JP2020099870A - Water treatment system, and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理システム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a water treatment system and a method of operating the same.
精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノフィルトレーション膜(NF膜)、逆浸透膜(RO膜)などの分離膜は、超純水の製造、海水の淡水化、廃水処理、油田注入水の製造、飲食品の製造などに広く使用されている。 Separation membranes such as microfiltration membranes (MF membranes), ultrafiltration membranes (UF membranes), nanofiltration membranes (NF membranes) and reverse osmosis membranes (RO membranes) are used for the production of ultrapure water and desalination of seawater. It is widely used for waste water treatment, oil field injection water production, food and drink production, etc.
分離膜によって処理されるべき原水は、例えば、産業廃水である。廃水を分離膜で処理すると、染料、有機物、化学的酸素要求(COD:Chemical Oxygen Demand)成分などが分離膜の表面に吸着及び堆積して水の透過性を低下させる。そのため、分離膜を定期的に洗浄する必要がある。 Raw water to be treated by the separation membrane is, for example, industrial wastewater. When wastewater is treated with a separation membrane, dyes, organic substances, chemical oxygen demand (COD) components, etc. are adsorbed and deposited on the surface of the separation membrane to reduce water permeability. Therefore, it is necessary to regularly wash the separation membrane.
特許文献1には、UF膜モジュールにアルカリを含むRO濾過水を循環させた後、その状態で保持すること、及び、RO膜モジュールに酸水溶液を循環させた後、その状態で保持することが記載されている。 Patent Document 1 discloses that RO filtered water containing alkali is circulated in a UF membrane module and then held in that state, and that an acid aqueous solution is circulated in the RO membrane module and then held in that state. Have been described.
アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用すればするほど、分離膜の洗浄に費やされる費用が増大する。分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することが求められている。 The more the cleaning agent such as alkali, acid and special chemical is used, the more the cost for cleaning the separation membrane increases. There is a need to reduce the expense spent cleaning separation membranes.
本発明は、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減するための技術を提供する。 The present invention provides a technique for reducing the cost of cleaning separation membranes.
本発明は、
上流の分離膜モジュールによって原水をろ過することと、
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を下流の処理装置で処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成することと、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄することと、
を含む、水処理システムの運転方法を提供する。
The present invention is
Filtering raw water with an upstream separation membrane module,
Generating a hyperosmotic liquid having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the permeate by treating the permeate or the concentrated water discharged from the upstream separation membrane module with a downstream treatment device;
By introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the upstream separation membrane module to cause a forward osmosis phenomenon in the separation membrane of the upstream separation membrane module, the separation membrane of the upstream separation membrane module is removed. To wash,
There is provided a method for operating a water treatment system, including:
他の側面において、本発明は、
上流の分離膜モジュールと、
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成する下流の処理装置と、
前記高浸透圧液体を前記下流の処理装置から前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導く洗浄用流路と、
を備え、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄する、水処理システムを提供する。
In another aspect, the invention comprises
An upstream separation membrane module,
A downstream treatment device for producing a hyperosmotic liquid having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the permeate by treating permeate or concentrated water discharged from the upstream separation membrane module;
A cleaning flow channel that guides the high osmotic pressure liquid from the downstream treatment device to the raw water flow channel of the upstream separation membrane module,
Equipped with
By introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the upstream separation membrane module to cause a forward osmosis phenomenon in the separation membrane of the upstream separation membrane module, the separation membrane of the upstream separation membrane module is removed. Provide a water treatment system for cleaning.
本発明の技術によれば、水処理システムにおいて生成された高浸透圧液体を用い、正浸透現象によって分離膜が洗浄される。そのため、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。 According to the technique of the present invention, the separation membrane is washed by the normal osmosis phenomenon using the high osmotic pressure liquid generated in the water treatment system. Therefore, the cost of cleaning the separation membrane can be reduced.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments below.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る水処理システム100の構成を示している。水処理システム100は、RO膜モジュール10、NF膜モジュール11及び流路20を備えている。RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11がこの順番で直列に接続されている。流路20は、RO膜モジュール10の濃縮水出口とNF膜モジュール11の原水入口とを接続している。原水は、RO膜モジュール10に供給され、RO膜モジュール10においてろ過される。RO膜モジュール10から排出された濃縮水がNF膜モジュール11においてろ過される。RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11のそれぞれにおいて濃縮水及び透過水が生成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a
水処理システム100は、ZLDシステム(zero liquid discharge system)であってもよい。水処理システム100によって処理されるべき原水は、例えば、染色工場からの廃水などの産業廃水である。水処理システム100は、必要に応じて、UF(ultrafiltration)膜モジュール、MF(microfiltration)膜モジュール、硬度除去装置、電気透析装置、蒸発器などの他の処理装置を備えていてもよい。
The
RO膜モジュール10は、上流の分離膜モジュールの一例である。RO膜モジュール10は、分離膜としてRO膜を含む。NF膜モジュール11は、下流の分離膜モジュールの一例である。NF膜モジュール11は、分離膜としてNF膜を含み、RO膜モジュール10から排出された濃縮水をろ過する。
The
本明細書において、「上流の」の語句は、「上流側に配置された」の意味で使用される。「下流の」の語句は、「下流側に配置された」の意味で使用される。 In this specification, the phrase "upstream" is used to mean "disposed upstream". The term "downstream" is used to mean "disposed downstream."
本明細書において、分離膜モジュールは、処理装置の一例である。後述するように、処理装置の他の例として、電気透析装置が挙げられる。 In this specification, the separation membrane module is an example of a processing device. As will be described later, an electrodialysis device is another example of the processing device.
水処理システム100は、流路21及びタンク30を更に備えている。タンク30は、流路21によって、RO膜モジュール10の透過水出口に接続されている。タンク30には、RO膜モジュール10から排出された透過水が貯留される。
The
水処理システム100は、流路22及びタンク31を更に備えている。タンク31は、流路22によって、NF膜モジュール11の透過水出口に接続されている。タンク31には、NF膜モジュール11から排出された透過水が貯留される。
The
水処理システム100は、洗浄用流路23を更に備えている。洗浄用流路23は、RO膜モジュール10の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体をNF膜モジュール11からRO膜モジュール10の原水流路に導く流路である。水処理システム100において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をRO膜モジュール10の原水流路に導入してRO膜モジュール10のRO膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、RO膜モジュール10のRO膜が洗浄される。
The
高浸透圧液体は、RO膜モジュール10に導入されるべき原水の全溶存固形物(TDS:total dissolved solid)濃度よりも高い全溶存固形物濃度を有する液体であってもよい。このような液体を高浸透圧液体として用いることによって正浸透現象を確実に生じさせることができ、ひいてはRO膜などの分離膜の表面に堆積したファウリング物質を効率的に取り除くことができる。
The high osmotic pressure liquid may be a liquid having a total dissolved solids concentration higher than the total dissolved solids (TDS) concentration of the raw water to be introduced into the
浸透圧は、浸透圧計(例えば、Advanced Instruments社製、3250 Single-Sample Osmometer)で直接測定したり、電気伝導度の測定結果から概算したりすることによって特定されうる。 The osmotic pressure can be specified by directly measuring it with an osmometer (for example, 3250 Single-Sample Osmometer manufactured by Advanced Instruments) or estimating it from the measurement result of electric conductivity.
また、高浸透圧液体は、上流の分離膜モジュールであるRO膜モジュール10に導入されるべき原水におけるCOD成分の濃度よりも低いCOD成分の濃度を持つ液体でありうる。本実施形態において、高浸透圧液体は、RO膜(又はNF膜)によって少なくとも1回はろ過された水であり、COD成分が除去された清浄な水である。このような液体を高浸透圧液体として用いることによって高い洗浄効果を得ることができる。このことは、他の実施形態にも当てはまる。
Further, the high osmotic pressure liquid may be a liquid having a COD component concentration lower than the concentration of the COD component in the raw water to be introduced into the
COD成分の濃度は、例えば、過マンガン酸カリウム(KMnO4)を用い、工場排水試験方法(JIS K 0102(2016))に従って測定することができる。 The concentration of the COD component can be measured, for example, using potassium permanganate (KMnO 4 ) according to a factory drainage test method (JIS K 0102 (2016)).
洗浄運転における高浸透圧液体の流れ方向は、原水をろ過するための通常運転における原水の流れ方向と逆方向である。この場合、原水流路を形成するための原水スペーサに付着した汚れを同時に除去できる。ただし、洗浄運転における高浸透圧液体の流れ方向と、原水をろ過するための通常運転における原水の流れ方向とを一致させることも可能である。 The flow direction of the hyperosmotic liquid in the washing operation is opposite to the flow direction of the raw water in the normal operation for filtering the raw water. In this case, the dirt attached to the raw water spacer for forming the raw water flow path can be removed at the same time. However, it is also possible to match the flow direction of the high osmotic pressure liquid in the washing operation with the flow direction of the raw water in the normal operation for filtering the raw water.
本実施形態において、高浸透圧液体は、NF膜モジュール11から排出された透過水を含む。つまり、RO膜モジュール10の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム100によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、NF膜モジュール11から排出された透過水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム100において生成されるNaCl、Na2SO4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。
In this embodiment, the high osmotic pressure liquid contains the permeated water discharged from the
液体におけるTDS濃度(全溶存固形物濃度)は、例えば、市販のTDSメータを用いて測定されうる。 The TDS concentration (total dissolved solids concentration) in the liquid can be measured using, for example, a commercially available TDS meter.
本実施形態において、洗浄用流路23は、タンク31とRO膜モジュール10の高TDS液体入口とを接続している。洗浄用流路23は、流路22から分岐した流路であってもよく、タンク31に直接接続された流路であってもよい。
In the present embodiment, the
流路20,21,22,23のそれぞれは、少なくとも1つの配管によって構成されている。各流路には、必要に応じて、ポンプ、弁、センサなどの機器が設けられていてもよい。これらの説明は、後述する他の流路にも当てはまる。
Each of the
図2Aは、RO膜モジュール10の構成を概略的に示している。RO膜モジュール10は、容器59及び少なくとも1つのRO膜エレメント60によって構成されている。少なくとも1つのRO膜エレメント60は、容器59の内部に配置されている。本実施形態では、RO膜モジュール10は、複数のRO膜エレメント60を有している。複数のRO膜エレメント60を原水が順番に流れるように、複数のRO膜エレメント60が直列に並べられている。RO膜エレメント60の数は特に限定されず、例えば、1〜7である。RO膜エレメント60は、スパイラル型膜エレメントでありうる。
FIG. 2A schematically shows the configuration of the
本実施形態において、「RO膜モジュール10の原水流路」とは、RO膜モジュール10を構成するRO膜エレメント60の原水流路を意味する。「RO膜モジュール10の透過水流路」とは、RO膜モジュール10を構成するRO膜エレメント60の透過水流路を意味する。このことは、NF膜モジュール11を含む他の分離膜モジュールにも当てはまる。
In the present embodiment, the “raw water channel of the
容器59は、円筒の形状を有する。容器59の一端には、原水入口71及び高浸透圧液体出口74が設けられている。容器59の他端には、濃縮水出口72、高浸透圧液体入口73及び透過水出口75が設けられている。原水入口71、濃縮水出口72、高浸透圧液体入口73及び高浸透圧液体出口74は、容器59の内部空間を介して、RO膜エレメント60の原水流路に連通している。透過水出口75は、RO膜エレメント60の集水管61に連通している。濃縮水出口72には流路20が接続されている。高浸透圧液体入口73には洗浄用流路23が接続されている。透過水出口75には流路21が接続されている。
The
図2Bは、各流路の別の接続構造を示している。図2Bに示すように、弁77及び78を用いた接続構造によって、原水入口71を高浸透圧液体出口74に兼用させることも可能である。濃縮水出口72を高浸透圧液体入口73に兼用させることも可能である。例えば、洗浄用流路23が弁78を介して流路20に接続されている。このような構造は、既存の分離膜モジュールの構造の変更を必要としない。弁77及び78は、例えば、三方弁である。三方弁を複数の開閉弁に置き換えることも可能である。
FIG. 2B shows another connection structure of each flow path. As shown in FIG. 2B, the
図3は、RO膜エレメント60を部分的に展開して示している。RO膜エレメント60は、RO膜62、原水スペーサ63及び透過水スペーサ64によって構成されている。詳細には、RO膜エレメント60は、複数のRO膜62、複数の原水スペーサ63及び複数の透過水スペーサ64によって構成されている。
FIG. 3 shows the
複数のRO膜62は、互いに重ね合わされ、袋状の構造を有するように3辺において封止され、集水管61に巻きつけられている。袋状の構造の外部に位置するように、RO膜62とRO膜62との間に原水スペーサ63が配置されている。原水スペーサ63は、RO膜62とRO膜62との間に原水流路としての空間を確保している。袋状の構造の内部に位置するように、RO膜62とRO膜62との間に透過水スペーサ64が配置されている。透過水スペーサ64は、RO膜62とRO膜62との間に透過水流路としての空間を確保している。透過水流路が集水管61に連通するように、袋状の構造の開口端が集水管61に接続されている。
The plurality of
集水管61は、各RO膜62を透過した透過水を集めてRO膜エレメント60の外部に導く役割を担っている。集水管61には、その長手方向に沿って複数の貫通孔61hが所定間隔で設けられている。透過水は、これらの貫通孔61hを通じて集水管61の中に流入する。
The
原水は、集水管61の長手方向に平行に原水流路を流れる。RO膜エレメント60を洗浄するとき、高浸透圧液体は、原水の流れ方向とは逆方向に原水流路を流れる。
Raw water flows through the raw water flow path in parallel with the longitudinal direction of the
NF膜モジュール11もRO膜モジュール10と同じ構造を有していてもよい。RO膜モジュール10に関する説明の「RO」を「NF」に読み替えることができる。ただし、本実施形態において、NF膜モジュール11には、高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられていない。あるいは、NF膜モジュール11に高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられていたとしても、それらは閉じられている。
The
NF膜モジュール11に使用されたNF膜は、1価イオンと2価イオンとを選択的に分離しうるNF膜でありうる。具体的には、NF膜モジュール11に使用されたNF膜は、2価イオンを阻止し、1価イオンを透過させる。1価イオンと2価イオンとが互いに十分に分離されていると、有価なイオン、例えば、硫酸イオンを回収しやすい。NF膜モジュール11に使用されたNF膜は、2価イオン選択分離性能に優れている。
The NF membrane used in the
本明細書において、2価イオン選択分離性能は、2価イオンの阻止率に加えて、1価イオンの阻止率と2価イオンの阻止率との差によって評価される性能である。2価イオンの阻止率が高く、1価イオンの阻止率が低い場合、2価イオン選択分離性能が優れていると言える。1価イオンの阻止率と2価イオンの阻止率との差が小さい場合、2価イオンの阻止率が高かったとしても、2価イオン選択分離性能が優れているとは言えない。 In the present specification, the divalent ion selective separation performance is the performance evaluated by the difference between the blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions in addition to the blocking rate of divalent ions. When the blocking rate of divalent ions is high and the blocking rate of monovalent ions is low, it can be said that the selective separation performance of divalent ions is excellent. When the difference between the blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions is small, even if the blocking rate of divalent ions is high, it cannot be said that the selective separation performance of divalent ions is excellent.
1価イオンの阻止率及び2価イオンの阻止率は、例えば、JIS K 3805(1990)に従い、以下の方法によって測定されうる。2価イオンの阻止率の測定には、25℃、pH6.5〜7、2000mg/リットルの濃度のMgSO4水溶液を使用する。1価イオンの阻止率の測定には、25℃、pH6.5〜7、2000mg/リットルの濃度のNaCl水溶液を使用する。 The blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions can be measured by the following methods, for example, according to JIS K 3805 (1990). To measure the inhibition rate of divalent ions, an aqueous MgSO 4 solution having a concentration of 2000 mg/liter and 25° C., pH 6.5 to 7, is used. To measure the inhibition rate of monovalent ions, an aqueous NaCl solution having a concentration of 2000 mg/liter and 25° C., pH 6.5 to 7, is used.
所定のサイズの分離膜にMgSO4水溶液又はNaCl水溶液を操作圧力1.5MPaで透過させる。30分間の準備段階の終了後、電導度測定装置を用いて透過液及び供給液の電導度測定を行い、その結果及び検量線(濃度−電導度)から、下記式に基づいて、2価イオンの阻止率としてのMgSO4阻止率及び1価イオンの阻止率としてのNaCl阻止率を算出できる。電導度測定に代えて、イオンクロマトグラフィー法によって濃度測定を行ってもよい。
・MgSO4阻止率(%)=(1−(透過液のMgSO4濃度/供給液のMgSO4濃度)
)×100
・NaCl阻止率(%)=(1−(透過液のNaCl濃度/供給液のNaCl濃度))×100
An MgSO 4 aqueous solution or an NaCl aqueous solution is permeated through a separation membrane of a predetermined size at an operating pressure of 1.5 MPa. After the preparation step for 30 minutes, the conductivity of the permeated liquid and the supply liquid was measured using a conductivity measuring device, and from the results and the calibration curve (concentration-conductivity), based on the following formula, divalent ions It is possible to calculate the MgSO 4 blocking rate as the blocking rate and the NaCl blocking rate as the blocking rate of monovalent ions. Instead of measuring the electric conductivity, the concentration may be measured by an ion chromatography method.
· MgSO 4 rejection (%) = (1- (MgSO 4 concentration of MgSO 4 concentration / feed permeate)
)
-NaCl inhibition rate (%) = (1-(NaCl concentration of permeate/NaCl concentration of supply liquid)) x 100
例えば、1価イオンの阻止率と2価イオンの阻止率との差が15%以上であるとき、1価イオンと2価イオンとを選択的に分離しうる分離膜であると言える。1価イオンの阻止率と2価イオンの阻止率との差が50%以上であってもよい。1価イオンの阻止率と2価イオンの阻止率との差の上限値は特に限定されず、理論的には100%である。1価イオンの阻止率と2価イオンの阻止率との差は、2価イオン選択分離性能の指標として使用可能である。 For example, when the difference between the blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions is 15% or more, it can be said that the separation membrane can selectively separate monovalent ions and divalent ions. The difference between the blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions may be 50% or more. The upper limit of the difference between the blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions is not particularly limited and is theoretically 100%. The difference between the blocking rate of monovalent ions and the blocking rate of divalent ions can be used as an index of the selective separation performance of divalent ions.
本明細書において、「NF膜」とは、2000mg/リットルの濃度のNaCl水溶液を操作圧力1.5MPa、25℃の条件でろ過したときのNaCl阻止率が5%以上93%未満である分離膜を意味する。RO膜は、2000mg/リットルの濃度のNaCl水溶液を操作圧力1.5MPa、25℃の条件でろ過したときのNaCl阻止率が93%以上である分離膜を意味する。 In the present specification, the “NF membrane” means a separation membrane having an NaCl rejection of 5% or more and less than 93% when an aqueous NaCl solution having a concentration of 2000 mg/liter is filtered under the conditions of an operating pressure of 1.5 MPa and 25° C. Means The RO membrane means a separation membrane having a NaCl blocking rate of 93% or more when an aqueous NaCl solution having a concentration of 2000 mg/liter is filtered under the operating pressure of 1.5 MPa and 25° C.
RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11に使用された分離膜エレメントの構造はスパイラル型に限定されず、中空糸型、チューブラー型、フレームアンドプレート型(平板積層型)などの他のタイプであってもよい。RO膜モジュール10の構造がNF膜モジュール11の構造と異なっていてもよい。このことは、後述する他の分離膜エレメントについても当てはまる。
The structure of the separation membrane element used for the
次に、水処理システム100の運転について説明する。
Next, the operation of the
[通常運転]
通常運転は、産業廃水などの原水を浄化するための運転である。通常運転を行うとき、RO膜モジュール10の原水入口に原水を供給する。原水は、RO膜モジュール10によってろ過される。これに伴い、RO膜モジュール10において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路21を通じてタンク30に導かれ、タンク30に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路20を通じて、NF膜モジュール11に導かれる。
[Normal operation]
Normal operation is an operation for purifying raw water such as industrial wastewater. During normal operation, raw water is supplied to the raw water inlet of the
NF膜モジュール11は、RO膜モジュール10から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、NF膜モジュール11において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの2価イオンの塩が含まれる。
The
NF膜モジュール11から排出された透過水は、流路22を通じてタンク31に導かれ、タンク31に一時的に貯留される。NF膜モジュール11から排出された透過水は、RO膜モジュール10の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体でありうる。NF膜モジュール11から排出された透過水の塩濃度は、RO膜モジュール10に導入されるべき原水の塩濃度よりも高い可能性もある。NF膜モジュール11において、高浸透圧液体が生成される。NF膜モジュール11から排出された透過水の一部が高浸透圧液体としてタンク31に貯留され、RO膜モジュール10の洗浄に使用される。NF膜モジュール11から排出された透過水の残部は、電気透析装置、蒸発器などの処理装置によって更に処理される。
The permeated water discharged from the
NF膜モジュール11から排出された透過水は、例えば、1価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びCOD成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、NF膜モジュール11から排出された透過水を好適に使用できる。
The permeated water discharged from the
RO膜モジュール10から排出された透過水のTDS濃度は、例えば、0.05%〜0.1%である。RO膜モジュール10から排出された濃縮水のTDS濃度は、例えば、5.5%〜10%である。NF膜モジュール11から排出された透過水のTDS濃度は、例えば、1%〜2.0%である。
The TDS concentration of the permeated water discharged from the
[洗浄運転]
洗浄運転は、RO膜モジュール10のRO膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。本実施形態では、正浸透現象を利用してファウリング物質をRO膜から浮き上がらせて除去する。通常運転において、水分子は、原水流路から透過水流路へとRO膜を透過する。これに対し、洗浄運転において、水分子は、透過水流路から原水流路へとRO膜を透過する。
[Cleaning operation]
The cleaning operation is an operation for removing the fouling substances deposited on the RO film of the
図4は、洗浄運転のフローチャートである。ステップS1において、RO膜モジュール10への原水の供給を停止し、洗浄用流路23を通じて高浸透圧液体をRO膜モジュール10の原水流路に導入する。高浸透圧液体は、RO膜モジュール10の容器59に導入され、各RO膜エレメント60の原水流路に流入する。
FIG. 4 is a flowchart of the cleaning operation. In step S1, the supply of raw water to the
洗浄運転の開始直後において、RO膜モジュール10の透過水流路は透過水で満たされている。そのため、高浸透圧液体の浸透圧と透過水の浸透圧との差に基づいて正浸透現象が起こり、透過水流路から原水流路へと水が移動する。これにより、RO膜に堆積したファウリング物質が浮き上がる。
Immediately after the start of the cleaning operation, the permeate flow path of the
本実施形態では、RO膜モジュール10の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップS2において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。高浸透圧液体を静止させることによって、高浸透圧液体を節約できる。また、高浸透圧液体を原水流路の中で静止させると、高浸透圧液体を流し続けることによる浸透圧差の縮小を回避できる。さらに、高浸透圧液体を静止させることと、高浸透圧液体を流すこととを繰り返してもよい。言い換えれば、高浸透圧液体を少量ずつ間欠的に流してもよい。このようにすれば、正浸透によって浸透した水によって正浸透効果が徐々に低下することを回避でき、正浸透効果が継続的に得られる。
In this embodiment, after introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the
ステップS2の操作と並行して、ステップS3の操作を実行する。ステップS3では、RO膜モジュール10の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてRO膜モジュール10から排出された透過水がタンク30からRO膜モジュール10の透過水流路に供給される。透過水流路への透過水の供給は、例えば、タンク30とRO膜モジュール10との高低差に基づいて行われる。このようにすれば、RO膜モジュール10の破損を防止できる。なお、RO膜モジュール10が積層型の分離膜モジュールである場合、透過水流路に洗浄水としての透過水を供給しやすい。
The operation of step S3 is executed in parallel with the operation of step S2. In step S3, the normal osmosis phenomenon is continued by supplying the wash water having an osmotic pressure lower than the osmotic pressure of the high osmotic pressure liquid to the permeate flow passage of the
図2A及び図3を参照して説明したように、RO膜モジュール10にスパイラル型のRO膜エレメント60が使用されている場合、洗浄運転の開始時点、言い換えれば、原水の供給を停止した時点では、集水管61の内部空間を含む透過水流路が透過水で満たされている。正浸透現象が進行するにつれて、透過水が徐々に原水流路に移動する。本実施形態によれば、洗浄水としての透過水が透過水流路に供給され続けるので、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。
As described with reference to FIGS. 2A and 3, when the
本実施形態において、洗浄水は、RO膜モジュール10から排出された透過水を含む。つまり、RO膜モジュール10の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム100によって自給されている。洗浄水を水処理システム100の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム100の外部から供給されてもよい。RO水のような正常な水は、洗浄水として使用されうる。
In the present embodiment, the cleaning water includes the permeated water discharged from the
原水流路における高浸透圧液体の圧力は、大気圧に近い圧力であってもよい。これにより、正浸透現象を効率的に進行させることができる。透過水流路における透過水の圧力は、例えば、タンク30とRO膜モジュール10との高低差に基づく圧力である。
The pressure of the high osmotic pressure liquid in the raw water channel may be a pressure close to atmospheric pressure. As a result, the forward osmosis phenomenon can be efficiently advanced. The pressure of the permeated water in the permeated water channel is, for example, a pressure based on the height difference between the
次に、ステップS4において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧濃度が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。正浸透現象が停止すると予測される時間、例えば、5〜10分間を所定時間として採用すれば、洗浄運転を短い時間で終わらせることができる。 Next, in step S4, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the cleaning operation. When the forward osmosis phenomenon progresses, the osmotic pressure concentration gradually decreases in the vicinity of the surface of the separation membrane in the raw water channel, and the osmotic pressure difference decreases. As a result, the forward osmosis phenomenon stops. By adopting a time period in which the forward osmosis phenomenon is predicted to stop, for example, 5 to 10 minutes as the predetermined time period, the cleaning operation can be completed in a short time period.
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップS5において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってRO膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。 After allowing the high osmotic pressure liquid to stand still in the raw water flow path for a predetermined time, in step S5, the supply of the high osmotic pressure liquid to the raw water flow path is restarted and the high osmotic pressure liquid is discharged from the raw water flow path. The high osmotic pressure liquid contains a fouling substance separated from the RO membrane by the forward osmosis phenomenon. A high cleaning effect can be expected by removing the fouling substance by flushing.
RO膜モジュール10から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、RO膜モジュール10のRO膜の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム100で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム100で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、RO膜、NF膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
The high osmotic pressure liquid discharged from the
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置(NF膜モジュール11)で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール(RO膜モジュール10)が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム100によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
According to the method of the present embodiment, the upstream separation membrane module (RO membrane module 10) is washed using the high osmotic pressure liquid generated in the downstream treatment device (NF membrane module 11). The hyperosmotic liquid is self-contained by the
本実施形態の方法による洗浄は、定期的に実施されうる。本実施形態の方法による洗浄は、短時間で終了するので、水処理システム100のシステムダウン時間が短縮されうる。
Cleaning by the method of the present embodiment can be performed regularly. Since the cleaning by the method of the present embodiment is completed in a short time, the system down time of the
本実施形態の方法による洗浄と洗浄剤を用いた従来の洗浄とを組み合わせて実施してもよい。この場合、洗浄剤を用いた洗浄の頻度を下げることができる。例えば、図4のフローチャートによる洗浄を複数回行ったのち、洗浄剤を用いた洗浄を1回行ってもよい。このような洗浄のサイクルを繰り返すことによって、高い洗浄効果が得られるだけでなく、費用の削減及びシステムダウン時間の短縮も達成できる。 The cleaning according to the method of the present embodiment and the conventional cleaning using a cleaning agent may be performed in combination. In this case, the frequency of cleaning with the cleaning agent can be reduced. For example, after the cleaning according to the flowchart of FIG. 4 is performed plural times, the cleaning with the cleaning agent may be performed once. By repeating such a cleaning cycle, not only a high cleaning effect can be obtained, but also cost reduction and system down time can be achieved.
本実施形態の方法によれば、分離膜が酸、アルカリ、特殊薬品などの洗浄剤に接触する頻度を下げることができるので、分離膜の寿命も延びる。 According to the method of the present embodiment, the frequency of contact of the separation membrane with a cleaning agent such as an acid, an alkali or a special chemical can be reduced, so that the life of the separation membrane is extended.
以下、他のいくつかの実施形態について説明する。実施形態1と他の実施形態とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。 Hereinafter, some other embodiments will be described. Elements common to the first embodiment and other embodiments are given the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. The description regarding each embodiment can be applied to each other as long as there is no technical conflict. The respective embodiments may be combined with each other as long as there is no technical conflict.
(実施形態2)
図5は、実施形態2に係る水処理システム200の構成を示している。水処理システム200は、NF膜モジュール11、RO膜モジュール12及び流路24を備えている。NF膜モジュール11及びRO膜モジュール12がこの順番で直列に接続されている。流路24は、NF膜モジュール11の透過水出口とRO膜モジュール12の原水入口とを接続している。原水は、NF膜モジュール11に供給され、NF膜モジュール11においてろ過される。NF膜モジュール11から排出された透過水がRO膜モジュール12においてろ過される。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows the configuration of the
NF膜モジュール11は、上流の分離膜モジュールの一例である。RO膜モジュール12は、下流の分離膜モジュールの一例である。RO膜モジュール12は、NF膜モジュール11から排出された透過水をろ過する。
The
水処理システム200は、流路25及びタンク32を更に備えている。タンク32は、流路25によって、NF膜モジュール11の透過水出口に接続されている。本実施形態では、流路25は、流路24から分岐している。タンク32には、NF膜モジュール11から排出された透過水が貯留される。
The
水処理システム200は、流路26及びタンク33を更に備えている。タンク33は、流路26によって、RO膜モジュール12の濃縮水出口に接続されている。タンク33には、RO膜モジュール12から排出された濃縮水が貯留される。
The
水処理システム200は、洗浄用流路27を更に備えている。洗浄用流路27は、NF膜モジュール11の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体をRO膜モジュール12からNF膜モジュール11の原水流路に導く流路である。水処理システム200において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をNF膜モジュール11の原水流路に導入してNF膜モジュール11のNF膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、NF膜モジュール11のNF膜が洗浄される。
The
本実施形態において、高浸透圧液体は、RO膜モジュール12から排出された濃縮水を含む。つまり、NF膜モジュール11の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム200によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、RO膜モジュール12から排出された濃縮水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム200において生成されるNaCl、Na2SO4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。高浸透圧液体は、NF膜モジュール11に導入されるべき原水のTDS濃度よりも高いTDS濃度を有していてもよい。
In this embodiment, the hyperosmotic liquid contains concentrated water discharged from the
本実施形態において、洗浄用流路27は、タンク33とNF膜モジュール11の高浸透圧液体入口とを接続している。洗浄用流路27は、流路26から分岐した流路であってもよく、タンク33に直接接続された流路であってもよい。
In the present embodiment, the
NF膜モジュール11は、実施形態1のRO膜モジュール10と同じ構造を有していてもよい。本実施形態においては、NF膜モジュール11に高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられている。
The
RO膜モジュール12は、実施形態1におけるRO膜モジュール10と同じ構造を有していてもよい。RO膜モジュール10に関する説明は、全て、RO膜モジュール12に適用されうる。ただし、RO膜モジュール12には、高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられていない。
The
次に、水処理システム200の運転について説明する。
Next, the operation of the
[通常運転]
通常運転を行うとき、NF膜モジュール11の原水入口に原水を供給する。原水は、NF膜モジュール11によってろ過される。これに伴い、NF膜モジュール11において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの2価イオンの塩が含まれる。透過水は、流路24を通じて、RO膜モジュール12に導かれる。透過水の一部は、流路25を通じてタンク32に導かれ、タンク32に一時的に貯留される。
[Normal operation]
During normal operation, raw water is supplied to the raw water inlet of the
RO膜モジュール12は、NF膜モジュール11から排出された透過水を更にろ過する。これに伴い、RO膜モジュール12において、濃縮水と透過水とが生成される。
The
RO膜モジュール12から排出された濃縮水は、流路26を通じてタンク33に導かれ、タンク33に一時的に貯留される。RO膜モジュール12から排出された濃縮水は、NF膜モジュール11の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体でありうる。RO膜モジュール12から排出された濃縮水の塩濃度は、NF膜モジュール11に導入されるべき原水の塩濃度よりも高い可能性もある。RO膜モジュール12において、高浸透圧液体が生成される。RO膜モジュール12から排出された濃縮水の一部が高浸透圧液体としてタンク33に貯留され、NF膜モジュール11の洗浄に使用される。RO膜モジュール12から排出された濃縮水の残部は、電気透析装置、蒸発器などの処理装置によって更に処理される。
The concentrated water discharged from the
RO膜モジュール12から排出された濃縮水は、例えば、1価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びCOD成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、RO膜モジュール12から排出された濃縮水を好適に使用できる。
The concentrated water discharged from the
NF膜モジュール11から排出された透過水のTDS濃度は、例えば、1%〜2%である。RO膜モジュール12から排出された濃縮水のTDS濃度は、例えば、2%〜3%である。RO膜モジュール12から排出された透過水のTDS濃度は、例えば、0.02%〜0.05%である。
The TDS concentration of the permeated water discharged from the
[洗浄運転]
洗浄運転は、NF膜モジュール11のNF膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。本実施形態では、正浸透現象を利用してファウリング物質をNF膜から浮き上がらせる。通常運転において、水分子は、原水流路から透過水流路へとNF膜を透過する。これに対し、洗浄運転において、水分子は、透過水流路から原水流路へとNF膜を透過する。
[Cleaning operation]
The cleaning operation is an operation for removing the fouling substances deposited on the NF film of the
実施形態1で説明したように、洗浄運転は、図4に示すフローチャートに沿って行われる。ステップS1において、NF膜モジュール11への原水の供給を停止し、洗浄用流路27を通じて高浸透圧液体をNF膜モジュール11の原水流路に導入する。
As described in the first embodiment, the cleaning operation is performed according to the flowchart shown in FIG. In step S1, the supply of raw water to the
洗浄運転の開始直後において、NF膜モジュール11の透過水流路は透過水で満たされている。そのため、高浸透圧液体の浸透圧と透過水の浸透圧との差に基づいて正浸透現象が起こり、透過水流路から原水流路へと水が移動する。これにより、NF膜に堆積したファウリング物質が浮き上がる。
Immediately after the start of the cleaning operation, the permeated water channel of the
NF膜モジュール11の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップS2において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
After introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the
ステップS2の操作と並行して、ステップS3の操作を実行する。ステップS3では、NF膜モジュール11の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてNF膜モジュール11から排出された透過水がタンク32からNF膜モジュール11の透過水流路に供給される。
The operation of step S3 is executed in parallel with the operation of step S2. In step S3, the forward osmosis phenomenon is continued by supplying the wash water having an osmotic pressure lower than the osmotic pressure of the high osmotic pressure liquid to the permeate flow passage of the
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。 Also in this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the forward osmosis phenomenon to be stopped. Further, according to this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the water from being lost from the pores of the separation membrane. As a result, it is possible to prevent the separation membrane from becoming hydrophobic and, in turn, to prevent deterioration of the performance of the separation membrane.
本実施形態において、洗浄水は、NF膜モジュール11から排出された透過水を含む。つまり、NF膜モジュール11の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム200によって自給されている。洗浄水を水処理システム200の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム200の外部から供給されてもよい。
In the present embodiment, the wash water includes the permeated water discharged from the
次に、ステップS4において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。 Next, in step S4, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the cleaning operation. As the forward osmosis phenomenon progresses, the osmotic pressure gradually decreases in the vicinity of the surface of the separation membrane in the raw water channel, and the osmotic pressure difference decreases. As a result, the forward osmosis phenomenon stops.
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップS5において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってNF膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。 After allowing the high osmotic pressure liquid to stand still in the raw water flow path for a predetermined time, in step S5, the supply of the high osmotic pressure liquid to the raw water flow path is restarted and the high osmotic pressure liquid is discharged from the raw water flow path. The high osmotic pressure liquid contains a fouling substance which is separated from the NF membrane by the forward osmosis phenomenon. A high cleaning effect can be expected by removing the fouling substance by flushing.
NF膜モジュール11から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、NF膜モジュール11のNF膜の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム200で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム200で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、RO膜、NF膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
The high osmotic pressure liquid discharged from the
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置(RO膜モジュール12)で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール(NF膜モジュール11)が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム200によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
According to the method of this embodiment, the upstream separation membrane module (NF membrane module 11) is washed with the high osmotic pressure liquid generated in the downstream treatment device (RO membrane module 12). The hyperosmotic liquid is self-contained by the
(実施形態3)
図6は、実施形態3に係る水処理システム300の構成を示している。水処理システム300は、NF膜モジュール11、電気透析装置13及び流路28を備えている。NF膜モジュール11及び電気透析装置13がこの順番で直列に接続されている。流路28は、NF膜モジュール11の透過水出口と電気透析装置13の入口とを接続している。原水は、NF膜モジュール11に供給され、NF膜モジュール11においてろ過される。NF膜モジュール11から排出された透過水が電気透析装置13において処理される。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows the configuration of the
NF膜モジュール11は、上流の分離膜モジュールの一例である。電気透析装置13は、下流の処理装置の一例である。電気透析装置13は、NF膜モジュール11から排出された透過水を処理する。
The
水処理システム300は、流路29及びタンク34を更に備えている。タンク34は、流路29によって、NF膜モジュール11の透過水出口に接続されている。本実施形態では、流路29は、流路28から分岐している。タンク34には、NF膜モジュール11から排出された透過水が貯留される。
The
水処理システム300は、流路40及びタンク35を更に備えている。タンク35は、流路40によって、電気透析装置13の濃縮水出口に接続されている。タンク35には、電気透析装置13から排出された濃縮水が貯留される。
The
水処理システム300は、洗浄用流路41を更に備えている。洗浄用流路41は、NF膜モジュール11の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を電気透析装置13からNF膜モジュール11の原水流路に導く流路である。水処理システム300において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をNF膜モジュール11の原水流路に導入してNF膜モジュール11のNF膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、NF膜モジュール11のNF膜が洗浄される。
The
本実施形態において、高浸透圧液体は、電気透析装置13によって生成された濃縮水を含む。つまり、NF膜モジュール11の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム300によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、電気透析装置13によって生成された濃縮水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム300において生成されるNaCl、Na2SO4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。
In the present embodiment, the hyperosmotic liquid contains concentrated water produced by the
本実施形態において、洗浄用流路41は、タンク35とNF膜モジュール11の高浸透圧液体入口とを接続している。洗浄用流路41は、流路40から分岐した流路であってもよく、タンク35に直接接続された流路であってもよい。
In the present embodiment, the
電気透析装置13は、イオン交換膜及び電極対を備えた膜分離装置である。
The
次に、水処理システム300の運転について説明する。
Next, the operation of the
[通常運転]
通常運転を行うとき、NF膜モジュール11の原水入口に原水を供給する。原水は、NF膜モジュール11によってろ過される。これに伴い、NF膜モジュール11において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの2価イオンの塩が含まれる。透過水は、流路28を通じて、電気透析装置13に導かれる。透過水の一部は、流路29を通じてタンク34に導かれ、タンク34に一時的に貯留される。
[Normal operation]
During normal operation, raw water is supplied to the raw water inlet of the
電気透析装置13は、NF膜モジュール11から排出された透過水を処理する。これに伴い、電気透析装置13において、濃縮水と脱塩水とが生成される。脱塩水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。
The
電気透析装置13から排出された濃縮水は、流路40を通じてタンク35に導かれ、タンク35に一時的に貯留される。電気透析装置13から排出された濃縮水は、NF膜モジュール11の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体でありうる。電気透析装置13から排出された濃縮水の塩濃度は、NF膜モジュール11に導入されるべき原水の塩濃度よりも高い可能性もある。電気透析装置13において、高浸透圧液体が生成される。電気透析装置13から排出された濃縮水の一部が高浸透圧液体としてタンク35に貯留され、NF膜モジュール11の洗浄に使用される。電気透析装置13から排出された濃縮水の残部は、蒸発器などの処理装置によって更に処理される。
The concentrated water discharged from the
電気透析装置13から排出された濃縮水は、例えば、1価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びCOD成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、電気透析装置13から排出された濃縮水を好適に使用できる。
The concentrated water discharged from the
[洗浄運転]
実施形態1及び実施形態2で説明したように、洗浄運転は、図4に示すフローチャートに沿って行われる。ステップS1において、NF膜モジュール11への原水の供給を停止し、洗浄用流路41を通じて高浸透圧液体をNF膜モジュール11の原水流路に導入する。
[Cleaning operation]
As described in the first and second embodiments, the cleaning operation is performed according to the flowchart shown in FIG. In step S1, the supply of raw water to the
洗浄運転の開始直後において、NF膜モジュール11の透過水流路は透過水で満たされている。そのため、高浸透圧液体の浸透圧と透過水の浸透圧との差に基づいて正浸透現象が起こり、透過水流路から原水流路へと水が移動する。これにより、NF膜に堆積したファウリング物質が浮き上がる。
Immediately after the start of the cleaning operation, the permeated water channel of the
NF膜モジュール11の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップS2において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
After introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the
ステップS2の操作と並行して、ステップS3の操作を実行する。ステップS3では、NF膜モジュール11の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてNF膜モジュール11から排出された透過水がタンク34からNF膜モジュール11の透過水流路に供給される。
The operation of step S3 is executed in parallel with the operation of step S2. In step S3, the forward osmosis phenomenon is continued by supplying the wash water having an osmotic pressure lower than the osmotic pressure of the high osmotic pressure liquid to the permeate flow passage of the
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。 Also in this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the forward osmosis phenomenon to be stopped. Further, according to this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the water from being lost from the pores of the separation membrane. As a result, it is possible to prevent the separation membrane from becoming hydrophobic and, in turn, to prevent deterioration of the performance of the separation membrane.
本実施形態において、洗浄水は、NF膜モジュール11から排出された透過水を含む。つまり、NF膜モジュール11の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム300によって自給されている。洗浄水を水処理システム300の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム300の外部から供給されてもよい。
In the present embodiment, the wash water includes the permeated water discharged from the
次に、ステップS4において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。 Next, in step S4, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the cleaning operation. As the forward osmosis phenomenon progresses, the osmotic pressure gradually decreases in the vicinity of the surface of the separation membrane in the raw water channel, and the osmotic pressure difference decreases. As a result, the forward osmosis phenomenon stops.
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップS5において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってNF膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。 After allowing the high osmotic pressure liquid to stand still in the raw water flow path for a predetermined time, in step S5, the supply of the high osmotic pressure liquid to the raw water flow path is restarted and the high osmotic pressure liquid is discharged from the raw water flow path. The high osmotic pressure liquid contains a fouling substance which is separated from the NF membrane by the forward osmosis phenomenon. A high cleaning effect can be expected by removing the fouling substance by flushing.
NF膜モジュール11から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、NF膜モジュール11のNF膜の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム300で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム300で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、RO膜、NF膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
The high osmotic pressure liquid discharged from the
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置(電気透析装置13)で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール(NF膜モジュール11)が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム300によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
According to the method of the present embodiment, the upstream separation membrane module (NF membrane module 11) is washed with the hyperosmotic liquid generated in the downstream treatment device (electrodialysis device 13). The hyperosmotic liquid is self-contained by the
なお、本実施形態において、NF膜モジュール11に代えて、RO膜モジュールを用いてもよい。この場合、RO膜モジュールの濃縮水が電気透析装置13に導かれる。
In the present embodiment, an RO membrane module may be used instead of the
(実施形態4)
図7は、実施形態4に係る水処理システム400の構成を示している。水処理システム400は、実施形態1の水処理システム100と実施形態2の水処理システム200との組み合わせである。
(Embodiment 4)
FIG. 7 shows the configuration of the
水処理システム400は、RO膜モジュール10、NF膜モジュール11、RO膜モジュール12、流路20及び流路24を備えている。RO膜モジュール10、NF膜モジュール11及びRO膜モジュール12がこの順番で直列に接続されている。原水は、RO膜モジュール10に供給され、RO膜モジュール10においてろ過される。RO膜モジュール10から排出された濃縮水がNF膜モジュール11においてろ過される。NF膜モジュール11から排出された透過水がRO膜モジュール12においてろ過される。
The
水処理システム400は、流路21、流路25、流路26、タンク30、タンク32及びタンク33を更に備えている。これらの流路及びタンクの構成及び機能は、実施形態1及び実施形態2において説明した通りである。
The
水処理システム400は、洗浄用流路23及び27を更に備えている。これらの流路の構成及び機能も実施形態1及び実施形態2において説明した通りである。なお、本実施形態では、洗浄用流路23は、タンク32に貯留された透過水を高浸透圧液体としてRO膜モジュール10の原水流路に導くように構成されている。洗浄用流路23は、タンク33に貯留された透過水を高浸透圧液体としてRO膜モジュール10の原水流路に導くように構成されていてもよい。
The
本実施形態によれば、実施形態1及び実施形態2で説明した効果が得られる。複数のRO膜モジュール10及び12によって原水を処理することによって、最終的に生じる濃縮水の量を大幅に減らすことができる。このことは、水処理システム400がZLDシステムである場合に非常に有意である。なぜなら、最終的に生じる濃縮水の量が少なければ少ないほど、蒸発器で消費されるエネルギーを減らすことができるからである。
According to this embodiment, the effects described in the first and second embodiments can be obtained. By treating the raw water with the plurality of
次に、水処理システム400の運転について説明する。
Next, the operation of the
[通常運転]
通常運転を行うとき、RO膜モジュール10の原水入口に原水を供給する。原水は、RO膜モジュール10によってろ過される。これに伴い、RO膜モジュール10において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路21を通じてタンク30に導かれ、タンク30に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路20を通じて、NF膜モジュール11に導かれる。
[Normal operation]
During normal operation, raw water is supplied to the raw water inlet of the
NF膜モジュール11は、RO膜モジュール10から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、NF膜モジュール11において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの2価イオンの塩が含まれる。透過水は、流路24を通じて、RO膜モジュール12に導かれる。透過水の一部は、流路25を通じてタンク32に導かれ、タンク32に一時的に貯留される。
The
RO膜モジュール12は、NF膜モジュール11から排出された透過水を更にろ過する。これに伴い、RO膜モジュール12において、濃縮水と透過水とが生成される。
The
RO膜モジュール12から排出された濃縮水は、流路26を通じてタンク33に導かれ、タンク33に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。
The concentrated water discharged from the
[洗浄運転]
洗浄運転は、RO膜モジュール10のRO膜及びNF膜モジュール11のNF膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。実施形態1及び実施形態2で説明したように、洗浄運転は、図4に示すフローチャートに沿って行われる。ステップS1において、RO膜モジュール10への原水の供給を停止し、洗浄用流路23を通じて高浸透圧液体をRO膜モジュール10の原水流路に導入する。洗浄用流路27を通じて高浸透圧液体をNF膜モジュール11の原水流路に導入する。
[Cleaning operation]
The cleaning operation is an operation for removing the fouling substances deposited on the RO film of the
RO膜モジュール10の原水流路及びNF膜モジュール11の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップS2において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
After introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the
ステップS2の操作と並行して、ステップS3の操作を実行する。ステップS3では、RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてRO膜モジュール10から排出された透過水がタンク30からRO膜モジュール10の透過水流路に供給される。高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてNF膜モジュール11から排出された透過水がタンク32からNF膜モジュール11の透過水流路に供給される。
The operation of step S3 is executed in parallel with the operation of step S2. In step S3, the normal osmosis phenomenon is continued by supplying the wash water having an osmotic pressure lower than the osmotic pressure of the high osmotic pressure liquid to the permeate flow channels of the
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。 Also in this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the forward osmosis phenomenon to be stopped. Further, according to this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the water from being lost from the pores of the separation membrane. As a result, it is possible to prevent the separation membrane from becoming hydrophobic and, in turn, to prevent deterioration of the performance of the separation membrane.
本実施形態においても、RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム400によって自給されている。洗浄水を水処理システム400の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム400の外部から供給されてもよい。
Also in this embodiment, the cleaning water used for cleaning the
次に、ステップS4において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。 Next, in step S4, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the cleaning operation. As the forward osmosis phenomenon progresses, the osmotic pressure gradually decreases in the vicinity of the surface of the separation membrane in the raw water channel, and the osmotic pressure difference decreases. As a result, the forward osmosis phenomenon stops.
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップS5において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってRO膜又はNF膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。 After allowing the high osmotic pressure liquid to stand still in the raw water flow path for a predetermined time, in step S5, the supply of the high osmotic pressure liquid to the raw water flow path is restarted and the high osmotic pressure liquid is discharged from the raw water flow path. The high osmotic pressure liquid contains a fouling substance separated from the RO film or the NF film by the forward osmosis phenomenon. A high cleaning effect can be expected by removing the fouling substance by flushing.
RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム400で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム400で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、RO膜、NF膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
The high osmotic pressure liquid discharged from the
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置(NF膜モジュール11又はRO膜モジュール12)で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール(RO膜モジュール10又はNF膜モジュール11)が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム400によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を低減することができる。
According to the method of the present embodiment, the upstream separation membrane module (
(実施形態5)
図8は、実施形態5に係る水処理システム500の構成を示している。水処理システム500は、実施形態4の水処理システム400の変形例に相当する。
(Embodiment 5)
FIG. 8 shows the configuration of the
水処理システム500は、RO膜モジュール10、RO膜モジュール12、NF膜モジュール11、流路20a及び流路20bを備えている。RO膜モジュール10、RO膜モジュール12及びNF膜モジュール11がこの順番で直列に接続されている。流路20aは、RO膜モジュール10の濃縮水出口とRO膜モジュール12の原水入口とを接続している。流路20bは、RO膜モジュール12の濃縮水出口とNF膜モジュール11の原水入口とを接続している。原水は、RO膜モジュール10に供給され、RO膜モジュール10においてろ過される。RO膜モジュール10から排出された濃縮水がRO膜モジュール12においてろ過される。RO膜モジュール12から排出された濃縮水がNF膜モジュール11においてろ過される。
The
水処理システム500は、流路21、流路22、タンク30及びタンク31を更に備えている。これらの流路及びタンクの構成及び機能は、実施形態1において説明した通りである。
The
水処理システム500は、流路42及びタンク36を更に備えている。タンク36は、流路42によって、RO膜モジュール12の透過水出口に接続されている。本実施形態では、タンク36には、RO膜モジュール12から排出された透過水が貯留される。
The
水処理システム500は、洗浄用流路23を更に備えている。洗浄用流路23の構成及び機能は、実施形態1で説明した通りである。洗浄用流路23は、タンク31に貯留された透過水を高浸透圧液体としてRO膜モジュール10の原水流路に導くように構成されていてもよい。
The
水処理システム500は、洗浄用流路44を更に備えている。洗浄用流路44は、RO膜モジュール12の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体をNF膜モジュール11からRO膜モジュール12の原水流路に導く流路である。水処理システム500において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をRO膜モジュール12の原水流路に導入してRO膜モジュール12のRO膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、RO膜モジュール12のRO膜が洗浄される。
The
本実施形態において、高浸透圧液体は、NF膜モジュール11から排出された透過水を含む。つまり、RO膜モジュール10及び12の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム500によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、NF膜モジュール11から排出された透過水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム500において生成されるNaCl、Na2SO4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。
In this embodiment, the high osmotic pressure liquid contains the permeated water discharged from the
本実施形態において、洗浄用流路44は、タンク31とRO膜モジュール12の高浸透圧液体入口とを接続している。洗浄用流路44は、流路22から分岐した流路であってもよく、タンク31に直接接続された流路であってもよい。
In the present embodiment, the
次に、水処理システム500の運転について説明する。
Next, the operation of the
[通常運転]
通常運転を行うとき、RO膜モジュール10の原水入口に原水を供給する。原水は、RO膜モジュール10によってろ過される。これに伴い、RO膜モジュール10において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路21を通じてタンク30に導かれ、タンク30に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路20aを通じて、RO膜モジュール12に導かれる。
[Normal operation]
During normal operation, raw water is supplied to the raw water inlet of the
RO膜モジュール12は、RO膜モジュール10から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、RO膜モジュール12において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路42を通じてタンク36に導かれ、タンク36に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路20bを通じて、NF膜モジュール11に導かれる。
The
NF膜モジュール11は、RO膜モジュール12から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、NF膜モジュール11において、濃縮水と透過水とが生成される。
The
NF膜モジュール11から排出された透過水は、流路22を通じてタンク31に導かれ、タンク31に一時的に貯留される。
The permeated water discharged from the
NF膜モジュール11から排出された透過水は、例えば、1価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びCOD成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、NF膜モジュール11から排出された透過水を好適に使用できる。
The permeated water discharged from the
[洗浄運転]
洗浄運転は、RO膜モジュール10及び12のRO膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。洗浄運転は、図4に示すフローチャートに沿って行われる。ステップS1において、RO膜モジュール10への原水の供給を停止し、洗浄用流路23を通じて高浸透圧液体をRO膜モジュール10の原水流路に導入する。洗浄用流路44を通じて高浸透圧液体をRO膜モジュール12の原水流路に導入する。
[Cleaning operation]
The cleaning operation is an operation for removing the fouling substances deposited on the RO membranes of the
RO膜モジュール10及び12の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップS2において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
After introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow passages of the
ステップS2の操作と並行して、ステップS3の操作を実行する。ステップS3では、RO膜モジュール10及び12の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてRO膜モジュール10から排出された透過水がタンク30からRO膜モジュール10の透過水流路に供給される。高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてRO膜モジュール12から排出された透過水がタンク36からRO膜モジュール12の透過水流路に供給される。
The operation of step S3 is executed in parallel with the operation of step S2. In step S3, the forward osmosis phenomenon is continued by supplying the wash water having an osmotic pressure lower than the osmotic pressure of the high osmotic pressure liquid to the permeate water flow paths of the
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。 Also in this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the forward osmosis phenomenon to be stopped. Further, according to this embodiment, it is possible to prevent the permeated water from being depleted and the water from being lost from the pores of the separation membrane. As a result, it is possible to prevent the separation membrane from becoming hydrophobic and, in turn, to prevent deterioration of the performance of the separation membrane.
本実施形態においても、RO膜モジュール10及び12の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム500によって自給されている。洗浄水を水処理システム500の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム500の外部から供給されてもよい。
Also in this embodiment, the cleaning water used for cleaning the
次に、ステップS4において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。 Next, in step S4, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the cleaning operation. As the forward osmosis phenomenon progresses, the osmotic pressure gradually decreases in the vicinity of the surface of the separation membrane in the raw water channel, and the osmotic pressure difference decreases. As a result, the forward osmosis phenomenon stops.
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップS5において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってRO膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。 After allowing the high osmotic pressure liquid to stand still in the raw water flow path for a predetermined time, in step S5, the supply of the high osmotic pressure liquid to the raw water flow path is restarted and the high osmotic pressure liquid is discharged from the raw water flow path. The high osmotic pressure liquid contains a fouling substance separated from the RO membrane by the forward osmosis phenomenon. A high cleaning effect can be expected by removing the fouling substance by flushing.
RO膜モジュール10及び12から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、RO膜モジュール10及び12の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム500で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム500で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、RO膜、NF膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
The high osmotic pressure liquid discharged from the
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置(NF膜モジュール11)で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール(RO膜モジュール10及び12)が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム500によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を低減することができる。
According to the method of the present embodiment, the upstream separation membrane module (
(実施形態6)
図9は、実施形態6に係る水処理システム600の構成を示している。水処理システム600は、実施形態4の水処理システム400の構成を含む。
(Embodiment 6)
FIG. 9 shows the configuration of the
水処理システム600は、水処理システム400の構成に加え、タンク38を更に備えている。タンク38は、未処理の原水である廃水を貯留する。
The
水処理システム600は、前処理装置14、RO膜モジュール15及び硬度除去装置16を更に備えている。
The
流路50を通じて、タンク38から前処理装置14に未処理の廃水が供給される。前処理装置14は、例えば、沈殿槽によって構成されており、固形成分を除去する役割を担う。前処理装置14において処理された原水は、流路51を通じて、RO膜モジュール15に供給される。前処理装置14は、NF膜、UF膜などの分離膜を備えていてもよい。
Untreated wastewater is supplied from the tank 38 to the
RO膜モジュール15は、先に説明したRO膜モジュール10と同じ構造を有していてもよい。
The
水処理システム600は、流路54及びタンク37を更に備えている。タンク37は、流路54によって、RO膜モジュール15の透過水出口に接続されている。タンク37には、RO膜モジュール15から排出された透過水が貯留される。
The
水処理システム600は、洗浄用流路45を更に備えている。洗浄用流路45は、RO膜モジュール15の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からRO膜モジュール15の原水流路に導く流路である。水処理システム600において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をRO膜モジュール15の原水流路に導入してRO膜モジュール15のRO膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、RO膜モジュール15のRO膜が洗浄される。
The
洗浄運転が行われるとき、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてRO膜モジュール15から排出された透過水がタンク37からRO膜モジュール15の透過水流路に供給される。これにより、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。
When the cleaning operation is performed, permeated water discharged from the
上流の分離膜モジュールがRO膜モジュール15であるとき、下流の処理装置がNF膜モジュール11である。洗浄運転において、NF膜モジュール11から排出された透過水が高浸透圧液体としてRO膜モジュール15の原水流路に供給される。詳細には、タンク32からRO膜モジュール15の原水流路にNF膜モジュール11から排出された透過水が供給される。
When the upstream separation membrane module is the
RO膜モジュール12から排出された濃縮水が高浸透圧液体としてRO膜モジュール10及び/又はRO膜モジュール15に供給されてもよい。RO膜モジュール10に対して、RO膜モジュール12は下流の処理装置でありうる。RO膜モジュール15に対して、RO膜モジュール12は下流の処理装置でありうる。
The concentrated water discharged from the
RO膜モジュール15から排出された濃縮水は、流路52を通じて硬度除去装置16に供給される。硬度除去装置16は、カルシウム、マグネシウムなどの硬度成分を除去するための装置である。硬度除去装置16の構成は特に限定されない。硬度除去装置16は、イオン交換樹脂によって硬度成分を除去するように構成されていてもよく、原水にアルカリ剤を加えることによって硬度成分を沈殿させて除去するように構成されていてもよい。
The concentrated water discharged from the
硬度除去装置16は、前処理装置14に含まれていてもよい。
The
硬度除去装置16によって処理された廃水は、流路53を通じて原水としてRO膜モジュール10に供給される。
The wastewater treated by the
水処理システム600は、電気透析装置13を更に備えている。電気透析装置13は、RO膜モジュール12から排出された濃縮水を処理する。
The
水処理システム600は、蒸発器17及び18を更に備えている。蒸発器17は、NF膜モジュール11から排出された濃縮水を加熱して水分を蒸発させる。残渣として、主に、硫酸イオンなど2価イオンの塩が得られる。蒸発器18は、電気透析装置13から排出された濃縮水を加熱して水分を蒸発させる。残渣として、主に、塩化物イオンなどの1価イオンの塩が得られる。
水処理システム600は、排水路55を更に備えている。排水路55は、各分離膜モジュールの高浸透圧液体出口とタンク38とを接続している流路である。RO膜モジュール15、RO膜モジュール10及びNF膜モジュール11の洗浄運転において使用された高浸透圧液体は、排水路55を通じてタンク38に回収され、未処理の廃水と混合される。このようにすれば、洗浄運転で使用された高浸透圧液体を処理するための特別な装置が必要無いので経済的である。
The
本実施形態においても、洗浄運転は、図4に示すフローチャートに沿って行われる。 Also in this embodiment, the cleaning operation is performed according to the flowchart shown in FIG.
洗浄運転に使用される高浸透圧液体及び洗浄水は、全て、水処理システム600によって自給されている。高浸透圧液体及び洗浄水をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。
The hyperosmotic liquid and wash water used in the wash run are all self-contained by the
(実施形態7)
図10は、実施形態7に係る水処理システム700の構成を示している。水処理システム700は、実施形態3の水処理システム300の構成及び実施形態5の水処理システム500の構成を含む。
(Embodiment 7)
FIG. 10 shows the configuration of the
水処理システム700は、タンク38を更に備えている。タンク38は、未処理の原水である廃水を貯留する。
The
水処理システム700は、前処理装置14、RO膜モジュール15及び硬度除去装置16を更に備えている。これらの構成及び機能は、実施形態6で説明した通りである。
The
水処理システム700は、流路54及びタンク37を更に備えている。これらの構成及び機能は、実施形態6で説明した通りである。
The
水処理システム700は、蒸発器17及び18を更に備えている。これらの構成及び機能は、実施形態6で説明した通りである。
The
水処理システム700は、洗浄用流路46,47及び48を更に備えている。洗浄用流路46は、RO膜モジュール15の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からRO膜モジュール15の原水流路に導く流路である。本実施形態において、RO膜モジュール15に対する下流の処理装置は、NF膜モジュール11である。洗浄運転において、NF膜モジュール11から排出された透過水が高浸透圧液体としてRO膜モジュール15の原水流路に供給される。詳細には、タンク34からRO膜モジュール15の原水流路にNF膜モジュール11から排出された透過水が供給される。
The
洗浄用流路47は、ROモジュール膜12の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からRO膜モジュール12の原水流路に導く流路である。洗浄用流路48は、NF膜モジュール11の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からNF膜モジュール11の原水流路に導く流路である。本実施形態において、NF膜モジュール11及びRO膜モジュール12に対する下流の処理装置は、電気透析装置13である。洗浄運転において、電気透析装置13から排出された濃縮水が高浸透圧液体としてNF膜モジュール11及びRO膜モジュール12の原水流路に供給される。詳細には、タンク35からNF膜モジュール11及びRO膜モジュール12の原水流路に電気透析装置13から排出された濃縮水が供給される。
The cleaning
電気透析装置13から排出された濃縮水が高浸透圧液体としてRO膜モジュール10及び/又はRO膜モジュール15に供給されてもよい。RO膜モジュール10に対して、電気透析装置13は下流の処理装置でありうる。RO膜モジュール15に対して、電気透析装置13は下流の処理装置でありうる。NF膜モジュール11から排出された透過水が高浸透圧液体としてRO膜モジュール12に供給されてもよい。RO膜モジュール12に対して、NF膜モジュール11は下流の処理装置でありうる。
The concentrated water discharged from the
本実施形態においても、洗浄運転は、図4に示すフローチャートに沿って行われる。 Also in this embodiment, the cleaning operation is performed according to the flowchart shown in FIG.
洗浄運転に使用される高浸透圧液体及び洗浄水は、全て、水処理システム700によって自給されている。高浸透圧液体及び洗浄水をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。
The hyperosmotic liquid and wash water used in the wash run are all self-contained by the
本発明の技術は、廃水処理などの水処理に適用されうる。本発明の技術は、特に、ZLDシステムに有用である。 The technique of the present invention can be applied to water treatment such as wastewater treatment. The technique of the present invention is particularly useful for ZLD systems.
10,12,15 RO膜モジュール
11 NF膜モジュール
13 電気透析装置
14 前処理装置
16 硬度除去装置
17,18 蒸発器
20,21,22,24,25,26,28,29,40,42,50,51,52,53,54 流路
20a,20b 流路
23,27,41,44,45,46,47,48 洗浄用流路
30,31,32,33,34,35,36,37,38 タンク
55 排水路
59 容器
60 RO膜エレメント
61 集水管
61h 貫通孔
62 RO膜
63 原水スペーサ
64 透過水スペーサ
71 原水入口
72 濃縮水出口
73 高浸透圧液体入口
74 高浸透圧液体出口
75 透過水出口
77,78 弁
100,200,300,400,500,600,700 水処理システム
10, 12, 15
Claims (17)
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を下流の処理装置で処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成することと、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄することと、
を含む、水処理システムの運転方法。 Filtering raw water with an upstream separation membrane module,
Generating a hyperosmotic liquid having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the permeate by treating the permeate or the concentrated water discharged from the upstream separation membrane module with a downstream treatment device;
By introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the upstream separation membrane module to cause a forward osmosis phenomenon in the separation membrane of the upstream separation membrane module, the separation membrane of the upstream separation membrane module is removed. To wash,
A method of operating a water treatment system, including:
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を含む、請求項1に記載の水処理システムの運転方法。 The downstream treatment device includes a downstream separation membrane module that filters the permeated water or the concentrated water discharged from the upstream separation membrane module,
The method of operating a water treatment system according to claim 1, wherein the high osmotic pressure liquid includes permeated water or concentrated water discharged from the downstream separation membrane module.
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてNF膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記透過水を含む、請求項2に記載の水処理システムの運転方法。 The upstream separation membrane module includes an RO membrane as the separation membrane,
The downstream separation membrane module includes an NF membrane as a separation membrane, and filters the concentrated water discharged from the upstream separation membrane module,
The method for operating a water treatment system according to claim 2, wherein the high osmotic pressure liquid contains the permeated water discharged from the downstream separation membrane module.
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてRO膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水を含む、請求項2に記載の水処理システムの運転方法。 The upstream separation membrane module includes an NF membrane as the separation membrane,
The downstream separation membrane module includes an RO membrane as a separation membrane, and filters the permeated water discharged from the upstream separation membrane module,
The method for operating a water treatment system according to claim 2, wherein the high osmotic pressure liquid includes the concentrated water discharged from the downstream separation membrane module.
前記高浸透圧液体は、前記電気透析装置によって生成された濃縮水を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水処理システムの運転方法。 The downstream processing device includes an electrodialysis device,
The method for operating a water treatment system according to claim 1, wherein the hyperosmotic liquid contains concentrated water produced by the electrodialysis device.
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成する下流の処理装置と、
前記高浸透圧液体を前記下流の処理装置から前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導く洗浄用流路と、
を備え、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄する、水処理システム。 An upstream separation membrane module,
A downstream treatment device for producing a hyperosmotic liquid having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the permeate by treating the permeate or the concentrated water discharged from the upstream separation membrane module;
A cleaning flow channel that guides the high osmotic pressure liquid from the downstream treatment device to the raw water flow channel of the upstream separation membrane module,
Equipped with
By introducing the high osmotic pressure liquid into the raw water flow path of the upstream separation membrane module to cause a forward osmosis phenomenon in the separation membrane of the upstream separation membrane module, the separation membrane of the upstream separation membrane module is removed. Water treatment system to wash.
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を含む、請求項12に記載の水処理システム。 The downstream treatment device includes a downstream separation membrane module that filters permeated water or concentrated water discharged from the upstream separation membrane module,
The water treatment system according to claim 12, wherein the high osmotic pressure liquid includes permeated water or concentrated water discharged from the downstream separation membrane module.
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてNF膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記透過水を含む、請求項13に記載の水処理システム。 The upstream separation membrane module includes an RO membrane as the separation membrane,
The downstream separation membrane module includes an NF membrane as a separation membrane, and filters the concentrated water discharged from the upstream separation membrane module,
The water treatment system according to claim 13, wherein the hyperosmotic liquid contains the permeated water discharged from the downstream separation membrane module.
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてRO膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水を含む、請求項13に記載の水処理システム。 The upstream separation membrane module includes an NF membrane as the separation membrane,
The downstream separation membrane module includes an RO membrane as a separation membrane, and filters the permeated water discharged from the upstream separation membrane module,
The water treatment system according to claim 13, wherein the hyperosmotic liquid contains the concentrated water discharged from the downstream separation membrane module.
前記高浸透圧液体は、前記電気透析装置によって生成された濃縮水を含む、請求項12〜15のいずれか1項に記載の水処理システム。 The downstream processing device includes an electrodialysis device,
The water treatment system according to claim 12, wherein the hyperosmotic liquid contains concentrated water produced by the electrodialysis device.
前記高浸透圧液体が前記洗浄用流路を通じて前記上流の分離膜モジュールの前記原水流路に導入されたとき、前記高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水として前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水が前記タンクから前記上流の分離膜モジュールの透過水流路に供給される、請求項12〜16のいずれか1項に記載の水処理システム。 Further comprising a tank for storing the permeated water discharged from the upstream separation membrane module,
When the high osmotic pressure liquid is introduced into the raw water flow path of the upstream separation membrane module through the cleaning flow path, the upstream of the cleaning water having an osmotic pressure lower than the osmotic pressure of the high osmotic pressure liquid The water treatment system according to any one of claims 12 to 16, wherein the permeated water discharged from the separation membrane module is supplied from the tank to a permeated water flow path of the upstream separation membrane module.
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