接接続されている構造であっても差し支えない。また精密ろ過膜および／または限外ろ過膜を備えた膜前処理膜装置であっても差し支えない。

膜前処理装置に使用される前処理膜モジュールは、０．１μｍ以上の粒子や高分子を阻止することができる精密ろ過膜や、２ｎｍ以上０．１μｍ未満の粒子や高分子を阻止することができる限外ろ過膜であれば、特に限定されない。前処理膜モジュールに用いられる精密ろ過膜および／または限外ろ過膜の形態としては、中空糸膜型、平膜型、スパイラル型、またはチューブラー型を用いることができるが、コスト低減の点から中空糸膜型が好ましい。また膜ろ過方式としては全量ろ過型モジュールでもクロスフローろ過型モジュールであっても差し支えないが、エネルギー消費量が少ないという点から全量ろ過型モジュールである方が好ましい。さらに加圧型モジュールであっても浸漬型モジュールであっても差し支えないが、高流束運転が可能であるという点から加圧型モジュールである方が好ましい。また、膜の外側から原水を供給し、内側から透過水を得る外圧式であっても、膜の内側から原水を供給し、外側から透過水を得る内圧式であっても差し支えないが、前処理の簡便さの観点から外圧式である方が好ましい。

前処理膜モジュールに用いられる精密ろ過膜および／または限外ろ過膜の素材は特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどや、これらの複合素材を例示することができる。なかでも、ポリフッ化ビニリデンは耐薬品性に優れているため、精密ろ過膜および／または限外ろ過膜を定期的に薬品洗浄することで精密ろ過膜および／または限外ろ過膜のろ過機能が回復し、前処理膜モジュールの長寿命化につながるので、精密ろ過膜および／または限外ろ過膜の素材として好ましい。

前処理膜モジュールのケースの材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィンや、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）、フッ化エチレンポリプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン−エチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、そしてポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素樹脂、さらにポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが単独または混合して用いられる。また、樹脂以外ではアルミニウム、ステンレス鋼などが好ましく、さらに、樹脂と金属の複合体や、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂などの複合材料を使用してもかまわない。

高圧ポンプ１に関しては、渦巻きポンプもしくはプランジャーポンプを使用するのが一般的である。

図１に記載の各配管の材質としては、塩化ビニル管、ポリエチレン管などの樹脂配管、炭素鋼鋼管、ステンレス鋼管などの金属管もしくは金属管内に樹脂をライニングしたライニング管いずれであっても構わないが、原水の水質及び装置の必要圧力を考慮して選定する必要がある。特に高圧ポンプ１から逆浸透膜ユニットの被処理水供給配管８、該被処理水供給配管８からのバイパス配管９、逆浸透膜ユニットの濃縮水出口１９からの濃縮水配管１２は、高圧になることが多いため、樹脂配管ではなく金属管もしくはライニング管が好ましい。

サックバックタンク３および濃縮水タンク４の材質としては、コンクリートタンクもしくはポリエチレン、ポリプロピレン、ＦＲＰなどの樹脂タンクのいずれでも構わない。

逆止弁５はスイングチャッキ弁、スプリングチャッキ弁のいずれでも構わない。また材質も金属製、樹脂製どちらでも構わない。

排水弁６は手動弁、自動開閉弁、自動調節弁のいずれでも構わないが、流量をコントロールすることを考慮すると自動制御弁が好ましい。弁本体はグローブ弁、バタフライ弁、ボール弁などが一般的である。

本発明の淡水製造装置における逆浸透膜ユニット２は、図２に示す筒状圧力容器である逆浸透膜ベッセル２１を一つもしくは複数個にて構成されている。逆浸透膜ベッセル２１には逆浸透膜エレメント２６ａ〜２６ｄが装填されており、図２では４本入りとして記載しているが、その本数は直列に１本から８本程度であれば構わない。

被処理水は、ベッセル被処理水入口２２から供給され、第１の逆浸透膜エレメント２６ａの端部に供給される。第1の逆浸透膜エレメント２６ａで処理された濃縮水は、第２の逆浸透膜エレメント２６ｂに供給されその後、順次２６ｃ，２６ｄに供給、処理された後、最終的にベッセル濃縮水出口２５から排出される。それぞれの逆浸透膜エレメント２６ａ〜２６ｄの中心パイプは、それぞれコネクター２７ａ〜ｃで連結されるとともに、端板２８に設けられたベッセル第1透過水出口２３および端部２９に設けられたベッセル第２透過水出口２４に接続されており、それぞれの逆浸透膜エレメントで得られた透過水が集められ、系外に取り出される。

図２では、ベッセル被処液入口２２とベッセル濃縮水出口２５が、各々端板２８、２９に備えられているが、逆浸透膜ベッセル２１の端板近傍（すなわち、被処水入口が端板２８と第１の逆浸透膜エレメント２６ａの間、ベッセル濃縮水出口２５が端板２９と最終逆浸透膜エレメント２６ｄの間）に備えられていても差し支えない。

また逆浸透膜ユニットが複数個の逆浸透膜ベッセル２１にて構成される場合には、各逆浸透膜ベッセルのベッセル被処理水入口２２、ベッセル第1透過水出口２３、ベッセル第２透過水出口２４、ベッセル濃縮水出口２５は、各々集水ヘッダー配管に接続され、この各集水ヘッダーの出入口が図１に示すとおり、逆浸透膜ユニット２の被処理入口１６、第1透過水出口１７、第２透過水出口１８、濃縮水出口１２となるのが一般的である。

逆浸透膜エレメント２６ａ〜ｄには、平膜状の膜を集水管の周囲に巻囲したスパイラル型エレメントや、プレート型支持板の両面に平膜を貼ったものをスペーサーを介して一定の間隔で積層してモジュール化したプレート・アンド・フレーム型エレメント、さらには、管状膜を用いたチューブラー型エレメント、中空糸膜を束ねてケースに収納した中空糸膜エレメントがある。エレメントの形態としては、いずれの形態であってもよいが、操作性や互換性の観点からはスパイラル型エレメントを使用するのが好ましい。なお、エレメント本数は、膜性能に応じて任意に設定することができる。素材としては例えば、ポリアミド系、ポリピペラジンアミド系、ポリエステルアミド系、あるいは水溶性のビニルポリマーを架橋したものなどを使用することができ、その膜構造としては、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片面の膜に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有するもの（非対称膜）や、このような非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有するもの（複合膜）などを使用することができる。しかしながら、高造水量のためには複合膜であることが好ましく、中でも、透過水量、耐薬品性等の点からポリアミド系複合膜が、さらにはピペラジンポリアミド系複合膜が好ましい。

このような図１の本発明の淡水製造装置の起動方法は、一般的な淡水製造装置と同様に高圧ポンプ１を起動し、被処理水を逆浸透膜ユニット２に供給するが、高圧の被処理水が逆浸透膜ユニット２に対し急激に加えられると、その圧力衝撃によって逆浸透膜エレメントの物理的性質が劣化するおそれがあり、また逆浸透膜の物理的性質の劣化は逆浸透膜ユニット２において、例えば脱塩率の低下の要因となり、逆浸透処理能力を低下させることにもなるため、逆浸透膜ユニット２に急激な圧力上昇を与えないように、図示はしないが被処理水供給配管８に設けられた制御弁を徐々に開として徐々に昇圧するか、こちらも図示はしないが、高圧ポンプ１のモーター回転数を周波数変換装置（インバーター）で制御し徐々に昇圧するのが一般的である。また図示はしないが、濃縮水接続配管１２にも制御弁および流量計が設けられ高圧ポンプ１が起動する前に、この制御弁を全開として起動後、濃縮水の流量が規定値となるように制御するのが一般的である。これにより、逆浸透膜ユニット２の供給圧力が徐々に昇圧され、供給圧が被処理水の浸透圧以上になると透過水が、第1透過水出口１７および第2透過水出口１８から排出され始める。ここで浸透圧とは、被処理水が例えば海水の場合、逆浸透膜モジュールユニット２の浸透圧は３ＭＰａ程度である。

図示はしないが、高圧ポンプ１の供給配管７または被処理水供給配管８には流量計が設けられ、逆浸透膜ユニット２の供給圧力が昇圧され供給流量が規定値達すると被処理水供給配管８に設けられた制御弁もしくは高圧ポンプ１のインバータの昇圧動作を停止し、供給流量を一定とするよう流量制御を実施する。この時、前記のように濃縮水は濃縮水接続配管１２の制御弁および流量計により、濃縮水流量が規定値となるように制御されているので、規定された回収率での定常運転状態となる。

第１透過水出口１７から排出される透過水は透過水接続配管１０を通って、サックバックタンク３に供給される。また第2透過水出口から排出される透過水は透過水配管１１を通り排出される。

前記の通り、第1透過水出口１７は、図２に示す逆浸透膜ベッセル２１のベッセル被処理水入口２２側に設置されているベッセル第1透過水出口２３に集水ヘッダーを介して接続されており、第２透過水出口１８は、逆浸透膜ベッセル２１のベッセル濃縮水出口２５側に設置されているベッセル第２透過水出口２４に集水ヘッダーを介して接続されている。逆浸透膜ベッセル２１の内部では被処理水がベッセル被処理水入口２２から供給され、第１の逆浸透膜エレメント２６ａの端部に供給される。第1の逆浸透膜エレメント２６ａで処理された濃縮水は、第２の逆浸透膜エレメント２６ｂに供給されその後、順次２６ｃ，２６ｄに供給されている。つまり被処理水入口側からみて逆浸透膜ベッセルの前方部分（先頭の逆浸透膜エレメントもしくは被処理水入口側からみて複数の逆浸透膜エレメント）の供給水の塩分濃度は薄いが、後方部分（前方部分以外の逆浸透膜エレメント）に従って供給水の徐々に塩分濃度が濃くなる。逆浸透膜エレメントにおいては、原水に対する透過水の脱塩率が例えば９９．８％と規定されているので、原水塩分濃度が増加すれば、透過水の塩分濃度も上昇する。つまり第１透過水出口１７から排出される前方部分の透過水は塩分濃度が低いが、第2透過水出口１８から排出される後方部分の透過水は塩分濃度が高いことになる。

本発明では逆浸透エレメントに供給する被処理水の圧力を浸透圧より低くすると、浸透圧によってサックバック現象が発生し、透過水が膜の透過側から供給側へ逆流する。本発明では、このサックバック効果を利用して逆浸透膜ユニットを洗浄することを特徴としているが、そのためには装置を一旦停止する必要がある。停止方法は前記起動方法の手順を逆順で実施すれば構わない。

具体的には、濃縮水側の流量制御は保持したまま、供給水量を図示はしないが被処理水供給配管８に設けられた制御弁を徐々に閉として徐々に降圧し既定値となった時点で全閉とするか、こちらも図示はしないが、高圧ポンプ１のモーター回転数を周波数変換装置（インバーター）で制御し徐々に降圧し既定値になった時点で、高圧ポンプ１を停止する。それに伴って濃縮水の流量制御を停止し、濃縮水側の制御弁を全閉とすることで装置の停止が完了する。

本発明の第１形態について説明する。洗浄するには、まず装置が前記のとおり停止状態である必要があり、まだこの状態では逆浸透膜ユニット２の供給側、濃縮水ともに関連する全ての弁が閉止状態のため、サックバックは発生せず洗浄は実施されていない。

次に、バイパス配管９に設けられる排水弁６を開とする。これにより逆浸透膜ユニット２の供給側が閉止状態ではなくなり、供給圧は更に減少しほぼ大気状態となるため、逆浸透膜エレメントの浸透圧よりも低下しサックバックが発生する。供給側に逆流した透過水は排水弁６を通って系外に排出される。

これにより、透過側から供給側に透過水が逆流することになるが、第２透過水出口１８側は透過水配管１１に設けられた逆止弁５により逆流が防止されるため、サックバックタンク３に貯留された第１透過水側の透過水が逆流することになる。この第1透過水は前記のとおり、第2透過水より塩分濃度が低いつまり浸透圧が低く、供給側には塩分濃度が高いつまり浸透圧の高い非処理液が充満しているので、浸透圧差を大きくすることができるため、十分な逆洗水量を確保することができ、逆浸透膜エレメントに付着した不純物質を効果的に取り除くことができるようなる。

しかし、この状態を継続すると逆流した塩分濃度の低い透過水が、供給側に注入されると、供給水側の塩分濃度も減少し、供給側の浸透圧が低下し、透過水側と供水側の浸透圧差が減少することにより、逆洗水量が減少してしまう。そこで非処理水よりも塩分濃度の濃い濃縮水を濃縮水タンク４より、図示はしない濃縮水接続配管１２に設置された制御弁を開として、濃縮水を逆浸透膜ユニット２の供給側に注入する。これにより、供給側の塩分濃度の低下を防ぐことが可能となり、サックバック効果を持続し、効果的な洗浄を継続することができる。そしてサックバックタンク３に貯留された透過水がなくなると洗浄が終了する。もしくはサックバックタンク３に透過水が残っている状態でも、排水弁６を閉とすることで洗浄を終了することも可能である。

この洗浄を定量的に実施するには、排水弁６または濃縮水の制御弁の開度を調整して、排水水量を制御するのが効果的である。ただし、濃縮水の制御弁の開度を調整して洗浄する場合は、排水弁６の設置高さを逆浸透膜ユニット２よりも高い位置に設置し、常時逆浸透膜ユニット２の供給側が満液状態とするのが好ましい。また濃縮水接続配管１２に設置される流量計が、例えば正逆両方の測定が可能な電磁流量計であれば、通常運転時の濃縮水量と、洗浄時の逆浸透膜モジュール２への濃縮水送水量も測定し、その流量値に基づいて濃縮水送付水量を制御することが可能となり更に好ましい。

サックバックタンク３に接続される透過水接続配管１０は、洗浄時負圧状態となるのでサックバックタンク３の上部ノズルに接続し、サックバックタンク３内でインターナルノズルを設置し、タンク底部までの透過水を使用できるようにするか、サックバックタンク３下部ノズルに接続してタンク底部まで透過水を使用できるにようにするか何れでも構わないが、効果的な浸透圧差を考慮するとサックバックタンク３下部に接続するのが好ましい。また濃縮水接続配管１２は、濃縮水タンク４の下部ノズルに接続する必要がある。

好ましくは、濃縮水タンク４が逆浸透膜ユニット２よりも高い位置に設置されていると良い。これは濃縮水タンク４が逆浸透膜ユニット２よりも低位置に設置されている場合、濃縮水を洗浄時逆浸透ユニット２の供給側に送水する際に、タンクのヘッド差だけでは十分な送水が不可能なため、送水ポンプを別途設置し送水する必要があり、その分、設備費および電力費が必要になってしまう。しかし本発明では濃縮水タンク４を逆浸透膜ユニット２よりも高い位置設置するだけで、タンクの有効ヘッド差のみで濃縮水を逆浸透膜ユニット２に送水が可能となり、余分な設備費および電力費を削減して、前記の洗浄が可能となる。濃縮水タンク４の設置高さは、濃縮水タンク４の水面が、逆浸透膜ユニット２高さよりも高位であり、タンクの有効ヘッド差のみで、洗浄に必要な流量、水量がまかなえるのであれば問題無い。濃縮水タンク４の底面が、逆浸透膜ユニット２高さよりも高位であれば更に好ましい。

好ましくは、例えば図３に示すように、逆浸透膜エレメント２６ａ〜ｄの中心パイプが、例えば逆浸透膜エレメント２６ｂと２６ｃの間で、封止コネクター３０で封止されていると良い。

前記のとおり、通常運転時には第1の逆浸透膜エレメント２６ａで処理された濃縮水は、第２の逆浸透膜エレメント２６ｂに供給されその後、順次２６ｃ，２６ｄに供給されている。つまり被処理水入口側からみて逆浸透膜ベッセルの前方部分の供給水の塩分濃度は薄く、後方部分に従って供給水の徐々に塩分濃度が濃いため、浸透圧の低い前方部分の逆浸透膜エレメントの方が、透過水流量が後方部分の逆浸透膜エレメントよりも多い、つまりは前方部分の逆浸透膜エレメントの造水負荷が大きい分、非処理水中に含まれる不純物質によるファウリングが発生しやすい傾向がある。

ここで、前記のように中心パイプの任意の場所に封止コネクター３０により、前方部分の逆浸透膜エレメントと後方部分の逆浸透膜エレメントの透過水を分離し、本発明の淡水製造装置により、前記のとおりサックバックによる洗浄を実施すると、ファウリングによる汚れのひどい前方部分の逆浸透膜エレメントのみを洗浄することが可能となる。

またその逆洗流量は、図２の構成と比較し、図３の場合逆浸透膜エレメント４中２本のみを洗浄するので、サックバックタンク３に貯留した透過水で逆洗水流量を２倍、もしくは逆洗時間を２倍とすることが可能であり、効率的に前方部分の逆浸透膜エレメントを洗浄できる。

かつ定常運転時には封止コネクター３０により、第１透過水と第２透過水が完全に分離され排出されることになる。これにより、図２の形態では、第１透過水出口１７から排出されるのは逆浸透膜エレメントの前方部分からの浸透圧の低い透過水がほとんどであるが、中心パイプに封止がないので、逆浸透膜エレメントの後方部分から浸透圧の高い透過水も若干混合し、逆浸透膜エレメント第１透過水出口１７からは、逆浸透膜エレメントの前方部分の透過水よりも若干浸透圧が高い透過水が排出されている。しかし封止コネクター３０を設置することにより、逆浸透膜エレメントの前方部分の浸透圧が低い透過水が、確実に第１透過水出口１７より排出され、サックバックタンク３に貯留されるため、洗浄時において、透過側と供給側の浸透圧差を確実に得られるため、更に効果的な洗浄が可能である。

図３には封止コネクター３０を逆浸透膜エレメント２６ｂと２６ｃの間に設置しているが、封止位置を限定するものではなく任意で封止位置を決定すれば良い。

逆浸透膜エレメントが中空糸膜エレメントのダブルエレメント型である場合は、物理的に第1透過水と第2透過水が完全に分離され排出されるので、上記のような封止コネクター３０などを使用する必要は無く、既述のとおりの装置構成にすれば、同様の洗浄効果を得られる。

また逆浸透膜エレメントを１〜２本など少量本数を逆浸透膜ベッセルに補充し、その逆浸透膜ベッセルと直列に組み合わせて、逆浸透膜ユニットを構成する場合は、直列接続される逆浸透膜ベッセルの１段目と１段目以降の透過水配管を分離し、第１透過水と第２透過水を分離しても構わない。濃縮水２段法など複数系列の逆浸透膜ユニットを用いる装置においても図４に示すような装置フローにすることで第１透過水と第２透過水を分離し、濃縮水切替弁３２を逆浸透膜ユニット２ａ側に切り換えるだけで、上記同様の効果的に洗浄が可能となる。なお加圧ポンプ３１は運転条件により設置されていていなくても構わなく、加圧ポンプの代わりにターボチャージャーなどの加圧装置であっても構わない。

上記により、洗浄液ポンプなどの追加機器も必要なく、かつファウリングによる不純物質の影響が一番大きい逆浸透膜エレメントの前方部分を効果的に洗浄ができるため、逆浸透膜ユニットを安定的に運転することが可能となる。

１：高圧ポンプ
２：逆浸透膜ユニット
３：サックバックタンク
４：濃縮水タンク
５：逆止弁
６：排水弁
７：高圧ポンプ吸引配管
８：被処理水供給配管
９：バイパス配管
１０：透過水接続配管
１１：透過水配管
１２：濃縮水接続配管
１３：サックバックタンクオーバーフロー管
１４：透過水送水配管
１５：濃縮水タンクオーバーフロー管
１６：被処理水入口
１７：第１透過水出口
１８：第２透過水出口
１９：濃縮水出口
２１：逆浸透膜ベッセル
２２：ベッセル被処理水入口
２３：ベッセル第1透過水出口
２４：ベッセル第２透過水出口
２５：ベッセル濃縮水出口
２６：逆浸透膜エレメント
２７：コネクター
２８：端板
２９：端板
３０：封止コネクター
３１：加圧ポンプ
３２：濃縮水切替弁
３３：濃縮水供給配管

Claims (6)

1. 被処理水を所定の圧力に高めて逆浸透膜ユニットに供給する高圧ポンプと、該被処理水を処理して淡水を製造する逆浸透膜ユニットと、一端が該高圧ポンプに接続され他端が該逆浸透膜ユニットに接続された被処理水供給配管と、該逆浸透膜ユニットの一端側に被処理水と接続する被処理水入口および逆浸透膜ユニットに装填される前方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第１透過水出口と、該逆浸透膜ユニットの他端側に濃縮水出口および逆浸透膜ユニットに装填される後方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第２透過水出口と、該第１透過水出口からの透過水を貯留するサックバックタンクと、一端が該第１透過水出口に接続され他端が該サックバックタンクに接続される透過水接続配管と、該第２透過水出口から排出される透過水を送水する透過水配管と、該透過水配管に設置される逆止弁と、該逆浸透膜ユニットの濃縮水を貯留する濃縮水タンクと、一端が該濃縮水出口に接続され他端が該濃縮水タンクに接続された濃縮水接続配管と、該被処理水供給配管からバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管に設けられて洗浄排水を排水する排水弁を備えることを特徴とする淡水製造装置。
2. 前記濃縮水タンクが前記逆浸透膜ユニットよりも高い位置に設置されることを特徴とする請求項１に記載の淡水製造装置。
3. 前記逆浸透膜ユニットの透過水の集水管が物理的に分離され、前記第１透過水と前記第２透過水を完全に分離することができることを特徴とする請求項１または２に記載の淡水製造装置。
4. 被処理水を所定の圧力に高めて逆浸透膜ユニットに供給する高圧ポンプと、該被処理水を処理して淡水を製造する逆浸透膜ユニットと、一端が該高圧ポンプに接続され他端が該逆浸透膜ユニットに接続された被処理水供給配管と、該逆浸透膜ユニットの一端側に被処理水と接続する被処理水入口および逆浸透膜ユニットに装填される前方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第１透過水出口と、該逆浸透膜ユニットの他端側に濃縮水出口および逆浸透膜ユニットに装填される後方部分の逆浸透膜より排出される透過水の出口である第２透過水出口と、該第１透過水出口からの透過水を貯留するサックバックタンクと、一端が該第１透過水出口に接続され他端が該サックバックタンクに接続される透過水接続配管と、該第２透過水出口から排出される透過水を送水する透過水配管と、該透過水配管に設置される逆止弁と、該逆浸透膜ユニットの濃縮水を貯留する濃縮水タンクと、一端が該濃縮水出口に接続され他端が該濃縮水タンクに接続された濃縮水接続配管と、該被処理水供給配管からバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管に設けられて洗浄排水を排水する排水弁を備える淡水製造装置のうち該逆浸透膜ユニットを洗浄する洗浄方法であって、該逆浸透膜ユニットの供給水側に該被処理水よりも塩分濃度の濃い濃縮水を供給し、透過水側に浸透圧の低い該逆浸透膜ユニットの前方部分の透過水を用い、サックバック効果を利用して該逆浸透膜ユニットを洗浄することを特徴とする逆浸透膜ユニットの洗浄方法。
5. 該濃縮水タンクを該逆浸透膜ユニットよりも高い位置に設置することにより、該逆浸透膜ユニットを洗浄することを特徴とする請求項４に記載の逆浸透膜ユニットの洗浄方法。
6. 該逆浸透膜ユニットの前方部分のみをサックバック効果により洗浄することを特徴とする請求項４に記載の逆浸透膜ユニットの洗浄方法。

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