JP2019166462A - 平膜試験装置及び平膜試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測される試験系が複数存在しても、計測系が異なることでの相対的な誤差を勘案することなく、比較することが可能となる平膜試験装置及び平膜試験方法を提供する。【解決手段】ポンプ１１，２１は一定量で原水タンク１０，２０内の原水を平膜セル１３，２３に送水し、背圧弁１４，２４で平膜セル１３，２３内の圧力を調整する。この圧力は、圧力計１５，２５で計測される。制御ユニット４０が一定時間ごとにセレクタ１７，２７による流路選択を切り替えることにより、平膜セル１３，２３の透過水が交互に流量計３０と電気伝導率計３１に送られる。このため、切替の周期が、計測系に影響を及ぼす環境温度変化や水温変化の速度よりも速くすることにより、その誤差はほぼ無視することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、平膜よりなる透過膜、特に逆浸透膜（ＲＯ膜）等の分離膜の性能評価試験を行うための平膜試験装置及び平膜試験方法に関するものである。本発明は、好適には、異なる試験条件（膜の種類や使用する添加薬品の濃度、供給水加圧条件等）における膜性能を試験することができる平膜試験装置及び平膜試験方法に関する。

平膜よりなる分離膜に、一定条件で原水（試料）を通水し、膜面を透過した水（透過水）を採取し計量する試験装置（例えば、特許文献１の図２）において、原水はポンプによって一定の流量で平膜セルに送液され、平膜セルに装着された分離膜を透過した水が透過水として採取され、分離膜を透過しなかった水が濃縮水として排出または回収される。濃縮水側には、所定の圧力をセルの一次側に与えるために背圧弁が設けられている。

上記の平膜試験装置を連続的に作動させた場合、膜の表面や内部に不純物が次第に蓄積し、透過抵抗が上昇する。通常、この透過水量を一定にするように給水圧力を調整したり、給水圧力一定の下で透過水量が低下する変化を記録し、試験に供する膜の透過性能を評価したり、透過抵抗の上昇を抑制する薬品の種類や添加量による効果を評価することが行われる。

この様な透過膜の評価装置において、膜面を透過する透過水の量は、膜面の閉塞状況や背圧弁が与える圧力以外にも、原水中に含まれる不純物の質と量、ｐＨ値や環境の温度などの影響を受けて変化する。そのため、いくつかの条件（膜や使用薬品の種類・濃度）を変更した試験を行うためには、変更する条件以外を一定にしておく必要がある。特に、温度や使用する原水の性状を一定にすることは重要であり、透過水の質（導電率等）や流量を計測する手段（流量計等）の計測誤差を一定にすることも重要となる。そのため、一般にこれら試験は温度がコントロールされた環境下（恒温室など）で行われ、試験上の変動要素を少なくするため、同じ試験装置が用いられることが多く、試験が複数回に及ぶ場合には、原水の腐敗を防ぐために冷蔵庫等で低温保管しながら長期間に及ぶことが多い。

時間的な制約から、試験条件の異なる複数の試験を短期に実施する場合には、上記の様な試験装置を複数台用意して実施する場合があるが、複数の装置を同時に管理することは、試験者にとって大きな負担であるとともに、計測装置の個体差を加味して実施する必要があるなどの課題があった。

そのため、評価試験は一定の環境条件にコントロールされた条件下で実施されることが多く、一般にそのような環境を実現する場所は固定化されることが多い（恒温室など）。また、原水を現場でサンプリングした後、冷蔵保存して試験室に搬送することとなるが、試験装置が遠方の場合などは移送に時間がかかり、空気中の炭酸ガスが溶け込んで起こるｐＨ変動や、水中の溶存物質が酸化して変質するなど、使用する原水と現場の原水との同一性が失われることがある。試験装置を現場に持ち込む場合は、前述のように、安定した試験環境を構築することが難しい。

特開２０１２−１８７４６８号公報

本発明は、計測される試験系が複数存在しても、計測系が異なることでの相対的な誤差を勘案することなく、比較することが可能となる平膜試験装置及び平膜試験方法を提供することを目的とする。

本発明の平膜試験装置は、原水を送水するポンプと、該ポンプの送水圧力を計測する圧力計と、前記ポンプから送水される原水を受け入れ、内部に装着した透過膜によって透過水と濃縮水とに分離する平膜セルと、該平膜セルの１次側の圧力を調整する背圧弁とを有した処理系列を複数系列備えており、各処理系列からの透過水がセレクタにより交番して通水される測定部を備える。

本発明の平膜試験方法は、原水を送水するポンプと、該ポンプの送水圧力を計測する圧力計と、前記ポンプから送水される原水を受け入れ、内部に装着した透過膜によって透過水と濃縮水とに分離する平膜セルと、該平膜セルの１次側の圧力を調整する背圧弁とを有した処理系列を複数系列備えた平膜試験装置による平膜試験方法であって、各処理系列からの透過水を交番して共通の測定部へ供給する。

本発明の一態様では、前記各処理系列からの透過水の前記測定部への供給を一定時間間隔で切り替えるように前記セレクタを制御する制御ユニットを備える。

本発明の一態様では、前記測定部は、流量計及び電気伝導率計を有する。

本発明の一態様では、前記一定時間は、３〜９０分である。

本発明の平膜試験装置及び平膜試験方法は、計測装置の平膜セル後段に共通の計測系を配置し、試験装置から得られる透過水をセレクタによって時間的に切り替えることで、同じ計測系で評価するようにしたものである。

これにより、計測される試験系が複数存在しても、計測系の持つ誤差や、環境温度によるドリフトは、同一の計測系で実施されることとなり、計測系が異なることでの相対的な誤差を勘案することなく、比較することが可能となる。

また、そのため、採取すべき原水をサンプリングしたその場所で、環境変化による影響を最小限に抑えて、透過膜の性能や添加する薬品の効果比較試験を実施することが可能となる。

実施の形態に係る平膜試験装置の構成図である。

図１を参照して実施の形態について説明する。

平膜試験装置は、第１処理系列１と第２処理系列２とを有している。各処理系列１，２は同一構成のものであり、それぞれ原水タンク１０，２０内の原水が定量ポンプよりなる原水ポンプ１１，２１及び給水配管１２，２２を介して平膜セル１３，２３の１次室１３ａ，２３ａに供給される。平膜セル１３，２３内は平膜よりなるＲＯ膜等の透過膜によって１次室（濃縮水室）１３ａ，２３ａと２次室（透過水室）１３ｂ，２３ｂとに区画されている。１次室１３ａ，２３ａから流出する濃縮水は、背圧弁１４，２４を介して系外に流出する。背圧弁１４，２４によって１次室１３ａ，２３ａ内に所定の圧が加えられる。この圧は、給水配管１２，２２に設けた圧力計１５，２５によって測定され、測定値は制御ユニット４０に入力される。

平膜１３ｍ，２３ｍを透過して２次室１３ｂ，２３ｂに流入した透過水は、配管１６，２６、セレクタ（切替弁）１７，２７、配管１８，２８を介して流量計３０及び電気伝導率計３１によって流量及び電気伝導率が測定される。

セレクタ１７，２７は制御ユニット４０によって制御され、配管１６からの透過水と配管２６からの透過水とのいずれか一方のみが流量計３０へ給水されるように交互に流路切替が行われる。

上記説明では、原水ポンプ１１，２１として定量ポンプが用いられているが、定量ポンプの代りに、単なる加圧ポンプを用いてもよい。その場合は、濃縮水の単位当たりの送水量を計測する手段（流量計、重量計等）により、送水された液量を計測し、送水量に対する透過水量や濃縮水量を背圧弁の背圧調整により調整する。

このように構成された平膜試験装置において、原水タンク１０，２０には原水が収容されている。

ポンプ１１，２１は一定量で原水タンク１０，２０内の原水を平膜セル１３，２３に送水し、背圧弁１４，２４で平膜セル１３，２３内の圧力を調整する。この圧力は、圧力計１５，２５で計測される。

制御ユニット４０によって、流路選択Ａが選択されている時には、平膜セル１３の透過水が流量計３０及び電気伝導率計３１に送られ、透過水の流量と電気伝導率の計測値が制御ユニット４０に入力され、制御ユニット内のメモリーに記録される。このとき、平膜セル２３の透過水はセレクタ２７から配管２９へ流出する。

流路選択Ｂが選択されているときには、平膜セル２３の透過水が流量計３０及び電気伝導率計３１に送られ、透過水の流量と電気伝導率の計測値が制御ユニット４０に入力され、制御ユニット内のメモリーに記録される。平膜セル１３の透過水は配管１９へ流出する。

制御ユニット４０が一定時間ごとにセレクタ１７，２７による流路選択を切り替えることにより、平膜セル１３，２３の透過水が交互に流量計３０と電気伝導率計３１に送られる。このため、切替の周期が、計測系に影響を及ぼす環境温度変化や水温変化の速度よりも速くすることにより、その誤差はほぼ無視することが可能となる。

通常、セレクタ１７，２７の切替間隔は３〜９０分、例えば５分程度である。一般に、環境温度や水温の変化速度は数十分単位で変化するところから、計測系を時分割的に使用することでの計測値における環境要素の変動は、ほぼ無視できる。そのため、原水サンプリング現場に本装置を設置し、連続的に比較試験を実施したとしても、環境変化が計測系に与える影響を最小限に抑えることができる。また、サンプリングした原水を直ちに原水タンク１０，２０に投入することにより、現場検水に対する被試験膜や被試験薬品の効果を確実に比較・評価することが可能となる。試験に際しては、タンク１０，２０内の原水に含有させる薬品を異ならせたり、膜１３ｍ，２３ｍ同士を異ならせたりする。

上記説明では、測定部として流量計と電気伝導率計が設置されているが、その他の計測機が設置されてもよい。

上記実施の形態では、ＰＬＣ等で構成された制御ユニット４０によって流路選択Ａ，Ｂを切り替えるようにしているが、タイマー等を使用して、作業者が切替・記録を行うようにしてもよい。

上記説明では、処理系列が２系列設けられているが、３系列以上設けられてもよい。

１，２ 処理系列
１０，２０ 原水タンク
１３，２３ 平膜セル
１３ｍ，２３ｍ 透過膜
１４，２４ 背圧弁
１７，２７ セレクタ
３０ 流量計
３１ 電気伝導率計

Claims (8)

1. 原水を送水するポンプと、該ポンプの送水圧力を計測する圧力計と、前記ポンプから送水される原水を受け入れ、内部に装着した透過膜によって透過水と濃縮水とに分離する平膜セルと、該平膜セルの１次側の圧力を調整する背圧弁と
   を有した処理系列を複数系列備えており、
   各処理系列からの透過水がセレクタにより交番して通水される測定部を備えてなる平膜試験装置。
2. 前記各処理系列からの透過水の前記測定部への供給を一定時間間隔で切り替えるように前記セレクタを制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする請求項１の平膜試験装置。
3. 前記測定部は、流量計及び電気伝導率計を有する請求項１又は２の平膜試験装置。
4. 前記一定時間は、３〜９０分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの平膜試験装置。
5. 原水を送水するポンプと、該ポンプの送水圧力を計測する圧力計と、前記ポンプから送水される原水を受け入れ、内部に装着した透過膜によって透過水と濃縮水とに分離する平膜セルと、該平膜セルの１次側の圧力を調整する背圧弁と
   を有した処理系列を複数系列備えた平膜試験装置による平膜試験方法であって、各処理系列からの透過水を交番して共通の測定部へ供給することを特徴とする平膜試験方法。
6. 各処理系列からの測定部への透過供給切り替えを一定時間間隔で行うことを特徴とする請求項５の平膜試験方法。
7. 前記一定時間は３〜９０分である請求項６の平膜試験方法。
8. 前記測定部は、流量計及び電気伝導率計を有する請求項５〜７のいずれかの平膜試験方法。

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