JP5656718B2 - 逆浸透膜淡水化装置及びこの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、淡水化装置の運転中に、淡水の性質を安価に計測することができる逆浸透膜淡水化装置及びこの検査方法に関する。

逆浸透膜を用いた淡水化装置では、螺旋状に巻かれた逆浸透膜エレメントが経年的にあるいは突発的(例えば塩素流入等で）に劣化し、膜面へのスケールや異物の付着、膜材質の劣化により、生産水質が低下あるいは生産水量が低下するという問題がある。生産水質あるいは生産水量を維持するために、性能が劣化した逆浸透膜エレメントのみを交換できることが望ましい。
しかし、複数の逆浸透膜エレメントを直列に収容している圧力容器に収容したまま生産水質や生産水量を逆浸透膜エレメント毎に測定することは困難であった。

そこで、特許文献１には、流量および電気伝導度の一体化センサを逆浸透膜（ＲＯ）ユニットの運転中の個々の逆浸透膜エレメントの浸透管に挿入し、性能の劣化した逆浸透膜エレメントを検出する装置が提案されている。

特表２００９−５３００８２号公報

しかし、特許文献１に開示の発明の場合には、圧力容器内の各逆浸透膜エレメントの位置に一体化センサを移動させて流量および電気伝導度を計測する必要がある。そのため、圧力容器に収容されている逆浸透膜エレメントが多量にある場合には、計測に時間を要し、人手もかかるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、容易に性能の劣化した逆浸透膜エレメントを特定することが可能な逆浸透膜淡水化装置及びこの検査方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の逆浸透膜淡水化装置及びこの検査方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる逆浸透膜淡水化装置の検査方法によれば、略円筒状の圧力容器と、該圧力容器の内部に複数直列に接続されて略同心円状に設けられる略円筒状の集水管と、各該集水管の外周に設けられると共に逆浸透膜を有して、供給水を該逆浸透膜に透過させて得られた透過水を前記集水管へと導く逆浸透膜エレメントと、前記圧力容器の一端に開口して、前記集水管に連通する開口部と、該開口部を封止する封止手段と、を備える逆浸透膜淡水化装置の検査方法であって、前記開口部から前記集水管内に導入されて、該集水管内を通過する前記透過水の流れと共に移動して該透過水の電気伝導度を計測する計測手段を用いることを特徴とする。

供給水を逆浸透膜に供給して透過水を得る各逆浸透膜エレメントの内周には、集水管が設けられている。これら各集水管に透過水を導く逆浸透膜エレメントが直列に接続される圧力容器には、その一端に集水管に連通する開口部が設けられている。このような、逆浸透膜淡水化装置の検査の際には、各集水管内を通過する透過水の流れと共に移動して電気伝導度を計測する計測手段を圧力容器に設けられる開口部から導入して検査することとした。これにより、複数の逆浸透膜エレメントを有する逆浸透膜淡水化装置であっても、計測手段を逆浸透膜エレメント毎に移動させる必要がなくなる。したがって、逆浸透膜淡水化装置の検査時間を低減して、容易に性能の劣化した逆浸透膜エレメントを特定することができる。
また、計測手段を逆浸透膜エレメント毎に移動させる手段を講じる必要がないので、計測手段をコンパクト化することができる。したがって、設置場所が制限されている屋内等に設置される逆浸透膜淡水化装置の検査が容易となる。

本発明にかかる逆浸透膜淡水化装置によれば、略円筒状の圧力容器と、該圧力容器の内部に複数直列に接続されて略同心円状に設けられる略円筒状の集水管と、各該集水管の外周に設けられると共に逆浸透膜を有して、供給水を該逆浸透膜に透過させて得られた透過水を前記集水管へと導く逆浸透膜エレメントと、前記圧力容器の一端に開口して、前記集水管に連通する開口部と、該開口部を封止する封止手段と、前記開口部に設けられて、該開口部から前記集水管内に導入されて該集水管内を通過する前記透過水の流れと共に移動して該透過水の電気伝導度を計測する計測手段を前記集水管の延在方向に導出する導出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、供給水を逆浸透膜に供給して透過水を得る各逆浸透膜エレメントの内周には、集水管が設けられている。これら各集水管に透過水を導く逆浸透膜エレメントが直列に接続される圧力容器には、その一端に集水管に連通する開口部が設けられている。このような、逆浸透膜淡水化装置の検査の際には、各集水管内を通過する透過水の流れと共に移動して電気伝導度を計測する計測手段を圧力容器に設けられる開口部から導入して検査することとした。これにより、複数の逆浸透膜エレメントを有する逆浸透膜淡水化装置であっても、計測手段を逆浸透膜エレメント毎に移動させる必要がなくなる。したがって、逆浸透膜淡水化装置の検査時間を低減して、容易に性能の劣化した逆浸透膜エレメントを特定することができる。
また、計測手段を逆浸透膜エレメント毎に移動させる手段を講じる必要がないので、計測手段をコンパクト化することができる。したがって、設置場所が制限されている屋内等に設置される逆浸透膜淡水化装置の検査が容易となる。

本実施形態に係る逆浸透膜淡水化装置であり、（Ａ）は、その概略構成図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ部の部分拡大図である。

以下、本発明の一実施形態に係る逆浸透膜淡水化装置の構成について、図１を用いて説明する。
図１（Ａ）に示すように、逆浸透膜淡水化装置１は、略円筒状の複数の圧力容器１６と、供給水１１をスパイラル状逆浸透（ＲＯ）膜（逆浸透膜）１２に供給し、中心の集水管１３から透過水１４を得るスパイラル型の逆浸透膜エレメント（以下、「エレメント」という。）１５と、連結部１６ａを介して複数（例えば６つ）直列に接続して円筒状の圧力容器１６内に収納されている集水管１３と、圧力容器１６の一端に開口して、集水管１３に連通している開口部１６ａと、開口部１６ａを封止するキャップ（封止手段）２２と、各エレメント１５−１〜１５−６における透過水１４の電気伝導度を計測するセンサ（計測手段）２３と、を具備している。
なお、図１（Ａ）中、符号１１ａは濃縮水、１９は生産水取り出し管を図示する。

円筒状の圧力容器１６は、複数（図１（Ａ）には、１つのみを示す）備えられており、各圧力容器１６の長軸方向が互いに平行になるように設けられている。互いに平行に設けられている圧力容器１６の後方側（図１（Ａ）において右側）は、生産水取り出し管１９を介してヘッダ２０に各々が接続されている。

各圧力容器１６の前方端（図１（Ａ）において左側）には、その略中央部に開口している開口部１６ａが設けられている。圧力容器１６の前方端には、開口部１６ａを閉止するためにキャップ２２が設けられている。

ヘッダ２０は、各圧力容器１６の長軸に対して直交するように設けられており、生産水取り出し管１９から導かれた各圧力容器１６内の淡水である透過水１４を外部へと取出すものである。

圧力容器１６内に略同心円状に設けられている集水管１３の外周には、スパイラル状のメッシュスペーサを有しているスパイラル状の逆浸透（ＲＯ）膜１２が巻装されており、エレメント１５−１〜１５−６を構成している。

各エレメント１５−１〜１５−６は、圧力容器１６の前方側から供給される所定圧力の供給水１１をメッシュスペーサによりスパイラル状逆浸透膜１２に透過させる。逆浸透作用によりスパイラル状逆浸透膜１２を透過して得られた透過水１４は、集水管１３へと集められる。また、濃縮水１１ａは、圧力容器１６の後方側から取り出される。

各エレメント１５−１〜１５−６には、図示しないＲＦＩＤ（無線周波数識別）タグが各々搭載されている。各エレメント１５−１〜１５−６に搭載されているＲＦＩＤタグは、センサ２３に設けられているＲＦＩＤタグ（図示せず）との間で通信が行われる。

各集水管１３は、圧力容器１６の軸方向を貫通して設けられており、最上流側の集水管１３の前方側の端部は、圧力容器１６の前方側に開口している開口部１６ａに連通している。最下流側の集水管１３の後方側の端部１３ａには、センサ２３を捕捉するかご２１が設けられている。また、集水管１３の後方側の端部１３ａには、生産水取り出し管１９が分岐しており、透過水１４をヘッダ２０へと導くようになっている。ここで、生産水取り出し管１９の内径は、センサ２３の外径よりも小さいものとされている。

センサ２３は、各エレメント１５−１〜１５−６が巻装されている集水管１３内の透過水１４の圧力と電気伝導度とを計測するものである。センサ２３は、カプセル形状とされており、その内部にバッテリー（図示せず）と、メモリー（図示せず）とを内蔵している。また、センサ２３にはＲＦＩＤタグが設けられており、前述した各エレメント１５−１〜１５−６に搭載されているＲＦＩＤタグとの間で通信が行われるようになっている。このようなカプセル形状のセンサ２３としては、例えば、Teledyne RD Instruments のDSTシリーズなどが用いられる。また、このセンサ２３は、無線通信によってコンピュータ等のデータ処理装置（図示せず）との間で通信可能とされている。

次に、本実施形態の逆浸透膜淡水化装置１を用いた検査方法の流れについて図１を用いて説明する。
検査する際には、まず、逆浸透膜淡水化装置１を構成している各圧力容器１６の前方側に設けられているキャップ２２を取除く。キャップ２２が取り除かれた開口部１６ａから最上流側の集水管１３内へとセンサ２３を挿入する。センサ２３を挿入後、さらに、図１（Ｂ）に示すように、開口部１６ａから集水管１３内へとピストン１８を挿入する。

ここで、ピストン１８は、ピストン本体１８ａと、ピストン棒１８ｂとを備えている。ピストン本体１８ａは、略円柱形状であり、その外径が集水管１３の内径と略同径とされている。略円柱形状のピストン本体１８ａは、集水管１３の軸方向（延在方向）を容易に摺動可能な大きさとされている。

ピストン棒１８ｂは、開口部１６ａに対向しているピストン本体１８ａの面の略中心部に接続されており、開口部１６ａを経て圧力容器１６（図１（Ａ）参照）外へと貫通している。開口部１６ａには、図示しない密閉手段が設けられており、その略中心部をピストン棒１８ｂが貫通している。

ここで、ピストン棒１８ｂは、密閉手段の略中央部を摺動可能に貫通しているが、ピストン棒１８ｂと密閉手段との間からは、圧力容器１６内の供給水１１が漏洩しないものとされている。

密閉手段は、略円柱形状であり、その外径は開口部１６ａの内径と略同径とされており、開口部１６ａを密閉手段が密閉した際に圧力容器１６内の供給水１１が漏洩しない大きさとされている。

このような構成のピストン１８を用いて、集水管１３内に挿入たセンサ２３を集水管１３の後方側に向かって押し出す。ピストン１８によって押し出されることによって、センサ２３は、集水管１３内を通過する透過水１４の流れと共に集水管１３の後方側に移動する。

透過水１４の流れと共に集水管１３の後方側に移動したセンサ２３は、エレメント１５−１の略中心を貫通している集水管１３を通過する際に、その位置における透過水１４の圧力と電気伝導度とを計測する。計測された圧力および電気伝導度のデータは、センサ２３のメモリーに格納される。また、エレメント１５−１に搭載されているＲＦＩＤタグとセンサ２３に搭載されているＲＦＩＤタグとの間で通信が行われて、センサ２３の位置情報がセンサ２３のメモリーに格納される。

このように、センサ２３のメモリーに格納された圧力および電気伝導度のデータと位置情報とは、無線通信によってコンピュータへと送信される。これにより、コンピュータがエレメント１５−１における圧力および電気伝導度に基づいてデータ処理を行い、エレメント１５−１における水質を検査することが可能となる。

エレメント１５−１から下流側（集水管１３の後方側）のエレメント１５−２に透過水１４の流れと共に移動したセンサ２３は、同様に、圧力および電気伝導度が計測されて、それらのデータと位置情報とがセンサ２３のメモリーに格納される。センサ２３のメモリーに格納された圧力および電気伝導度のデータと位置情報とは無線通信によってコンピュータへと送信されてデータ処理が行われて、エレメント１５−２における水質が検査される。

以下、同様に、エレメント１５−３〜１５−６においても、各位置における圧力および電気伝導度のデータと位置情報とがセンサ２３から、コンピュータに送信されてエレメント１５−３〜１５−６の各位置における水質が検査されることとなる。

以上のようにして最下流側のエレメント１５−６を通過したセンサ２３は、生産水取り出し管１９の内径がセンサ２３の外径よりも小さいため、集水管１３の後方側の端部１３ａへと導かれる。最下流側の集水管１３の後方側の端部１３ａに導かれたセンサ２３は、かご２１によって捕捉される。

なお、透過水１４は、集水管１３の後方側から生産水取り出し管１９へと導かれてヘッダ２０に導出される。さらに、濃縮水１１ａは、圧力容器１６の後方側から取り出される。

以上の通り、本実施形態に係る逆浸透膜淡水化装置１及びこれを用いた検査方法によれば、以下の作用効果を奏する。
供給水１１をスパイラル状逆浸透（ＲＯ）膜（逆浸透膜）１２に供給して透過水１４を得る各エレメント（逆浸透膜エレメント）１５−１〜１５−６の内周には、集水管１３が設けられている。これら各集水管１３に透過水１４を導く各エレメント１５−１〜１５−６が直列に接続されている圧力容器１６には、その一端に集水管１３に連通している開口部１６ａが設けられている。このような、逆浸透膜淡水化装置１の検査の際には、その開口部１６ａから各集水管１３内を通過する透過水１４の流れと共に移動して電気伝導度を計測するセンサ（計測手段）２３が導入されて検査することとした。これにより、複数のエレメント１５−１〜１５−６を有している逆浸透膜淡水化装置１であっても、センサ２３をエレメント１５−１〜１５−６毎に移動させる必要がなくなる。したがって、逆浸透膜淡水化装置１の検査時間を低減して、容易に性能の劣化したエレメント１５−１〜１５−６を特定することができる。
また、センサ２３をエレメント１５−１〜１５−６毎に移動させる手段を講じる必要がないので、センサ２３をコンパクト化することができる。したがって、設置場所が制限されている屋内等に設置されている逆浸透膜淡水化装置１の検査が容易となる。

なお、本実施形態では、センサ２３とコンピュータとの間のデータ通信を無線通信によって行うとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各エレメント１５−１〜１５−６において取得した圧力と電気伝導度とのデータ、位置情報をセンサ２３のメモリーに格納し、かご２１において捕捉後にデータ処理を行って各エレメント１５−１〜１５−６の各位置における水質検査としても良い。

また、センサ２３を各集水管１３の後方側の端部１３ａに設けられているかご２１によって捕捉するとして説明したが、生産水取り出し管１９の内径をセンサ２３の外径よりも大きくして、生産水取り出し管１９を経てヘッダ２０の後方側の端部１３ａでセンサ２３を捕捉するものとしても良い。
さらには、センサ２３の位置情報は、ＧＰＳを用いて特定するとしても良い。

また、本実施形態では、開口部１６ａにキャップ２２を設けるとして説明したが、キャップ２２の替わりに圧力容器１６の開口部１６ａを開閉する開閉蓋（図示せず）を設けても良い。開閉蓋を設けることによって集水管１３からの透過水１４の漏洩を防止できる。

また、集水管１３の前方端近傍であって、開口部１６ａとの間の集水管１３上に開閉弁（図示せず）を設けても良い。
このような開閉蓋と開閉弁とを有している逆浸透膜淡水化装置１にセンサ２３を挿入する際には、開閉弁を閉状態にして、開閉蓋を開状態にしてセンサ２３を開口部１６ａから最上流側の集水管１３内に挿入する。その後、開閉蓋によって開口部１６ａを閉止して、開閉弁を開状態とする。これにより、センサ２３を集水管１３内に導かれた透過水１４と共に集水管１３の後方側（延在方向）へと移動させることができる。
なお、開閉弁は、逆止弁であっても良い。

さらに、変形例２として、キャップ２２の替わりに圧力容器１６の開口部１６ａに逆止弁（図示せず）を設けても良い。
逆止弁を有している圧力容器１６にセンサ２３を挿入する際には、逆止弁を開状態にして、センサ２３を開口部１６ａから最上流側の集水管１３内に挿入する。その後、逆止弁を閉状態にして、センサ２３を集水管１３内に導かれた透過水１４と共に集水管１３の後方側へと移動させることができる。

１ 逆浸透膜淡水化装置
１１ 供給水
１２ 逆浸透膜（スパイラル状逆浸透（ＲＯ）膜）
１３ 集水管
１４ 透過水
１５、１５−１、１５−２、１５−３、１５−４、１５−５、１５−６ 逆浸透膜エレメント（エレメント）
１６ 圧力容器
１６ａ 開口部
２２ 封止手段（キャップ）
２３ 計測手段（センサ）

Claims (2)

1. 略円筒状の圧力容器と、
   該圧力容器の内部に複数直列に接続されて略同心円状に設けられる略円筒状の集水管と、
   各該集水管の外周に設けられると共に逆浸透膜を有して、供給水を該逆浸透膜に透過させて得られた透過水を前記集水管へと導く逆浸透膜エレメントと、
   前記圧力容器の一端に開口して、前記集水管に連通する開口部と、
   該開口部を封止する封止手段と、を備える逆浸透膜淡水化装置の検査方法であって、
   前記開口部から前記集水管内に導入されて、該集水管内を通過する前記透過水の流れと共に移動して該透過水の電気伝導度を計測する計測手段を用いることを特徴とする逆浸透膜淡水化装置の検査方法。
2. 略円筒状の圧力容器と、
   該圧力容器の内部に複数直列に接続されて略同心円状に設けられる略円筒状の集水管と、
   各該集水管の外周に設けられると共に逆浸透膜を有して、供給水を該逆浸透膜に透過させて得られた透過水を前記集水管へと導く逆浸透膜エレメントと、
   前記圧力容器の一端に開口して、前記集水管に連通する開口部と、
   該開口部を封止する封止手段と、
   前記開口部に設けられて、該開口部から前記集水管内に導入されて該集水管内を通過する前記透過水の流れと共に移動して該透過水の電気伝導度を計測する計測手段を前記集水管の延在方向に導出する導出手段と、を備えることを特徴とする逆浸透膜淡水化装置。
   
   
   

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