JP2022041621A - 分離膜の洗浄方法及び水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、膜閉塞を生じた分離膜の性能を十分に回復する必要時間を簡便に決定することができ、分離膜洗浄の効率化を可能とする分離膜の洗浄方法、及びこの洗浄方法を実施可能な水処理システムを提供する。
【解決手段】 分離膜を有する膜分離装置を用いた水処理システムの前記分離膜と、洗浄薬液とを接触させることを含む、分離膜の洗浄方法であって、前記接触により前記洗浄薬液中に溶出してくる膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、次回以降の前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行うことを含む、分離膜の洗浄方法。
【選択図】図１

Description

分離膜の洗浄方法及び水処理システムに関する。

分離膜を用いて被処理水を処理する水処理システムでは、被処理水中の膜閉塞物質によって分離膜が徐々に閉塞されていく。分離膜の閉塞が一定程度進行すると処理効率が低下するため、一般的には酸やアルカリといった洗浄薬液を用いて膜閉塞物質を溶解除去し、分離膜を初期状態へと回復させる。洗浄薬液を用いた分離膜の洗浄条件（洗浄薬品の種類、濃度、洗浄流速、水温等）は、膜閉塞の進行度や膜閉塞物質の種類等を考慮して検討される。膜閉塞した分離膜の性能を、洗浄薬液の通液により効率的に回復する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、有機物を含有する被処理水を通水して処理する膜濾過装置の膜を、所定の通水期間後に第１の薬品洗浄工程に付し、さらに第１の薬品洗浄工程の薬品とは成分及び／又は濃度の異なる薬品を用いた第２の薬品洗浄工程にも付す、有機物含有水の膜ろ過方法が記載されている。
また、特許文献２には、透過水中の有機物濃度を測定し、その測定値に基づいて、洗浄流体の供給速度を制御することが記載されている。
さらに、特許文献３には、洗浄液を通液する逆浸透膜モジュールの洗浄方法において、循環している水中の洗浄薬品の濃度又は洗浄薬品濃度に対応して変動する物性値を検出して、その検出値に基づいて洗浄薬品の導入流量を制御することが記載されている。

特開２００６－１６７５８２号公報 特開２００７－２４４９３１号公報 特開２００９－１９５８０４号公報

分離膜の洗浄において、分離膜を洗浄薬液に曝す時間が短すぎると膜性能を十分に回復させることができない。逆に分離膜を洗浄薬液に曝す時間が長すぎると、水処理効率が低下するだけでなく、分離膜の劣化にもつながる。

本発明は、膜閉塞を生じた分離膜の性能を十分に回復する必要時間を簡便に決定することができ、分離膜洗浄の効率化を可能とする分離膜の洗浄方法、及びこの洗浄方法の実施に好適な水処理システムを提供することを課題とする。

本発明の上記課題は、以下の手段によって解決された。
［１］
分離膜を有する膜分離装置を用いた水処理システムの前記分離膜と、洗浄薬液とを接触させることを含む、分離膜の洗浄方法であって、
前記接触により前記洗浄薬液中に溶出してくる膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、次回以降の前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行うことを含む、分離膜の洗浄方法。
［２］
前記洗浄時間を、前記の分離膜と洗浄薬液との接触後における前記洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度の曲変点とする、［１］に記載の分離膜の洗浄方法。
［３］
前記分離膜の初回の洗浄を、前記曲変点となる洗浄時間以降も継続して行い、次回以降の前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行う、［２］に記載の分離膜の洗浄方法。
［４］
膜閉塞を生じた前記分離膜と洗浄薬液との接触を、該分離膜への洗浄薬液の通液により行い、前記の洗浄薬液中に溶出した膜閉塞物質の種類に応じて、次回以降の膜閉塞を生じた前記分離膜の洗浄における洗浄薬液の通液方向を決定する、［１］～［３］のいずれかに記載の分離膜の洗浄方法。
［５］
分離膜を有する膜分離装置を用いた水処理システムの前記分離膜と、洗浄薬液とを接触させることを含む、分離膜の洗浄方法であって、
被処理水または前記分離膜の濃縮水が通水されるサブ分離膜と前記洗浄薬液とを接触させ、該洗浄薬液中に溶出してくる膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行うことを含む、分離膜の洗浄方法。
［６］
前記洗浄時間を、前記のサブ分離膜と洗浄薬液との接触後における前記洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度の曲変点とする、［５］に記載の分離膜の洗浄方法。
［７］
膜閉塞を生じた前記分離膜と洗浄薬液との接触を、該分離膜への洗浄薬液の通液により行い、前記のサブ分離膜から洗浄薬液中に溶出した膜閉塞物質の種類に応じて、分離膜の洗浄における洗浄薬液の通液方向を決定する、［５］又は［６］に記載の分離膜の洗浄方法。
［８］
前記被処理水を前記分離膜に通液して得た透過水と洗浄薬原液との混合液を前記洗浄薬液として用いて、該洗浄薬液を前記分離膜に通液し、通液後の洗浄薬液を排出する［１］～［７］のいずれかに記載の分離膜の洗浄方法。
［９］
前記分離膜の透過水と洗浄薬原液とを混合して調製される洗浄薬液を用いて、複数段のバンクで構成される前記膜分離装置の最後段バンクの分離膜からその前段側バンクの分離膜へと洗浄薬液を通液し、前記洗浄時間に基づいて洗浄を行い、洗浄後の洗浄薬液を膜分離装置の系外に排出する［１］～［８］のいずれかに記載の分離膜の洗浄方法。
［１０］
被処理水を処理する膜分離装置と、
洗浄薬液を前記膜分離装置に供給して分離膜と接触させる洗浄薬液供給部と、
前記分離膜に接触させた洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度を測定する測定部と、
前記測定部によって測定した前記膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、該洗浄時間を前記洗浄薬液供給部に指示する制御部と、を含む水処理システム。

本発明の分離膜の洗浄方法によれば、膜閉塞を生じた分離膜の性能を十分に回復する必要時間を簡便に決定することができ、分離膜洗浄の効率化を可能とする。また、本発明の水処理システムは、本発明の分離膜の洗浄方法を実施するのに好適なシステムである。

本発明に係る水処理システムの好ましい一実施形態（第１実施形態）を示した概略構成図である。 溶解シリカ濃度と洗浄経過時間との関係を示したグラフであり、縦軸に溶解シリカ濃度（ｍｇ／Ｌ）を示し、横軸に洗浄経過時間（ｈ）を示した。 本発明に係る水処理システムの好ましい一実施形態（第２実施形態）を示した概略構成図である。 本発明に係る水処理システムの好ましい一実施形態（第３実施形態）を示した概略構成図である。 本発明に係る水処理システムの好ましい一実施形態（第４実施形態）を示した概略構成図である。 本発明に係る水処理システムの好ましい一実施形態（第５実施形態）を示した概略構成図である。 洗浄回復率（％）と洗浄経過時間（ｈ）との関係を示したグラフであり、縦軸に洗浄回復率（％）を示し、横軸に洗浄経過時間（ｈ）を示した。

本発明の好ましい実施形態について、必要により図面を参照して説明するが、本発明は、本発明で規定すること以外、これらの実施形態に限定されるものではない。
本発明に係る分離膜の洗浄方法（以下、単に「本発明の洗浄方法」とも称す。）の好ましい一実施形態では、被処理水の処理により膜閉塞を生じた分離膜に洗浄薬液（単に薬液ともいう。）を接触させて、分離膜を洗浄する。その際、洗浄薬液中に溶出してきた膜閉塞物質濃度の、洗浄中の経時的な変化量を指標に、膜性能を回復するため（透過水量が回復するため）に必要な洗浄時間を決定し、決定した洗浄時間に基づいて、次回以降の分離膜の洗浄を行う。
本発明において「膜閉塞を生じた分離膜」とは、分離膜の少なくとも一部に膜閉塞物質が付着している状態を意味し、分離膜全体の膜閉塞の程度は特に制限されない。膜閉塞をどの程度生じたら分離膜洗浄を開始するのかは、水処理の目的、被処理水の種類、含有成分、透過水の純度等、目的に応じて適宜に設定される。

以下に、本発明の洗浄方法の好ましい一実施形態（第１実施形態）を、図面を参照して説明する。なお、以下では分離膜として逆浸透膜を用いた例を示すが、下記の説明は逆浸透膜以外の分離膜（例えば精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、正浸透膜、脱気膜、脱炭酸膜など）についても同様に適用される。

図１は、第１実施形態に係る洗浄方法を行うのに好適な水処理システムである。
図１に示すように、水処理システム１（１Ａ）は、被処理水を処理する膜分離装置として、例えば逆浸透膜装置１０を備える。以下、膜分離装置を逆浸透膜装置として説明し、「逆浸透膜」を「ＲＯ膜」とも称す。
逆浸透膜装置１０に用いられる分離膜（逆浸透膜）は、特に限定はしないが、例えば芳香族ポリアミドを構成材料としたスパイラル型逆浸透膜が好ましい。

水処理システム１Ａは、被処理水（原水）が貯液される原水タンク５１を備えることが好ましい。原水タンク５１には、被処理水が供給されるタンク供給ライン５３が接続され、原水供給ライン５５を介してＲＯ膜装置１０の供給側Ａｓが接続されることが好ましい。原水供給ライン５５には送液ポンプとして第１ポンプＰ１が配されることが好ましい。したがって、原水タンク５１に貯液されている被処理水は第１ポンプＰ１によってＲＯ膜装置Ａの供給側Ａｓに圧力をかけて供給される。さらに、第１ポンプＰ１とＲＯ膜装置１０との間の原水供給ライン５５には仕切弁Ｖ１が配されることが好ましい。本発明における「ライン」とは水が通る流路を意味する。

ＲＯ膜装置１０の濃縮水側Ａｃには、濃縮水通水ライン４１が配される。濃縮水通水ライン４１には、圧力調整弁Ｖ２が配されることが好ましい。圧力調整弁Ｖ２は、背圧弁を兼ねることができる。またＲＯ膜装置１０の濃縮水側Ａｃと洗浄薬液が貯液される薬液タンク６１の受給側Ｂｒとをつなぐ薬液循環ライン６２が配される。この薬液循環ライン６２は、ＲＯ膜装置１０の濃縮水側Ａｃに直接接続されてもよい。薬液循環ライン６２には、仕切弁Ｖ３が配されることが好ましい。さらに薬液タンク６１の供給側Ｂｓと原水供給ライン５５の仕切弁Ｖ１とＲＯ膜装置１０との間に接続される薬液供給ライン６３が配される。薬液供給ライン６３には、薬液タンク６１側より順に、第２ポンプＰ２、仕切弁Ｖ４が配されることが好ましい。原水供給ライン５５に薬液供給ライン６３が合流する合流点Ｃ１とＲＯ膜装置１０の供給側Ａｓとの間の原水供給ライン５５には、水質測定手段３１に接続される水質測定ライン３２が接続されることが好ましい。水質測定ライン３２は、洗浄薬液が循環される場合、例えば薬液タンク６１とＲＯ膜装置１０とを通る循環系の場合、この循環系のどの位置に接続されてもよい。例えば、ＲＯ膜装置の供給側Ａｓ、濃縮水側Ａｃのどちらかに接続することができる。また洗浄薬液が洗浄後にブローされる場合はＲＯ膜装置の濃縮水側Ａｃに接続されることが好ましい。
原水タンク５１の被処理水に薬液原液を添加して洗浄薬液を調整することによって、原水タンク５１を薬液タンクとして使用することも可能である。この時、薬液循環ライン６２は原水タンク５１に接続されることが好ましい。
また、第２ポンプＰ２の吐出側を軟質チューブで仕切弁Ｖ１の入口側に接続し、仕切弁Ｖ３の出口側と薬液タンク６１の受給側Ｂｒとを軟質チューブで接続して仮設の薬液循環ラインとすることもできる。このように、軟質チューブを用いて薬液循環ラインを構成することによって、薬液タンクを備えた常設ラインを設ける必要は必ずしもない。
またＲＯ膜装置１０の透過水側Ａｔには処理水通水ライン４２に接続されることが好ましい。処理水通水ライン４２には、ＲＯ膜装置１０側から順に仕切弁Ｖ５、ＲＯ膜装置１０の透過水を貯液する処理水タンク２１が配されることが好ましい。

上記水処理システム１Ａにおいて、被処理水を処理するには、仕切弁Ｖ１、Ｖ５を開けた状態とし、仕切弁Ｖ３、Ｖ４を閉じた状態にする。そして第１ポンプＰ１は稼働状態とし、第２ポンプＰ２は停止状態とする。圧力調整弁Ｖ２は背圧弁としての機能が有効な状態になるように、弁の開度が調整されることが好ましい。
このような状態にて、原水タンク５１から被処理水を原水供給ライン５５に通水して、ＲＯ膜装置１０に供給する。ＲＯ膜装置１０によって被処理水を処理し、透過水を処理水通水ライン４２に通水するとともに、濃縮水を濃縮水通水ライン４１に通水する。そして所定時間通水し、経時的にＲＯ膜に膜閉塞が進行した時点で、ＲＯ膜装置１０のＲＯ膜の洗浄を行うことが好ましい。洗浄開始時点におけるＲＯ膜の膜閉塞の度合いは、目的に応じて適宜に設定される。例えば、規定の透過水量を得るために必要なＲＯ膜装置１０の操作圧が当初の１５％以上となったときに、洗浄が開始される。

本発明の洗浄方法では、下記のように、ＲＯ膜装置の洗浄中に、次回以降のＲＯ膜の洗浄を十分にかつ効率的に行うための洗浄時間の基準を決めることができる。なお、本発明において「ＲＯ膜装置の洗浄」とは、ＲＯ膜装置のＲＯ膜の洗浄を意味し、「ＲＯ膜の洗浄」と同義である。

ＲＯ膜装置１０の洗浄をするには、仕切弁Ｖ１、圧力調整弁Ｖ２を閉じた状態にし、仕切弁Ｖ３、Ｖ４を開けた状態にする。洗浄をほぼ無圧状態（洗浄薬液が逆浸透膜を透過しない状態）で行うので、仕切弁Ｖ５は、開けた状態であっても、閉じた状態であってもよい。ここでは、仕切弁Ｖ５は閉じた状態にすることが好ましい。そして第１ポンプＰ１は停止状態にし、第２ポンプＰ２を稼働状態にする。
このような状態で、薬液タンク６１から洗浄薬液を薬液供給ライン６３及び原水供給ライン５５に通水し、ＲＯ膜装置のＲＯ膜に薬液を接触させる。そして、ＲＯ膜に接触させた薬液は濃縮水通水ライン４１から薬液循環ライン６２に通水して薬液タンク６１に戻す。

ＲＯ膜の洗浄において、膜閉塞物質の溶出はＲＯ膜と洗浄薬液との接触時間に依存し、通液速度は膜閉塞物質の溶出に対して支配的要素ではない。したがって、第２ポンプＰ２は常に稼働状態とする必要はない。例えば、薬液タンク６１、薬液供給ライン６３、原水供給ライン５５、ＲＯ膜装置１０、濃縮水通水ライン４１、及び薬液循環ライン６２で構成される洗浄薬液循環系（以下、単に「薬液循環系」ともいう。）を洗浄薬液で満たした後、洗浄中に第２ポンプＰ２を停止し、ＲＯ膜を洗浄薬液中に浸して静置したような状態としてもよい。例えば、膜閉塞物質濃度の測定に当たり、水質測定手段に薬液を送り込むときだけ、第２ポンプＰ２を稼働する形態としてもよい。
そして、薬液による洗浄が所定時間経過した時点（例えば、３０分、２時間、３時間、４時間、それ以降は２時間ごとに１２時間までの各時点）で、水質測定手段３１によって、薬液中の膜閉塞物質濃度を測定する。水質測定手段３１の具体例として、例えば、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のイオンクロマトグラフ分析装置、島津製作所社製の分光光度計などを用いることができる。これらの測定値から、ＲＯ膜と薬液との接触により薬液中に溶出した膜閉塞物質濃度の変化量を把握し、この変化量に基づいて、ＲＯ膜の性能を十分に回復するのに必要な洗浄時間を決定する。洗浄後、通常の被処理水の処理に戻すと、ＲＯ膜は経時的に膜閉塞を生じ、洗浄が必要になる。このときの洗浄は、上記で決定した洗浄時間に基づいて行う。つまり、初回、あるいは任意の時点におけるＲＯ膜の洗浄工程において、ＲＯ膜の洗浄を行いながら、次回以降のＲＯ膜の十分かつ効率的な洗浄のための必要時間を決定する。
本発明において「洗浄時間」とは、洗浄薬液とＲＯ膜全体とを接触させた時点から、洗浄薬液とＲＯ膜全体との接触が終了するまでの時間をいう。
また、被処理水中に存在する「膜閉塞物質」としては、懸濁物質、鉄、マンガン、アルミニウム、シリカ、硬度成分、有機物、微生物、微生物の代謝物等が挙げられる。

第１実施形態にける洗浄方法において、次回以降のＲＯ膜洗浄時間の基準は、次のようにして決定することができる。

［洗浄時間の決定方法］
洗浄開始後、所定経過時間ごとに測定した薬液中の膜閉塞物質濃度を測定する。
図１の水処理システムを用いてＲＯ膜を洗浄したときの、洗浄開始から３０分間、２時間、３時間、４時間、それ以降は２時間ごとに１２時間経過時までの各時点において、薬液中の膜閉塞物質濃度（質量濃度（ｍｇ／Ｌ））を測定した。このように、初回の洗浄を例えば１２時間という長時間かけて行うことによって、膜閉塞物質濃度の増加傾向の変化（後述する曲変点）を確実にかつ正確に把握して、次回以降の洗浄時間を決定することが可能になる。以下、膜閉塞の一例として、シリカによる膜閉塞について説明する。洗浄経過時間（経過時間ともいう）における測定した溶解シリカ濃度値をプロットしたグラフの一例を図２に示す。縦軸が薬液中の溶解シリカ濃度（ｍｇ／Ｌ）、横軸が洗浄経過時間（ｈ（時間））である。
このグラフを用いて、隣接する２点間を結ぶ直線の傾きが急激に変化する経過時間（この経過時間を便宜上、本発明では「曲変点」と称す。この曲変点はすなわち、ＲＯ膜からの膜閉塞物質溶出量の増加率が急激に低下する点である。また、この曲変点は、後述するように洗浄時間と同義である。この曲変点を「薬液中の膜閉塞物質濃度の曲変点」とも称す。）を、次回以降のＲＯ膜洗浄時の洗浄時間の基準とする。本発明において「次回以降の洗浄」とは、次回以降の少なくとも１回の洗浄を意味する。本発明において曲変点は、例えば次のように決定することができるが、曲変点の求め方は、本発明の効果を奏する範囲で目的に応じて適宜に設定することができる。結果、曲変点それ自体も、曲変点の決定方法に応じて変動し得るものである。

＜曲変点の決定方法＞
曲変点の決定方法の一例を説明する。
図２に示すように、最初の２つのプロット(洗浄開始から３０分間経過時のプロットと２時間経過時のプロット)を通る直線Ｌ１を引く。
また、隣接する各プロット間を直線でつなぐ。
洗浄開始から２時間以上経過後のある時点（経過時間Ａ、例えば経過時間４時間）における直線Ｌ１上の膜閉塞物質濃度値（ａ［ｍｇ／Ｌ〕）と、経過時間Ａにおける膜閉塞物質濃度値（ｂ［ｍｇ／Ｌ］）との差（［ａ－ｂ］［ｍｇ／Ｌ］）を求める。
経過時間Ａにおける膜閉塞物質濃度値（ｂ［ｍｇ／Ｌ］）と、最初のプロット（３０分経過時のプロット）における膜閉塞物質濃度値（ｃ［ｍｇ／Ｌ］）との差（［ｂ－ｃ］［ｍｇ／Ｌ］）を求める。
［（ａ－ｂ）／（ｂ－ｃ）］×１００％が、例えば２０％になる、洗浄開始からの経過時間Ａが曲変点になる。この曲変点を、膜閉塞を生じたＲＯ膜の性能を十分に回復するのに必要な洗浄時間Ｚであると決定する。したがって、次回以降の洗浄は、この決定された洗浄時間Ｚに基づいて行えば、ＲＯ膜の性能を十分に回復させることができる。
洗浄時間Ｚの決定における「［（ａ－ｂ）／（ｂ－ｃ）］×１００％」は、例えば、３～４０％の範囲で、目的に応じて適宜に設定することができ、好ましくは５～３５％、より好ましくは７～３０％、さらに好ましくは８～２５％の範囲で設定することができる。
また、上記以外の方法でも曲変点を求めることは可能であり、曲変点の決定は、当業者であれば適宜に行うことができる。

ここで、本発明の洗浄方法において、曲変点を次回の洗浄時間の基準とすることの利点を説明する。
図２に示されるように、上記洗浄時間Ｚでは、その後も膜閉塞物質の薬液中への溶出量は増加している。つまり、洗浄時間Ｚにおいて、ＲＯ膜には、まだ膜閉塞物質がある程度残留している状態にある。しかし、本発明者らが、ＲＯ膜装置の任意の操作圧における純水透過水量を指標にしてＲＯ膜の性能の回復状態（洗浄回復率）を検証したところ、後述の実施例（図７参照）で示すように、このように膜閉塞物質が一定量残留していても、ＲＯ膜の性能は十分に回復されていることがわかってきた。換言すれば、洗浄時間Ｚよりも長時間洗浄しても、ＲＯ膜性能の回復の状態は事実上変わらない。すなわち、薬液中に溶出した膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定することにより、膜閉塞を生じた分離膜の性能を十分に回復する必要するのに必要な時間（実質的な最短時間）を簡便に決定することができる。

上記の説明では、一例として、洗浄開始から３０分、２時間、３時間、４時間、それ以降は２時間ごとに１２時間経過までの各時点における膜閉塞物質濃度を測定してグラフ化し、洗浄時間Ｚを求める形態を説明したが、膜閉塞物質濃度の測定間隔は、これに限定されない。ただし、最初の測定は、薬液循環系が薬液で満たされた状態で行うこととし、この最初の測定時には、薬液循環系内においてＲＯ膜から溶出した膜閉塞物質濃度が略均一な状態にあることが好ましい。また、この最初の測定は、洗浄開始から１時間以内とすることが好ましい。薬液循環時、膜閉塞物質の溶解に伴い薬液のｐＨが変化することがある。十分な洗浄効果を得るため、あらかじめ設定されたｐＨになるよう、薬液を追加添加してもよい。
また、２回目以降の測定は、最初の測定後、例えば３０分～３時間間隔（好ましくは３０分～２．５時間、さらに好ましくは３０分～２時間）で行うことができる。２回目以降の測定間隔は、同じ時間でもよいし、異なってもよい。２回目以降の測定間隔をある程度短くすることにより、ＲＯ膜の性能を十分に回復するのに必要な洗浄時間（実質的な最短時間）を、より高精度に決定することができる。
また、上記の曲変点の決定における直線Ｌ１を、グラフ上の最初の３つのプロット（例えば、３０分間経過時のプロットと１時間経過時のプロットと２時間経過時のプロット)を結ぶ近似直線としたり、４つ以上のプロット（例えば、３０分間経過時のプロットと１時間経過時のプロットと１．５時間経過時のプロットと２時間経過時のプロット）を結ぶ近似直線としたりすることもできる。近似直線は、例えば最小二乗法を用いて引くことができる。要するに、本発明の効果を発現する曲変点を求めることができれば、その決定方法は特に制限されない。

上記の説明は薬液中の膜閉塞物質濃度の測定を間欠的に行うものであるが、薬液中の膜閉塞物質濃度は連続的に測定（モニタリング）してもよい。
この場合、例えば、洗浄開始から３０分経過時と２時間経過時のプロットを通る直線（もしくは、３０分経過時から２時間経過時までの連続的な測定値のプロットに基づく近似直線）を直線Ｌ１とする。
洗浄開始から２時間経過後のある時点（経過時間Ａ）における直線Ｌ１上の膜閉塞物質濃度値（ａ［ｍｇ／Ｌ］）と、経過時間Ａにおける膜閉塞物質濃度値（ｂ［ｍｇ／Ｌ］）との差（［ａ－ｂ］［ｍｇ／Ｌ］）を求める。
経過時間Ａにおける膜閉塞物質濃度値（ｂ［ｍｇ／Ｌ］）と、最初のプロット（３０分経過時のプロット）における膜閉塞物質濃度値（ｃ［ｍｇ／Ｌ］）との差（［ｂ－ｃ］［ｍｇ／Ｌ］）を求める。
［（ａ－ｂ）／（ｂ－ｃ）］×１００が、例えば２０％になる、洗浄開始からの経過時間Ａを、膜閉塞物質を生じたＲＯ膜の性能を十分に回復するのに必要な洗浄時間Ｚであると決定する。

本発明において、「決定した洗浄時間に基づいて」「分離膜の洗浄を行う」とは、決定した洗浄時間を基準にして洗浄時間を決定していれば、実際の洗浄時間は決定した洗浄時間と同じでなくてもよい。すなわち、決定した洗浄時間だけ分離膜を洗浄する形態の他、本発明の効果を損なわない範囲で、決定した洗浄時間よりも洗浄時間を短くしてもよく、逆に長くしてもよい。

ＲＯ膜装置１０のＲＯ膜の洗浄は、例えば、膜閉塞物質（スケール）が無機物のシリカ（二酸化ケイ素）を含む場合は、アルカリ性の薬液として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いることで、シリカを溶解させることができる。膜閉塞物質が炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）やフッ化カルシウム(ＣａＦ_２)、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、リン酸カルシウム（Ｃａ_３(ＰＯ_４)_２）を含む場合は、酸性の薬液として、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）等を用いることによって、Ｃａを溶解させることができる。膜閉塞物質が有機物の場合には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等を用いることが好ましい。膜閉塞物質が鉄やマンガンといった金属イオンを含む場合には、クエン酸、シュウ酸、塩酸、硫酸、硝酸等を用いることが好ましい。また、これら薬液に対して、酸化剤、界面活性剤、有機物分解酵素、キレート剤、スケール分散剤といった成分を添加してもよい。

上記薬液洗浄後は、仕切弁Ｖ１、圧力調整弁Ｖ２を開けた状態とし、仕切弁Ｖ３、Ｖ４を閉じた状態とする。
そして、原水タンク５１から被処理水を原水供給ライン５１に通水して、ＲＯ膜装置１０に供給する。ＲＯ膜装置１０によって被処理水を処理し、透過水を処理水通水ライン４２に通水するとともに、濃縮水を濃縮水通水ライン４１に通水する。このとき、被処理水やＲＯ処理水を低圧でＲＯ膜装置に通水して洗浄薬液を押し流す、いわゆるフラッシング工程を入れてもよい。

次に、本発明の洗浄方法の別の好ましい一実施形態（第２実施形態）を、図面を参照して説明する。
第２実施形態に係る洗浄方法は、膜分離装置の被処理水または濃縮水を通水するサブ膜分離装置の分離膜に付着した膜閉塞物質を、膜分離装置に模して洗浄する。このサブ膜分離装置の洗浄に用いた洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度の測定値に基づいて、膜分離装置の分離膜の洗浄時間を決定する。そして、決定した洗浄時間に基づいて膜分離装置を洗浄する。

以下に、第２実施形態に係る洗浄方法を実施するのに好適な水処理システムを、図３を参照して説明する。
図３に示すように、水処理システム１（１Ｂ）は、前述の第１実施形態の水処理システム１Ａ（図１参照）において、水質測定手段３１と水質測定ライン３２を配さず、濃縮水通水ライン４１から分岐するサブモジュール１０１を付加することが好ましい。第２実施形態では、サブモジュール１０１のサブＲＯ膜装置１１０の洗浄によって、ＲＯ膜装置１０の洗浄時間を決める。そのため、サブＲＯ膜装置１１０には、ＲＯ膜装置１０と同種のＲＯ膜を用いることが好ましい。

濃縮水通水ライン４１には、濃縮水通水ライン４１から分岐する薬液循環ライン６２とＲＯ膜装置１０の濃縮水側Ａｃとの間から分岐してサブＲＯ膜装置１１０の供給側ＳＡｓに接続される濃縮水供給ライン１５５が接続されることが好ましい。したがって、サブＲＯ膜装置１１０の供給側ＳＡｓに供給される濃縮水はサブＲＯ膜装置１１０の供給側ＳＡｓに圧力をかけて供給される。さらに、濃縮水供給ライン１５５には仕切弁Ｖ６が配されることが好ましい。

サブＲＯ膜装置１１０の濃縮水側ＳＡｃには、濃縮水通水ライン１４１が配される。濃縮水通水ライン１４１には、圧力調整弁Ｖ７が配されることが好ましい。圧力調整弁Ｖ７は、背圧弁を兼ねることができる。またサブＲＯ膜装置１１０の濃縮水側ＳＡｃとサブ薬液タンク１６１の受給側ＳＢｒとをつなぐ薬液循環ライン１６２が配される。この薬液循環ライン１６２は、サブＲＯ膜装置１１０の濃縮水側ＳＡｃに直接接続されてもよい。薬液循環ライン１６２には、仕切弁Ｖ８が配されることが好ましい。さらにサブ薬液タンク１６１の供給側ＳＢｓと、濃縮水供給ライン１５５の仕切弁Ｖ６とサブＲＯ膜装置１１０との間には接続される薬液供給ライン１６３が配される。薬液供給ライン１６３には、サブ薬液タンク１６１側より順に、第３ポンプＰ３、仕切弁Ｖ９が配されることが好ましい。薬液循環ライン１６２の分岐点Ｂ１とサブＲＯ膜装置１１０の濃縮水側ＳＡｃとの間の濃縮水通水ライン１４１には、水質測定手段１３１に接続される水質測定ライン１３２が接続されることが好ましい。
またサブＲＯ膜装置１１０の透過水側ＳＡｔには処理水通水ライン１４２が接続されることが好ましい。処理水通水ライン１４２には、仕切弁Ｖ１０が配されることが好ましい。

上記水処理システム１Ｂによって被処理水を処理するには、仕切弁Ｖ１、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ１０を開けた状態とし、仕切弁Ｖ３、Ｖ４、Ｖ８、Ｖ９を閉じた状態とする。圧力調整弁Ｖ２、Ｖ７は、背圧弁としての機能が有効な状態になるように、弁の開度が調整されることが好ましい。第１ポンプＰ１は稼働状態とし、第２ポンプＰ２、第３ポンプＰ３は停止状態とする。
このようにして、原水タンク５１から被処理水を原水供給ライン５５に通水して、ＲＯ膜装置１０に供給する。ＲＯ膜装置１０によって被処理水を処理し、透過水を処理水通水ライン４２に通水するとともに、濃縮水を濃縮水通水ライン４１に通水する。その際、濃縮水通水ライン４１から濃縮水をサブモジュール１０１に通水する。濃縮水の一部は濃縮水通水ライン４１から濃縮水供給ライン１５５に通水され、サブＲＯ膜装置１１０に供給される。サブＲＯ膜装置の透過水は処理水通水ライン１４２に通水され、濃縮水は濃縮水通水ライン１４１に通水される。サブＲＯ膜装置１１０には水処理システム１Ｂでもっとも不純物の多い水が通水されるため、ＲＯ膜装置１０よりも膜閉塞の負荷は高くなる。

ＲＯ膜装置１０に被処理水を通水した状態で、サブＲＯ膜装置１１０の洗浄を実施する。
具体的には、仕切弁Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９を開けた状態にし、仕切弁Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、圧力調整弁Ｖ７を閉じた状態にする。このようにして、ＲＯ膜装置１０の濃縮水がサブモジュール１０１に通水されないようにして、サブモジュール１０１の洗浄を行う。このサブモジュール１０１の洗浄の際、薬液はサブＲＯ膜装置１１０のＲＯ膜をほとんど透過しないため、仕切弁Ｖ１０は、開けた状態であっても、閉じた状態であってもよいが、仕切弁Ｖ１０は閉じた状態にすることが好ましい。圧力調整弁Ｖ２は、背圧弁としての機能が有効な状態になるように、弁の開度が調整されることが好ましい。第１ポンプＰ１、第３ポンプＰ３は稼働状態とし、第２ポンプＰ２は停止状態とする。

このようにして、原水タンク５１から被処理水を原水供給ライン５１に通水し、ＲＯ膜装置１０に供給して被処理水を処理し、透過水を処理水通水ライン４２に通水するとともに、濃縮水を濃縮水通水ライン４１に通水する。その際、サブモジュール１０１では、サブＲＯ膜装置１１０の洗浄を行う。すなわち、サブ薬液タンク１６１の薬液を薬液供給ライン１６３、濃縮水供給ライン１５５に通水して、サブＲＯ膜装置１１０に供給する。そして、サブＲＯ膜装置１１０のＲＯ膜に薬液を接触させて、ＲＯ膜を洗浄する。洗浄した後の薬液は濃縮水通水ライン１４１、薬液循環ライン１６２に通水され、サブ薬液タンク１６１に戻される。

サブモジュール１０１によるサブＲＯ膜装置１１０の洗浄において、上述した第１実施形態の洗浄時間の決定方法に従って洗浄時間を決定する。そして、この洗浄時間を、ＲＯ膜装置１０を洗浄するときの洗浄時間とする。ＲＯ膜装置１０の洗浄方法は、第１実施形態と同様である。
サブＲＯ膜装置１１０のＲＯ膜（サブＲＯ膜）の閉塞は、ＲＯ膜装置１０のＲＯ膜の閉塞よりも早いため、サブＲＯ膜装置１１０で決定された洗浄時間に基づきＲＯ膜装置１０を洗浄することにより、ＲＯ膜装置１０のＲＯ膜を十分に、より確実に、かつ短時間で洗浄することができる。
ＲＯ膜装置１０の洗浄は、サブモジュール１０１で洗浄時間を決定してから、数日以内、好ましくは１日～１５日以内、より好ましくは１日～１０日以内で実施するのが望ましい。

なお、図３の形態の変形例として、サブモジュール１０１に、ＲＯ膜装置１０の濃縮水ではなく、ＲＯ膜装置１０の被処理水を供給する形態とすることもできる。つまり、ＲＯ膜装置１０とサブＲＯ膜装置１１０の両装置が、ともに被処理水を処理する形態とすることもできる。この場合、サブモジュール１０１を用いたＲＯ膜装置１０の洗浄は、ＲＯ膜装置１０の洗浄を、より模したものとなる。この変形例において、被処理水をサブモジュール１０１に供給する配管、仕切弁等の構成は、目的に応じて適宜に設計すればよい。

次に、本発明に係る別の膜分離装置の洗浄方法の好ましいさらに別の実施形態（第３実施形態）を、図面を参照して具体的に説明する。
第３実施形態の膜分離装置の洗浄方法では、洗浄後の薬液中の膜閉塞物質の濃度とともに、膜閉塞物質の種類も判別する。そして、薬液中の膜閉塞物質の濃度変化に基づいて次回以降の膜分離装置の洗浄時間を決定し、さらに洗浄に用いる薬液の通水方向も決定する。

以下に、第３実施形態の膜分離装置の洗浄方法の行うのに好適な膜分離装置を含む水処理システムについて、図４を参照して具体的に説明する。
図４に示すように、水処理システム１（１Ｃ）は、前述の第１実施形態の水処理システム１Ａにおいて、原水供給ライン５５の仕切弁Ｖ１とＲＯ膜装置１０との間から薬液循環ライン（第１薬液循環ライン）６２に通水する第２薬液循環ライン６４が配されることが好ましい。また薬液供給ライン（第１薬液供給ライン）６３の、第２ポンプＰ２と仕切弁Ｖ４との間から、濃縮水通水ライン４１へと接続する第２薬液供給ライン６５が配されることが好ましい。第２薬液供給ライン６５には、仕切弁Ｖ１１が配されることが好ましく、第２薬液循環ライン６４には仕切弁Ｖ１２が配されることが好ましい。
この水処理システム１ＣのＲＯ膜装置１０は、複数段のバンク（図示せず）で構成される。

上記水処理システム１Ｃにおいて、被処理水を処理するには、前述の第１実施形態と同様に弁操作及びポンプ稼働を行う。そして所定時間、被処理水をＲＯ膜装置１０に通水した後、ＲＯ膜装置１０の洗浄を行うことが好ましい。洗浄は以下のように行う。その際、洗浄後の薬液について膜閉塞物質の種類と濃度変化を測定する。

例えば、薬液中に溶出した膜閉塞物質の中に、無機物が多く、有機物がそれより少ない場合には、ＲＯ膜装置１０の洗浄は、被処理水を処理する際の通水方向とは逆方向の通水により行うことが好ましい。すなわち、次のような弁操作及びポンプ稼働を行うことが好ましい。
仕切弁Ｖ１１、Ｖ１２を開けた状態とし、仕切弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４を閉じた状態とする。また、圧力調整弁Ｖ２は閉じた状態にする。洗浄をほぼ無圧状態（洗浄薬液が逆浸透膜をほとんど透過しない状態）で行うため、圧力調整弁Ｖ５は、開けた状態であっても、閉じた状態であってもよいが、閉じることが好ましい。そして第１ポンプＰ１の稼働は停止状態とし、第２ポンプＰ２を稼働状態とする。

このような状態で、薬液タンク６１内の洗浄薬液を薬液供給ライン６３から第２薬液供給ライン６５に通液する。そして濃縮水通水ライン４１を通液して、複数段のバンクで構成される最後段のバンクのＲＯ膜の濃縮水側から洗浄薬液を供給することにより、洗浄薬液は最後段バンクの供給側へと通液される。さらにその前段側のバンクのＲＯ膜の濃縮水側へと順次に通液させることができる。最終的に、最前段のバンクの濃縮側からその供給側へと洗浄薬液を通液させることができる。
このようにして、各バンクのＲＯ膜に洗浄薬液を接触させ、膜閉塞物質を溶出させる。その後、洗浄薬液は、原水供給ライン５５から第２薬液循環ライン６４、第１薬液循環ライン６２を通って薬液タンク６１に戻されることが好ましい。洗浄時には、第２ポンプＰ２を稼働状態とするが、洗浄薬液がＲＯ膜装置１０のＲＯ膜を透過しない程度の供給圧力にて稼働することが好ましい。

ＲＯ膜を閉塞させた膜閉塞物質はシリカ等の無機物が主体の場合、膜閉塞は、後段側のバンクにおいてより顕在化する。したがって、上記のように、最後段のバンク側から新しい洗浄薬液を供給することにより、膜閉塞をより効率的に回復させることができる。

また、膜閉塞物質が有機物の場合には、第１実施形態と同様に洗浄薬液を通液して洗浄を行えばよい。有機物は前段側のバンクに蓄積しやすいからである。この場合、仕切弁Ｖ３、Ｖ４を開けた状態にして、仕切弁Ｖ１、Ｖ１１、Ｖ１２、圧力調整弁Ｖ２を閉じた状態にすればよい。そして、第１実施形態と同様に、洗浄薬液をＲＯ膜装置１０に向けて通液すればよい。

洗浄時間は、第１実施形態と同様にして決定することができる。また、第２実施形態のように、水処理システム１Ｃのようにサブシステム１０１を設けることもでき、この場合には、第２実施形態において説明した形態に準じて、洗浄時間を決定することができる。
上記水処理システム１Ｃでは、ラインを切り替えることによって洗浄薬液のＲＯ膜装置への通液方向を変更する形態を説明したが、ポンプサプライラインがビニルチューブのような軟質材料の場合には、第２ポンプＰ２の繋ぎこみ先を原水供給ライン５５又は濃縮水通水ライン４１に変更することでも対応できる。

第３実施形態では、ＲＯ膜装置１０に対して一方向から洗浄薬液を通液した後、その逆方向からの通液によりさらにＲＯ膜装置１０を洗浄することもできる。この場合、トータルの洗浄時間を、上記の決定された洗浄時間に基づくものとする。

次に、本発明に係る別の膜分離装置の洗浄方法のさらに別の好ましい実施形態（第４実施形態）を、図面を参照して具体的に説明する。
第４実施形態の膜分離装置の洗浄方法では、分離膜を透過した透過水（処理水）と洗浄薬原液とを混合して得た薬液を用いて、これを用いて分離膜の洗浄を行い、洗浄後の薬液を系外に排出する。膜分離装置の洗浄時間は、前述の第１実施形態で説明した決定方法を適用することができる。

以下に、第４実施形態の膜分離装置の洗浄方法を行うのに好適な膜分離装置を含む水処理システムについて、図５を参照して具体的に説明する。
図５に示すように、水処理システム１（１Ｄ）は、前述の第１実施形態の水処理システム１Ａにおいて、薬液循環ライン６２を用いず、処理水通水ライン４２に、処理水タンク２１より下流側に第３ポンプＰ３、仕切弁Ｖ１３を配する、そして、第３ポンプＰ３と仕切弁Ｖ１３との間の処理水通水ライン４２から、原水供給ライン５５に接続するように透過水供給ライン４３を配したものである。透過水供給ライン４３の原水供給ライン５５への接続は、仕切弁Ｖ１からＲＯ膜装置１０の間の原水供給ライン５５であれば、どの位置であってもよく、薬液供給ライン６３と合流点Ｃ１で合流してもよい。また、水質測定手段３１に接続される水質測定ライン３２は濃縮水通水ライン４１に接続されることが好ましい。

上記水処理システム１Ｄにおいて、ＲＯ膜装置１０の洗浄をするには、以下のような弁操作及びポンプ稼働を行うことが好ましい。すなわち、圧力調整弁Ｖ２、仕切弁Ｖ１４を開けた状態にして、仕切弁Ｖ１、仕切弁Ｖ１３を閉じた状態にする。仕切弁Ｖ５は、開けた状態であっても、閉じた状態であってもよく、閉じることが好ましい。そして第１ポンプＰ１の稼働は停止し、第２ポンプＰ２及び第３ポンプＰ３を稼働する。
洗浄時間は、後述するように、前述の第１実施形態にて説明した洗浄時間の決定方法によって決定することができ、この決定した洗浄時間を指標にしてＲＯ膜装置１０の洗浄が行われる。
水処理システム１ＤのＲＯ膜装置１０の洗浄では、第３ポンプＰ３を稼働して、処理水タンク２１に貯液されている処理水を無圧で原水供給ライン５５に供給する。このとき薬注ポンプである第２ポンプＰ２を稼働し、薬液タンク６１から洗浄薬原液を原水供給ライン５５に供給する。ここで、洗浄薬原液と透過水とを混合して洗浄薬液とし、この洗浄薬液がＲＯ膜装置１０に供給される。その際、洗浄薬原液と透過水との混合比を調整することによって、洗浄薬液中の薬品濃度を調整することができる。ＲＯ膜装置１０を通った洗浄薬液は、そのまま濃縮水通水ライン４１からブローされる。
所定時間、第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３を稼働状態としてから、第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３の稼働停止状態にし、圧力調整弁Ｖ２、仕切弁Ｖ１４を閉じる。この操作によって、洗浄薬液でＲＯ膜装置１０のＲＯ膜を浸漬洗浄することもできる。

上記水処理システム１ＤのＲＯ膜洗浄では、洗浄薬液を循環させない、いわゆるワンパス洗浄である。
ワンパス洗浄の洗浄時間は、前述の第１実施形態にて説明した洗浄時間の決定方法と同様にして決定されることが好ましい。この洗浄時間を決定するには、先ず、薬液タンク６１から洗浄薬液を薬液供給ライン６３及び原水供給ライン５５に通水し、ＲＯ膜装置のＲＯ膜に薬液を接触させる。そして、薬液による洗浄が所定時間経過した時点（例えば、洗浄開始から３０分、２時間、３時間、４時間、それ以降は２時間ごとに１２時間経過までの各時点）で、水質測定手段３１によって、薬液中の膜閉塞物質濃度を測定する。これらの測定値から、ＲＯ膜と薬液との接触により薬液中に溶出した膜閉塞物質濃度の変化量を把握し、この変化量に基づいて、ＲＯ膜の性能を十分に回復するのに必要な洗浄時間を決定する。図示していないが、第１実施形態と同様にして薬液循環ラインを設けて、上記ワンパス洗浄の洗浄時間を決定する際に用いた薬液を薬液タンク６１に戻す形態とすることができる。

次に、本発明に係る別の膜分離装置の洗浄方法の好ましいさらに別の実施形態（第５実施形態）を、図面を参照して具体的に説明する。
第５実施形態の膜分離装置の洗浄方法では、膜分離装置の透過水に洗浄薬液を注入して得た洗浄薬液を用いて、複数段のバンクで構成される膜分離装置の後段側バンクの分離膜から前段側バンクの分離膜にかけて順に洗浄を行う。この洗浄は、第１実施形態と同様に、その前の洗浄工程において決定された洗浄時間に基づいて行う。洗浄後の薬液は膜分離装置の系外に排出する。

以下に、第５実施形態の膜分離装置の洗浄方法の行うのに好適な膜分離装置を含む水処理システムについて、図６を参照して具体的に説明する。
図６に示すように、水処理システム１（１Ｅ）は、前述の第４実施形態の水処理システム１Ｄにおいて、第２薬液供給ライン６５、透過水供給ライン４４、ブローライン４５が付加されている。第２薬液供給ライン６５は、第２ポンプＰ２と仕切弁Ｖ１８との間の薬液供給ライン６３から分岐して、ＲＯ膜装置１０と圧力調整弁Ｖ２との間の濃縮水通水ライン４１に接続していることが好ましい。第２薬液供給ライン６５の濃縮水通水ライン４１への接続は、ＲＯ膜装置１０から仕切弁Ｖ２の間の濃縮水通水ライン４１であれば、どの位置であってもよく、透過水供給ライン４４と合流点Ｃ２で合流してもよい。第２薬液供給ライン６５には仕切弁Ｖ１７が配されていることが好ましい。透過水供給ライン４４は濃縮水通水ライン４１に合流する。透過水供給ライン４４には、仕切弁Ｖ１５が配されていることが好ましい。また、ブローライン４５は、透過水供給ライン４３から系外に向かって接続されている。ブローライン４５には仕切弁Ｖ１６が配されていることが好ましい。

上記水処理システム１ＥのＲＯ膜装置１０の洗浄をするには、以下のような弁操作及びポンプ稼働を行うことが好ましい。すなわち、仕切弁Ｖ１５～Ｖ１７を開けた状態にし、仕切弁Ｖ１、圧力調整弁Ｖ２、仕切弁Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ１８を閉じた状態にする。そして第１ポンプＰ１は停止状態にし、第２ポンプＰ２及び第３ポンプＰ３を稼働状態にする。
すなわち、第３ポンプＰ３を稼働状態にして、処理水タンク２１に貯液されている処理水を無圧でＲＯ膜装置１０に供給する。このとき薬注ポンプである第２ポンプＰ２を稼働状態にし、洗浄薬原液を濃縮水通水ライン４１に供給する。濃度調整された薬液がＲＯ膜装置１０の最後段のバンクの濃縮側に供給される。ＲＯ膜装置１０を通った薬液は、そのまま、ブローライン４５を通じてブローされる。

上記水処理システム１ＥのＲＯ膜洗浄では、洗浄薬液を循環させない、いわゆるワンパス洗浄である。このワンパス洗浄の洗浄時間は、前述の第１実施形態ないし第４実施形態にて説明した洗浄時間の決定方法によって決定することができる。

上記第５実施形態の水処理システム１Ｅでは、濃縮水通水ライン４１内にてＲＯ膜装置１０の透過水と洗浄薬原液とを混合して薬液として用いる。得られた薬液は濃縮水通水ライン４１を通液し、複数段のバンクで構成される最後段のバンクの濃縮側へと供給され、第３実施形態と同様にして、最終的に、最前段のバンクの濃縮側からその供給側へと薬液を通液させることができる。
洗浄後の洗浄薬液は、原水供給ライン５５から透過水供給ライン４３、次いでブローライン４５に通水されてブローされる。洗浄時には、第２ポンプＰ２を稼働状態とするが、洗浄薬液がＲＯ膜装置１０のＲＯ膜を透過しない程度の供給圧力にて稼働することが好ましい。

水処理システム１Ｅでは、膜閉塞物質の種類に応じて、好適な洗浄方法を選択することができる。つまり、無機物が多い膜閉塞物質の場合には、水処理システム１Ｅの構成が有効である。一方、有機物が多い膜閉塞物質の場合には、第４実施形態の水処理システム１Ｄの構成が有効である。
このようにして、無機物の膜閉塞物質や有機物の膜閉塞物質を効率よく洗浄して、ＲＯ膜から除去することが可能になる。
なお、弁操作やポンプ稼働によって、無機物の洗浄後に有機物の洗浄を行ってもよく、逆に、有機物の洗浄後に無機物の洗浄を行ってもよい。

上記水処理システム１Ｅでは、ラインを切り替えることによって洗浄薬液の供給方法を変更していたが、ポンプサプライラインがビニルチューブのような軟質材料の場合には、第２ポンプＰ２の繋ぎこみ先を原水供給ライン５５又は濃縮水通水ライン４１に変更することでも対応できる。

上述した各水処理システムは、本発明の洗浄方法を実施可能に組み込んだ本発明の水処理システムの一例である。本発明の水処理システムは、通常使用時（被処理水の処理時）においては、本発明の効果を損なわない範囲で、一般的な水処理システムの種々の構成を適用することができる。例えば、被処理水の前処理システムを有してもよく、また、サブシステムを繋げて超純水製造装置の形態とすることもできる。

すなわち、本発明の水処理システムは、
被処理水を処理する膜分離装置と、
洗浄薬液を前記膜分離装置に供給して分離膜と接触させる洗浄薬液供給部と、
前記分離膜に接触させた洗浄薬液中の膜閉塞物質の濃度を測定する測定部と、
前記測定部によって測定した前記膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、該洗浄時間を前記洗浄薬液供給部に指示する制御部と、を含む。

本発明の上記水処理システムの構成と、第１～第５実施形態の構成との関係を以下に示す。
水処理システム１Ａ、１Ｂにおいて、洗浄薬液供給部は、薬液タンク６１、薬液循環ライン６２、薬液供給ライン６３、原水供給ライン５５、濃縮水通水ライン４１、第２ポンプＰ２、仕切弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、圧力調整弁Ｖ２によって構成されている。
水処理システム１Ｃにおいて、洗浄薬液供給部は、薬液タンク６１、第１薬液循環ライン６２、第１薬液供給ライン６３、第２薬液循環ライン６４、第２薬液供給ライン６５、原水供給ライン５５、濃縮水通水ライン４１、第２ポンプＰ２、仕切弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ１１、Ｖ１２、圧力調整弁Ｖ２によって構成されている。
水処理システム１Ｄにおいて、洗浄薬液供給部は、薬液タンク６１、薬液供給ライン６３、原水供給ライン５５、濃縮水通水ライン４１、処理水通水ライン４２、透過水供給ライン４３、処理水タンク２１、第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３、仕切弁Ｖ１、Ｖ１３、Ｖ１４、圧力調整弁Ｖ２によって構成されている。
水処理システム１Ｅにおいて、洗浄薬液供給部は、薬液タンク６１、第１薬液供給ライン６３、第２薬液循環ライン４４、第２薬液供給ライン６５、原水供給ライン５５、濃縮水通水ライン４１、処理水通水ライン４２、透過水供給ライン４３、処理水タンク２１、第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３、仕切弁Ｖ１、Ｖ１３～Ｖ１８、圧力調整弁Ｖ２によって構成されている。

測定部は、上記第１、第２実施形態で説明した水質測定手段３１である。
制御部（図示せず）は、水質測定手段３１で取得した測定値に基づいて、上記洗浄時間の決定方法を実施し、その洗浄時間を洗浄薬液供給部に指示して、指示した洗浄時間で洗浄を実施させるものである。

本発明の水処理システムにおいて、分離膜は通常はＲＯ膜である。すなわち、膜分離装置は通常はＲＯ膜装置である。ＲＯ膜装置はバンク構成が１段であっても、１段目のバンクで得られたＲＯ濃縮水を次段のバンクに供給するような、多段式であってもよい。また、バンクには並列に配置された複数のベッセルを備えることが好ましい。さらにベッセルには複数のエレメントを備えることが好ましい。

本発明の水処理システムに用いられるＲＯ膜装置に使用されるＲＯ膜は、使用用途や被処理水水質、求められる透過水水質、回収率等によって適宜に選定することができ、極超低圧型、超低圧型、低圧型、中圧型、高圧型のいずれのＲＯ膜であってもよい。ＲＯ膜としては、芳香族ポリアミドを構成材料としたスパイラル型逆浸透膜が好ましい。
低圧～超低圧型ＲＯ膜として、例えば、日東電工社製ＥＳシリーズ（ＥＳ１５－Ｄ８、ＥＳ２０－Ｕ８）（商品名）、ＨＹＤＲＡＮＡＵＴＩＣＳ社製ＥＳＰＡシリーズ（ＥＳＰＡＢ、ＥＳＰＡ２、ＥＳＰＡ２－ＬＤ－ＭＡＸ）（商品名）、ＣＰＡシリーズ（ＣＰＡ５－ＭＡＸ、ＣＰＡ７－ＬＤ）（商品名）、東レ社製ＴＭＧシリーズ（ＴＭＧ２０－４００、ＴＭＧ２０Ｄ－４４０）（商品名）、ＴＭ７００シリーズ（ＴＭ７２０－４４０、ＴＭ７２０Ｄ－４４０）（商品名）、ダウケミカル社製ＢＷシリーズ（ＢＷ３０ＨＲ、ＢＷ３０ＸＦＲ－４００／３４ｉ）、ＳＧシリーズ（ＳＧ３０ＬＥ－４４０、ＳＧ３０－４００）、ＦＯＲＴＩＬＩＦＥ（登録商標）ＣＲ１００などが挙げられる。
高圧型ＲＯ膜としては、例えば、ＨＹＤＲＡＮＡＵＴＩＣＳ社製ＳＷＣシリーズ（ＳＷＣ４、ＳＷＣ５、ＳＷＣ６）（商品名）、東レ社製ＴＭ８００シリーズ（ＴＭ８２０Ｖ、ＴＭ８２０Ｍ）（商品名）、ダウケミカル社製ＳＷシリーズ（ＳＷ３０ＨＲＬＥ、ＳＷ３０ＵＬＥ）（商品名）などを挙げることができる。

本発明の水処理システムは、純水を製造する純水製造システム、工場からの排水や下水処理水を処理する排水回収システム、原水を減容化するための膜濃縮システムとして好適に用いることができる。特に、被処理水が排水である排水回収システムは、頻繁な洗浄が必要であることが多く、本発明を好適に用いることができる。

［実験例１］
以下に、本発明の分離膜の洗浄方法によって求めた洗浄時間が十分な洗浄が行える洗浄時間であることを実証する。
＜実験方法＞
導電率１６８０μＳ／ｃｍ、ｐＨ＝７．５、Ｃａ＝１３ｐｐｍ、イオン状シリカ４１ｐｐｍ、アルミニウム０．１ｐｐｍ、ＴＯＣ４．１ｐｐｍである下水２次処理水を原水とし、前処理として除濁膜による濁質除去を実施した。その後、図１に示した実施形態の水処理システム１Ａを用いて、前処理を行った被処理水をＲＯ膜装置に通水した。回収率は５５％で運転を行った。ＲＯ膜は、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ製ＬＦＣ３－４０４０を用いた。運転時間約１５００ｈ（時間）経過後のＲＯ膜に対して、水酸化ナトリウムを用いてｐＨ＝１２に調整した洗浄液を接触させる薬品洗浄を実施した。所定の時間の薬品洗浄を実施後、洗浄廃液中の溶解シリカ濃度を、モリブデン青吸光光度法によって分析した。洗浄に供した薬液量は、同一とし、洗浄時間ごとの溶解シリカ濃度をプロットした。その結果を図２に示した。さらに、薬品洗浄前、および各洗浄時間の薬品洗浄終了後、原水タンク５１内の液を純水に置換したのち、ＲＯ装置１０に通水した。操作圧を第１ポンプＰ１の出力および圧力調整弁（背圧弁）Ｖ２の開度調整により、ＲＯ装置１０への供給圧力を０．７５ＭＰａに調整し、そのときの純水透過流量を測定した。純水には、電気抵抗率１ＭΩ・ｃｍの純水を用いた。そして得られた純水透過水量と、新品膜の純水透過水量の比より、以下の式より洗浄回復率を算出した。洗浄回収率は下記式によって求めた。
洗浄回復率％＝
１００×（洗浄前又は各洗浄時間における透過水量）／（新品膜の透過水量）

詳細な手順として、まず、運転時間約１５００ｈ（時間）経過後のＲＯ膜の純水透過水量を測定し、洗浄前の洗浄回復率を算出した。その後、ｐＨ＝１２に調整したアルカリ洗浄液を用いて、ＲＯ膜装置１０と薬液タンク６１とを薬液循環ライン６２、薬液供給ライン６３等によってつなぐ循環系にアルカリ洗浄液を流通させて循環系内の純水をアルカリ洗浄液によって置換した。そして循環系をアルカリ洗浄液にて満たした状態でアルカリ洗浄（アルカリ洗浄液への浸漬）を３０分間実施し、循環系内の洗浄廃液中の溶解シリカ濃度を水質測定手段３１により測定した。この測定値（Ａ）を、洗浄時間３０分後の溶解シリカ濃度としてプロットした。
その後、上述の通りに純水透過水量を計測した。
次いで、上記と同様にして循環系内の純水をアルカリ洗浄液によって置換し、循環系をアルカリ洗浄液にて満たした状態でアルカリ洗浄（アルカリ洗浄液への浸漬）を９０分間実施した。その後、循環系内の洗浄廃液中の溶解シリカ濃度を水質測定手段３１により測定した。この測定値（Ｂ）と上記測定値（Ａ）の合算値を、アルカリ洗浄２ｈ（時間）後の溶解シリカ濃度としてプロットした。以下、同様の手順で、アルカリ洗浄を計１２ｈ（時間）まで行い、各洗浄時間における洗浄廃液中の溶解シリカ濃度を分析してプロットした。図２に示すように、洗浄時間が１０時間を超えてもなお、溶解シリカ濃度が上昇していることがわかった。

アルカリ洗浄を行った際の、洗浄経過時間に対する溶解シリカ濃度と洗浄回復率を測定・算出し、図２および図７に示した。

［結果］
図２に示す通り、溶解シリカ濃度は４ｈ（時間）の時点で曲変点が確認された。また、図７に示す通り、４ｈにおける洗浄回復率は、９５％強であった。洗浄時間２ｈ洗浄を実施した場合、９０％程度の洗浄回復率であり、洗浄回復率が十分ではなかった。また、１２ｈ洗浄を実施した場合、洗浄回復率は４ｈと変わらなかった。つまり、本実施例では透過水量を十分に回復させるための洗浄時間は曲変点である４時間で足り、透過水量の回復のために４時間を越える長時間の洗浄（例えば、図２の溶解シリカ濃度プロファイルに基づく１２ｈの洗浄）は不要であることがわかった。
このように、曲変点を指標とすることにより、十分な洗浄回復率を達成する必要最小限の洗浄時間を決定でき、分離膜の洗浄工程を効率化できることがわかった。

１、１Ａ～１Ｅ 水処理システム
１０ 逆浸透膜装置（ＲＯ膜装置）
２１ 処理水タンク
３１、１３１ 水質測定手段
３２、１３２ 水質測定ライン
４１ 濃縮水通水ライン
４２ 処理水通水ライン
４３、４４透過水供給ライン
４５ ブローライン
５１ 原水タンク
５３ タンク供給ライン
５５ 原水供給ライン
６１ 薬液タンク
６２ 薬液循環ライン（第１薬液循環ライン）
６３ 薬液供給ライン（第１薬液供給ライン）
６４ 第２薬液循環ライン
６５ 第２薬液供給ライン
１０１ サブモジュール
１１０ サブＲＯ膜装置
１４１ 濃縮水通水ライン
１５５ 濃縮水供給ライン
１６１ サブ薬液タンク
１６２ 薬液循環ライン
１６３ 薬液供給ライン
Ａｓ、ＳＡｓ 供給側
Ａｃ、ＳＡｃ 濃縮水側
Ａｔ、ＳＡｔ 透過水側
Ｂ１ 分岐点
Ｃ１、Ｃ２ 合流点
Ｐ１ 第１ポンプ
Ｐ２ 第２ポンプ
Ｐ３ 第３ポンプ
Ｖ１、Ｖ３～Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１８ 仕切弁
Ｖ２、Ｖ７ 圧力調整弁

Claims (10)

1. 分離膜を有する膜分離装置を用いた水処理システムの前記分離膜と洗浄薬液とを接触させることを含む分離膜の洗浄方法であって、
   前記接触により前記洗浄薬液中に溶出してくる膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、次回以降の前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行うことを含む、分離膜の洗浄方法。
2. 前記洗浄時間を、前記の分離膜と洗浄薬液との接触後における前記洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度の曲変点とする、請求項１に記載の分離膜の洗浄方法。
3. 前記分離膜の初回の洗浄を、前記曲変点となる洗浄時間以降も継続して行い、次回以降の前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行う、請求項２に記載の分離膜の洗浄方法。
4. 前記分離膜と洗浄薬液との接触を、該分離膜への洗浄薬液の通液により行い、前記の洗浄薬液中に溶出した膜閉塞物質の種類に応じて、次回以降の前記分離膜の洗浄における洗浄薬液の通液方向を決定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の分離膜の洗浄方法。
5. 分離膜を有する膜分離装置を用いた水処理システムの前記分離膜と洗浄薬液とを接触させることを含む分離膜の洗浄方法であって、
   被処理水または前記分離膜の濃縮水が通水されるサブ分離膜と前記洗浄薬液とを接触させ、該洗浄薬液中に溶出してくる膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、前記分離膜の洗浄を、前記の決定した洗浄時間に基づいて行うことを含む、分離膜の洗浄方法。
6. 前記洗浄時間を、前記のサブ分離膜と洗浄薬液との接触後における前記洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度の曲変点とする、請求項５に記載の分離膜の洗浄方法。
7. 前記分離膜と洗浄薬液との接触を、該分離膜への洗浄薬液の通液により行い、前記のサブ分離膜から洗浄薬液中に溶出した膜閉塞物質の種類に応じて、分離膜の洗浄における洗浄薬液の通液方向を決定する、請求項５又は６に記載の分離膜の洗浄方法。
8. 前記被処理水を前記分離膜に通液して得た透過水と洗浄薬原液との混合液を前記洗浄薬液として用いて、該洗浄薬液を前記分離膜に通液し、通液後の洗浄薬液を排出する請求項１～７のいずれか１項に記載の分離膜の洗浄方法。
9. 前記分離膜の透過水と洗浄薬原液とを混合して調製される洗浄薬液を用いて、複数段のバンクで構成される前記膜分離装置の最後段バンクの分離膜からその前段側バンクの分離膜へと洗浄薬液を通液し、前記洗浄時間に基づいて洗浄を行い、洗浄後の洗浄薬液を膜分離装置の系外に排出する請求項１～８のいずれか１項に記載の分離膜の洗浄方法。
10. 被処理水を処理する膜分離装置と、
    洗浄薬液を前記膜分離装置に供給して分離膜に接触させる洗浄薬液供給部と、
    前記分離膜に接触させた洗浄薬液中の膜閉塞物質濃度を測定する測定部と、
    前記測定部によって測定した前記膜閉塞物質濃度の変化量を指標に洗浄時間を決定し、該洗浄時間を前記洗浄薬液供給部に指示する制御部と、を含む水処理システム。

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