JP6762258B2 - 逆浸透処理システム及び逆浸透処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、海水等の鹹水を逆浸透により脱塩する逆浸透処理システム及びそれを用いた逆浸透処理方法に関する。
鹹水を逆浸透により脱塩する逆浸透処理装置が、海水の淡水化、排水の再利用、純水の製造等の種々の分野で用いられている。逆浸透処理装置としては、円筒型の逆浸透膜モジュールを備える形態が代表的である。この種の逆浸透膜モジュールは、円筒形状の圧力容器の内部に、逆浸透膜を支持した複数の逆浸透膜エレメントを備えている。
円筒型の逆浸透膜モジュールが備える逆浸透膜エレメントは、集水配管の周囲に逆浸透膜がスパイラル状に巻回された構造である。複数の逆浸透膜エレメントは、通常、圧力容器内に収容されて、直列に配置された状態で用いられる。このような逆浸透膜モジュールは、1個又は配管を介して複数並列に接続されることによりバンクを構成する。更に、逆浸透膜モジュールのバンクは、1個又は配管を介して複数直列に接続されることで膜ユニットを形成する。通常、逆浸透処理設備には、複数の膜ユニットが備えられている。
逆浸透膜モジュールは、圧力容器に流入する被処理水をクロスフロー濾過方式により逆浸透処理し、イオン類が低減された透過水と、イオン類が濃縮された濃縮水とに分離する。圧力容器の一端側から被処理水が流入すると、逆浸透により逆浸透膜の一次側に濃縮した濃縮水は、圧力容器の他端側から排出される。一方、逆浸透膜の二次側に透過した透過水は、集水配管の内部に集水されて逆浸透膜モジュールの外に取り出される。
逆浸透膜モジュールが備える逆浸透膜は、被処理水に含まれている有機物や、膜面上で増殖する微生物や、スケールとして析出する無機物等によって目詰まりを生じることがある。逆浸透膜の細孔が閉塞すると、造水量や除去率が低下したり、重度の場合、破過に至ったりするので、定期的な洗浄や交換が必要である。特に、海水や下水処理水をはじめ、微生物が繁殖し易い被処理水を逆浸透処理するにあたっては、バイオファウリングが大きな問題となり、安定的な逆浸透処理の継続を困難にしている。
逆浸透処理装置としては、逆浸透膜モジュールのバンクを直列に接続し、前段側のバンクが被処理水を逆浸透処理して分離した濃縮水を、後段側のバンクが更に逆浸透処理する多段式の形態がある。例えば、特許文献1には、多段式の逆浸透処理装置において、被処理水を一次処理する第1の圧力容器と、一次処理によって処理された被処理水を二次処理する第2の圧力容器とを、個々の洗浄液貯槽に貯留される洗浄液で洗浄する技術が記載されている。
特開2013−126635号公報
逆浸透膜のファウリングは、被処理水を薬品等で前処理したとしても完全に防止することが難しく、逆浸透処理を長期にわたって続ける結果、逆浸透膜の膜面等に微生物膜やスケールが堆積する。そのため、逆浸透膜モジュールは、逆浸透膜モジュールの稼働を停止し、逆浸透膜モジュールを造水用のラインから切り離した上で、定期的に洗浄することを要している。定期的な洗浄を実施する際には、造水用のラインから一旦切り離した逆浸透膜モジュールに、洗浄のための薬洗水を通水し、通水した薬洗水を造水用とは別のラインを通じて排水するのが一般的である。また、殺菌剤等の薬剤を被処理水に添加する際には、処理水の用途により、薬剤添加中および添加後、薬剤の残存の可能性のある期間の透過水を排水し、生産水として用いない対応を採る。しかし、このような方法では、洗浄する間に当該膜ユニットでは逆浸透処理による造水を行うことができず、稼働率が低下し、造水量が少なくなるという問題がある。
特に、特許文献1に記載されるような多段式の逆浸透処理装置においては、海水や下水処理水をはじめ、微生物が繁殖し易い被処理水を逆浸透処理する場合、前段側の逆浸透膜モジュールほど微生物汚染が顕著になる。そのため、逆浸透膜モジュールの洗浄は、前段側の膜の汚染により、システム全体の洗浄基準値に達することで行われることが多い。しかし、前段側の逆浸透膜モジュールを洗浄するとき、後段側の逆浸透膜モジュールを通常時のように稼働させることはできないため、複数の膜ユニットのうち、一部の膜ユニットの運転を停止して洗浄し、残部を通常よりも多い造水量で稼働させる。或いは、洗浄中にのみ使用する予備の逆浸透膜モジュールの系列を予め設けて造水量を補ったり、バッファタンクを予め設けておき、洗浄の前後、通常よりも多い造水量で稼働させて洗浄時に不足する水量を補ったりする等の対応を要している。
しかしながら、逆浸透膜モジュールを通常よりも多い造水量で稼働させて造水量を補う対応では、高い運転圧力を維持するために、ポンプ等の動力コストが高くなるし、逆浸透処理設備の設計の段階で、適切なポンプの選定等を行う必要があるため、設備コストも高くなる。また、定期的な洗浄を前提として、予備の逆浸透膜モジュールの系列を備える対応では、設備コストが高くなる。また、バッファタンクを予め設ける対応では、バッファタンクの容量に応じて占有面積が増えるため、設備コストの増大に繋がるという問題がある。このように、逆浸透処理設備について大きな設計変更を伴う対応では、洗浄頻度が想定よりも少なくて済んだ場合や、季節変動等により微生物が繁殖し難い水質に変化した場合等に、結果としてコスト効率が悪化する。
そこで、本発明は、逆浸透膜モジュールの洗浄時においても残りの逆浸透膜モジュールを使用した逆浸透処理により造水量を高く保てる逆浸透処理システム及び逆浸透処理方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために本発明に係る逆浸透処理システムは、逆浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムであって、前記逆浸透処理装置は、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、前記第1バンクは、前記被処理水を前記第1バンクに供給するための第1被処理水配管と、前記第1バンクによって分離された濃縮水を前記第1バンクから排出するための第1濃縮水配管と、前記第1被処理水配管を閉止可能な第1被処理水配管バルブと、前記第1濃縮水配管を閉止可能な第1濃縮水配管バルブと、を有し、前記第1被処理水配管バルブの上流側と前記第1濃縮水配管バルブの下流側との間には、前記第1バンクに供給される前記被処理水を前記第1バンクを迂回して前記第2バンクに供給可能な第1迂回管が接続しており、前記第1被処理水配管バルブの下流側と前記第1濃縮水配管バルブの上流側との間には、前記第1バンクに配置された前記逆浸透膜モジュールに対して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給可能な第1薬洗用配管が接続しており、前記逆浸透処理システムは、前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、前記第2ポンプ、前記動力回収装置、及び、前記第3ポンプが、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置毎に備えられるか、又は、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置のそれぞれと接続して備えられたことを特徴とする。
また、本発明に係る逆浸透処理方法は、逆浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムによる逆浸透処理方法であって、前記逆浸透処理装置は、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、前記逆浸透処理システムは、前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、前記被処理水を逆浸透処理する間に、複数並列に接続された逆浸透処理装置のうちのいずれかの前記第1バンク及び前記第2バンクのうち、一方のバンクに供給される前記被処理水を前記バンクを迂回させて排水しながら、残りのバンクを使用して前記被処理水を逆浸透処理し、前記第1バンク及び前記第2バンクのうち、残りのバンクを使用して前記被処理水を逆浸透処理する間に、前記バンクに薬洗水を供給して前記逆浸透膜モジュールを洗浄することを特徴とする。
本発明によれば、逆浸透膜モジュールの洗浄時においても残りの逆浸透膜モジュールを使用した逆浸透処理により造水量を高く保てる逆浸透処理システム及び逆浸透処理方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成例を示す図である。 逆浸透膜モジュールの構造の一例を示す断面図である。 逆浸透膜エレメントの構造の一例を示す斜視図である。 薬洗装置の構成の一例を示す図である。 薬洗装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成例を示す図である。 本発明の第1変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。 本発明の第2変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。 本発明の第3変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。 本発明の第4変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。
以下、本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置及び逆浸透処理方法について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成例を示す図である。
図1に示すように、本実施形態に係る逆浸透処理装置1は、主に、複数のバンク(10,20)と、被処理水配管(L11,L21)と、濃縮水配管(L12,L22)と、透過水配管(L13,L23)と、被処理水配管バルブ(V11)と、濃縮水配管バルブ(V12)と、透過水配管バルブ(V14)と、迂回管(L16)と、薬洗用配管(L51,L52)と、を備えている。
バンク(10,20)は、逆浸透膜モジュールMによって構成されており、被処理水を逆浸透処理する膜ユニットを形成している。複数のバンク(10,20)は、バンク同士が配管を介して直列に接続されて構成されている。なお、図1においては、複数のバンク(10,20)が、第1バンク10と第2バンク20の2段で構成された例を示している。
逆浸透処理装置1は、被処理水を逆浸透により脱塩して、イオンや塩類の濃度が低減された脱塩水を造水する。被処理水としては、例えば、海水、随伴水、汽水、化石水、地下水、地表水等の鹹水が装置に供給される。逆浸透処理装置1は、例えば、海水淡水化、排水再利用、純水製造等の用途に使用することが可能である。
本実施形態に係る逆浸透処理装置1は、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、一部のバンク(10,20)に薬洗水を通水して洗浄を行うとき、残部のバンク(10,20)を使用して逆浸透処理を継続可能な点に特徴を有している。ここで、バンク(10,20)を構成する逆浸透膜モジュールMの構造について説明する。
図2は、逆浸透膜モジュールの構造の一例を示す断面図である。
図2に示すように、逆浸透膜モジュールMは、圧力容器5と、逆浸透膜エレメント6と、を備えて構成される。圧力容器5は、略円筒形状を呈する容器であり、一方の端部に導入ポート5a、他方の端部に導出ポート5bを有している。圧力容器5の内部には、1個以上の逆浸透膜エレメント6が収容されている。逆浸透膜エレメント6は、逆浸透膜7を備えており、圧力容器5の内部で互いに直列に配置されている。なお、図2においては、計5個の逆浸透膜エレメント6が配置されているが、逆浸透膜エレメント6の個数は、逆浸透膜モジュールの仕様や逆浸透処理の濃縮率等に応じて適宜の数とされる。
図3は、逆浸透膜エレメントの構造の一例を示す斜視図である。
図3に示すように、逆浸透膜エレメント6は、逆浸透膜7が重ねられた膜積層体6aが集水配管8の周囲に配置されて構成される。膜積層体6aは、袋体状の複数の逆浸透膜7とメッシュ状のスペーサ9とが、集水配管8の周面に放射状に接合され、集水配管8の周囲にスパイラル状に巻回されることにより形成される。逆浸透膜7は、袋体の内部が集水配管8の透孔8aに連通するように集水配管8に接合される。逆浸透膜7は、袋体の内側と逆浸透膜7同士の間とに、スペーサ9が介装されることによって外形が保たれている。
図2に示すように、逆浸透膜エレメント6は、集水配管8が圧力容器5の長手方向に沿う向きで、互いに直列な配置となるように圧力容器5に収容される。逆浸透膜エレメント6の集水配管8同士は、互いに連結されて末端が開いた一つの管路を形成し、集水配管8の末端は、導出ポート5bが設けられた圧力容器5の端部から外側に引き出されている。
図3に示す逆浸透膜モジュールMにおいては、浸透圧以上に加圧された被処理水が導入ポート5aを通じて圧力容器5に導入される。そして、圧力容器5の内部を長手方向に沿って被処理水が流れる間に、逆浸透膜7によってクロスフロー濾過方式で逆浸透処理が行われる。その後、逆浸透処理により逆浸透膜7の一次側に濃縮した濃縮水は、導出ポート5bを通じて圧力容器5から排出される。一方、逆浸透膜7の二次側に透過した透過水は、集水配管8の内部に集水されて末端から排出される。
図1に示すバンク(10,20)は、このような逆浸透膜モジュールMが配管を介して並列に接続されて構成されている。バンクは、通常、同一の仕様の逆浸透膜モジュールMで構成される。なお、図1において、第1バンク10及び第2バンク20は、複数並列に配置された逆浸透膜モジュールMによって構成されているが、逆浸透膜モジュールMの数は、1個であってもよいし、2個以上の任意の数であってもよい。
図1に示すように、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)は、被処理水をバンク(10,20)に供給するための被処理水配管(L11,L21)と、バンク(10,20)によって分離された濃縮水をバンク(10,20)から排出するための濃縮水配管(L12,L22)と、バンク(10,20)によって分離された透過水をバンク(10,20)から排出するための透過水配管(L13,L23)と、をそれぞれ有している。
図1において、被処理水配管(L11,L21)としては、第1バンク10に接続した第1被処理水配管L11と、第2バンク20に接続した第2被処理水配管L21が備えられている。また、濃縮水配管(L12,L22)としては、第1バンク10に接続した第1濃縮水配管L12と、第2バンク20に接続した第2濃縮水配管L22が備えられている。また、透過水配管(L13,L23)としては、第1バンク10に接続した第1透過水配管L13と、第2バンク20に接続した第2透過水配管L23が備えられている。
第1被処理水配管L11は、第1バンク10の上流に配置される供給ポンプ11から、高圧ポンプ12を経て、第1バンク10が備える逆浸透膜モジュールMの一次側の入口(導入ポート5a)に向けて、被処理水が通流可能な流路を形成している。第1被処理水配管L11は、第1バンク10で逆浸透処理される被処理水を第1バンク10に流すために用いられる配管である。第1被処理水配管L11の上流には、逆浸透処理に供する被処理水を系外から供給する供給ポンプ11と、被処理水を浸透圧以上に昇圧して逆浸透膜モジュールMが備える逆浸透膜に逆浸透させる高圧ポンプ12が設置されている。
第2被処理水配管L21は、第2バンク20の上流に配置される第1バンク10から、第2バンク20が備える逆浸透膜モジュールMの一次側の入口(導入ポート5a)に向けて、被処理水すなわち前段側で分離された濃縮水が通流可能な流路を形成している。第2被処理水配管L21は、第2バンク20で逆浸透処理される被処理水を第2バンク20に流すために用いられる配管である。
第1濃縮水配管L12は、第1バンク10が備える逆浸透膜モジュールMの一次側の出口(導出ポート5b)から、第2バンク20が備える逆浸透膜モジュールMの一次側の入口(導入ポート5a)に向けて、第1バンク10において分離された濃縮水が通流可能な流路を形成している。第1濃縮水配管L12は、第1バンク10において分離された濃縮水を第2バンク20に流すために用いられる配管である。
第2濃縮水配管L22は、第2バンク20が備える逆浸透膜モジュールMの一次側の出口(導出ポート5b)から、膜ユニットの系外に向けて、第2バンク20において分離された濃縮水が通流可能な流路を形成している。第2濃縮水配管L22は、第2バンク20において分離された濃縮水を第2バンク20から排出するために用いられる配管である。
第1透過水配管L13は、第1バンク10が備える逆浸透膜モジュールMの二次側の出口(集水配管8の末端)から、膜ユニットの系外に向けて、第1バンク10において分離された透過水が通流可能な流路を形成している。第1透過水配管L13は、第1バンク10において分離された透過水を回収するために用いられる配管である。なお、図1において、第1透過水配管L13の下流には、第1合流管L14や、第1分流管L15や、生産水配管L1が繋がっている。
第2透過水配管L23は、第2バンク20が備える逆浸透膜モジュールMの二次側の出口(集水配管8の末端)から、膜ユニットの系外に向けて、第2バンク20において分離された透過水が通流可能な流路を形成している。第2透過水配管L23は、第2バンク20において分離された透過水を回収するために用いられる配管である。なお、図1において、第2透過水配管L23の下流には、第2合流管L24や、生産水配管L1や、第2分流管L25が繋がっている。
逆浸透処理装置1は、複数のバンク(10,20)を直列に接続して備える多段式の逆浸透処理装置である。第1バンク10と第2バンク20の2段で構成された逆浸透処理装置1では、最前段に配置された第1バンク10が、被処理水を逆浸透により一次処理する。第1バンク10において被処理水が逆浸透処理されると、被処理水は、第1透過水と第1濃縮水とに分離される。そして、次段の第2バンク20が、第1バンク10によって分離された第1濃縮水を逆浸透により二次処理する。第2バンク20において被処理水すなわち第1濃縮水が逆浸透処理されると、被処理水は、第2透過水と第2濃縮水とに分離される。そのため、逆浸透処理装置1においては、第1バンク10と第2バンク20のそれぞれの造水量を合算した量の脱塩水を造水することが可能である。
図1に示すように、本実施形態に係る逆浸透処理装置1においては、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)は、被処理水配管(L11)における被処理水の通流を閉止可能な被処理水配管バルブ(V11)と、濃縮水配管(L12)における濃縮水の通流を閉止可能な濃縮水配管バルブ(V12)とを有している。また、第1透過水配管L13に流量調整バルブV13を有し、第1合流管L14に第1透過水配管L13や第1合流管L14における透過水の通流を閉止可能な第1透過水配管バルブV14を有している。
第1バンク10は、被処理水の入口が被処理水配管バルブV11で閉止されると共に、濃縮水の出口が濃縮水配管バルブV12で閉止されることにより、被処理水の逆浸透処理が中断されるようになっている。
また、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、一部のバンク(10)は、被処理水配管(L11)と濃縮水配管(L12)の間に、迂回管(L16)が接続している。
迂回管(L16)は、バンク(10)に供給される被処理水をバンク(10)を迂回して排水するための配管である。迂回管L16は、図1において、被処理水配管L11における被処理水配管バルブV11の上流側と、濃縮水配管L12における濃縮水配管バルブV12の下流側との間を接続している。迂回管L16が形成する管路は、第1バンク10の上流に配置される高圧ポンプ12から、第2バンク20が備える逆浸透膜モジュールの一次側の入口(導入ポート5a)まで連通しており、逆浸透処理のために供給される被処理水は、第1バンク10をバイパスして第2バンク20に供給可能とされている。迂回管L16には、迂回管L16における被処理水の通流を閉止可能な迂回管バルブV16が設けられている。
また、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、一部のバンク(10)は、被処理水配管(L11)と濃縮水配管(L12)の間に、薬洗用配管(L51,L52)が接続している。図1において、薬洗用配管(L51,L52)としては、濃縮水配管L12に接続した第1薬洗用配管L51と、被処理水配管L11に接続した第2薬洗用配管L52とが備えられている。第1薬洗用配管L51には、第1薬洗用配管L51における薬洗水の通流を閉止可能な第1薬洗用配管バルブV51が設けられている。また、第2薬洗用配管L52には、第2薬洗用配管L52における薬洗水の通流を閉止可能な第2薬洗用配管バルブV52が設けられている。
薬洗用配管(L51,L52)は、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールに対して逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給するための配管である。薬洗用配管(L51,L52)は、図1において、被処理水配管L11における被処理水配管バルブV11の下流側と、濃縮水配管L12における濃縮水配管バルブV12の上流側との間を接続している。第1薬洗用配管L51と第2薬洗用配管L52とは、他端が、共通の薬洗装置Uに繋がっている。
図4A及び図4Bは、薬洗装置の構成の一例を示す図である。
図4A及び図4Bに示すように、薬洗装置Uは、薬洗水を一時的に貯留するための薬洗水タンク310と、薬洗水をバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールに通水するための薬洗用ポンプ320と、薬洗水を濾過して洗浄後の汚濁物を除去するためのフィルタ330と、を備えて構成することができる。
薬洗装置Uは、薬洗水タンク310、薬洗用ポンプ320、フィルタ330等を、薬洗水が通流可能な配管を介して直列に備え、一端が、第1薬洗用配管L51に接続し、他端が、第2薬洗用配管L52に接続される。つまり、薬洗装置Uとバンク(10)との間には、薬洗水が循環可能な循環路が形成される。薬洗装置Uは、循環路に薬洗水を通水することにより、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールの内部を薬洗水で定置洗浄することが可能である。
薬洗水としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、クロラミン、結合臭素を含む化合物等の酸化性の薬剤、2,2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオンアミド(DBNPA)等の殺菌剤、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のキレート剤、酸、アルカリ、界面活性剤等を含む薬液を用いることができる。これらの1種以上を水に溶解した薬液を薬洗水として通水することができる。薬洗装置Uによる定置洗浄は、例えば、清澄な清水を一方向に通水して排水するフラッシング、薬洗水によるフラッシング、循環路上での薬洗水の循環、逆浸透膜モジュールの内部に薬洗水を満たして静置する浸漬、逆浸透膜モジュールの内部に清澄な清水を満たして静置する浸漬等の各種の処理を組み合わせて実施する。
薬洗装置Uは、第1薬洗用配管L51を介して、第1濃縮水配管L12の側から薬洗水を流してもよいし、第2薬洗用配管L52を介して、第1被処理水配管L11の側から薬洗水を流してもよい。第1濃縮水配管L12の側から薬洗水を流す場合、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールのそれぞれは、一次側の出口(導出ポート5b)から薬洗水で逆洗されることになる。被処理水の流れの方向に強固に付着した微生物膜等は、反対の流れの薬洗水で容易に剥離されるため、効果的に洗浄を行うことが可能である。
薬洗装置Uは、図4Aに示すように、薬洗水の流れの方向に沿って、薬洗水タンク310、薬洗用ポンプ320、フィルタ330の順に構成することが可能である。図4Aの順序であると、薬洗水タンク310に投入された薬剤が生成した反応物や、薬洗水タンク310に混入した異物等が、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールに流される前にフィルタ330で排除される。そのため、これらの反応物や異物等が逆浸透膜モジュールに流入し、逆浸透膜モジュールの内部で流路に付着するのを防止することができる。
また、薬洗装置Uは、図4Bに示すように、薬洗水の流れの方向に沿って、フィルタ330、薬洗水タンク310、薬洗用ポンプ320の順に構成することが可能である。図4Bの順序であると、バンク(10)から返送された薬洗水に残留している汚濁物が、薬洗水タンク310に流入する前にフィルタ330で排除される。そのため、汚濁物が薬洗水タンク310に投入された薬剤と反応して、薬剤の効果が弱められるのを防止することができる。また、汚濁物が逆浸透膜モジュールに再流入して流路に付着するのを防止することができる。
図1に示すように、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、一部のバンク(10)は、被処理水配管(L11)と濃縮水配管(L12)に、給水管(L18)と排水管(L19)とがそれぞれ接続している。
給水管(L18)は、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールに被処理水を給水するための配管である。給水管L18は、図1において、被処理水配管L11における被処理水配管バルブV11と第1バンク10との間に接続している。給水管L18には、給水管L18における被処理水の通流を閉止可能な給水管バルブV18が設けられている。逆浸透膜モジュールの内部の液体は、給水管L18を通じて給水される被処理水によって置換されるようになっている。給水管L18は、例えば、被処理水を第1バンク10に向けて供給する供給路上において、高圧ポンプ12の上流側から分岐して被処理水配管L11の中間部に接続する構造、高圧ポンプ12の下流側から分岐して被処理水配管L11の中間部に接続する構造等とすることが可能である。
排水管(L19)は、逆浸透処理によって分離された濃縮水、バンク(10)に供給された薬洗水、被処理水等をバンク(10)から系外に排水するための配管である。排水管L19は、図1において、濃縮水配管L12における濃縮水配管バルブV12と第1バンク10との間に接続している。排水管L19には、排水管L19における通流を閉止可能な排水管バルブV19と、液体検出器D1とが設けられている。
液体検出器D1は、液体のpHや電気伝導率等の性状を検出可能な検出器により構成される。液体検出器D1は、pHや電気伝導率等を計測し、液体の組成から逆浸透膜モジュールの内部の液体を検出することが可能であれば、水素電極、ガラス電極、半導体センサ等を備える各種のpH計、交流式、電磁誘導式等の各種の電気伝導率計等、適宜の機器を用いることができる。
また、図1に示すように、被処理水配管バルブ(V11)と濃縮水配管バルブ(V12)とを有するバンク(10)は、第1透過水配管L13等を介して、液体検出器D2と繋がっている。第1バンク10に接続した第1透過水配管L13の他端から、第1合流管L14と、第1分流管L15とが分岐している。第1合流管L14には、第1透過水配管バルブV14が設けられており、第1分流管L15には、第1分流管L15における透過水の通流を閉止可能な第1分流管バルブV15が設けられている。そして、第1合流管L14の下流に生産水配管L1が接続し、第1分流管L15における第1分流管バルブV15の下流に液体検出器D2が繋がっている。液体検出器D2は、液体検出器D1と同様に、液体のpHや電気伝導率等の性状を検出可能な検出器により構成される。
また、図1に示すように、第2バンク20に接続した第2透過水配管L23の他端から、第2合流管L24と、第2分流管L25とが分岐している。第2合流管L24には、第2透過水配管L23や第2合流管L24における透過水の通流を閉止可能な第2透過水配管バルブV24が設けられており、第2分流管L25には、第2分流管L25における透過水の通流を閉止可能な第2分流管バルブV25が設けられている。そして、第2合流管L24の下流に第1合流管L14が合流しており、共に生産水配管L1に接続している。
第1バンク10において分離された第1透過水は、第1合流管L14と生産水配管L1を通じて系外に向けて個別に排水されたり、第2バンク20において分離された第2透過水と合流してから排出されたり、第1分流管L15を通じて液体検出器D2に導入されたりするようになっている。また、第2バンク20において分離された第2透過水は、第2合流管L24と生産水配管L1を通じて系外に向けて個別に排水されたり、第1バンク10において分離された第1透過水と合流してから排出されたり、第2分流管L25を通じて排水されたりするようになっている。
なお、逆浸透処理装置1において、給水管(L18)、排水管(L19)、液体検出器D1、液体検出器D2は、設置を省略してもよい。また、液体検出器D1や液体検出器D2に代えて、採水した液体を手動で分析する形態とすることも可能である。
次に、逆浸透処理装置1を使用して行う逆浸透処理方法について説明する。
図1に示す逆浸透処理装置1においては、通常、直列に接続した複数のバンク(10,20)を使用して被処理水を逆浸透処理する。逆浸透膜モジュールが備える逆浸透膜は、被処理水を逆浸透処理する間に、被処理水に含まれている有機物や、膜面上で増殖する微生物や、スケールとして析出する無機物等によって汚染されて目詰まりを生じ得るが、装置の運転を停止すると造水量が少なくなる。そのため、逆浸透処理装置1においては、逆浸透処理を中断することなく、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールの洗浄を行う。
逆浸透膜モジュールの洗浄は、逆浸透処理装置1の運転中に行うことが可能である。例えば、逆浸透膜モジュールの運転時間が所定の時間に達したとき、逆浸透膜モジュールの膜間差圧が所定の値を超えたとき、バンク(10)の流路圧損が所定の値を超えたときに、バルブと流路とを切り替え、バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄することができる。バンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールの洗浄は、逆浸透処理装置1の運転中に間欠的に繰り返し行うことが可能である。
次の表1は、複数のバンク(10,20)のうち、一部のバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄するときのバルブの開閉状態を例示している。逆浸透膜モジュールの洗浄は、表1に示すように、直列に接続した複数のバンク(10,20)を使用して被処理水を逆浸透処理する通常運転と、逆浸透膜モジュールを洗浄する洗浄運転と、逆浸透膜モジュールを運転可能な状態に復帰させる第1復帰運転と、第2復帰運転とを順に実行することにより行うことが好ましい。
Figure 0006762258
表1に示すように、通常運転においては、被処理水配管バルブ(V11)、濃縮水配管バルブ(V12)が開かれ、迂回管バルブV16は閉じた状態である。また、第1透過水配管バルブV14、第2透過水配管バルブV24は開かれ、第1分流管バルブV15、第2分流管バルブV25、第1薬洗用配管バルブV51、第2薬洗用配管バルブV52、給水管バルブV18、排水管バルブV19は閉じた状態である。第1バンク10と第2バンク20とによって、被処理水が逆浸透処理され、分離された透過水は、生産水配管L1を通じて系外に向けて排水される。
続いて、洗浄運転においては、被処理水を逆浸透処理する間に、複数のバンク(10,20)のうち、一部のバンク(10)が有する被処理水配管バルブ(V11)と濃縮水配管バルブ(V12)とを閉止する。また、第1透過水配管バルブV14、第1分流管バルブV15、及び、第2分流管バルブV25をいずれも閉止する。一方、迂回管バルブ(V16)、第2透過水配管バルブV24、第1薬洗用配管バルブV51、第2薬洗用配管バルブV52を開放する。そして、バルブが閉止されたバンク(10)に供給される被処理水を、迂回管(L16)を介してバンク(10)を迂回させながら、複数のバンク(10,20)のうち、残部のバンク(20)を使用して逆浸透処理を続ける。また、残部のバンク(20)を使用して被処理水を逆浸透処理する間に、バルブが閉止されたバンク(10)に、薬洗用配管(L51,L52)を介して薬洗水を通水して逆浸透膜モジュールを洗浄する。
洗浄運転においては、供給ポンプ11、及び、高圧ポンプ12のうち、少なくとも一方の出力を制御して透過水の造水量を調整する。一部のバンク(10)を洗浄するときの、残部のバンク(20)における透過水の流量は、通常運転時の残部のバンク(20)における透過水の流量値以上に設定することが好ましい。このように設定すれば、洗浄による造水量の減少を最小限に抑えることができる。また、一部のバンク(10)を洗浄するときの、複数のバンク(10,20)の全体における透過水の流量の合計は、通常運転時の複数のバンク(10,20)の全体における透過水の流量の合計値以下に設定することが好ましい。このように設定すれば、残部のバンク(20)による造水量を高くしているとき、逆浸透膜への負荷が抑制されるため、逆浸透処理をより安定的に継続することができる。
続いて、第1復帰運転においては、逆浸透膜モジュールを洗浄した後、第1薬洗用配管V51と第2薬洗用配管V52とを閉止する。一方、給水管バルブV18と排水管バルブV19とを開放する。そして、給水管L18を通じて、洗浄された逆浸透膜モジュールに被処理水を給水し、逆浸透膜モジュールの内部の液体を被処理水に置換する。逆浸透膜モジュールに供給された被処理水は、逆浸透膜モジュールの内部に残存していた液体と共に、排水管L19を通じて系外に排水される。第1復帰運転を実行することにより、逆浸透膜モジュールの内部の液体を、被処理水に置換することができる。そのため、逆浸透膜モジュールの内部の液体に高圧が負荷され、急激にフラックスが増加することを防止しながら、逆浸透膜モジュールの仕様上の膜フラックス上限値を守りつつ、逆浸透処理による造水を不断に続けることが可能である。
続いて、第2復帰運転においては、バンク(10)が有する被処理水配管バルブ(V11)と濃縮水配管バルブ(V12)とを開放すると共に、迂回管バルブ(V16)を閉止する。また、給水管バルブV18と排水管バルブV19とを閉止し、第1分流管バルブV15を開放する。そして、被処理水配管バルブ(V11)と濃縮水配管バルブ(V12)とを有するバンク(10)において分離された透過水を、第1分流管L15を通じて液体検出器D2に導入し、透過水の水質を検出する。液体検出器D2で検出される液体が、生産水の規定の範囲内にあれば、第2復帰運転を終了する。第2復帰運転を実行することにより、水質に懸念がある透過水が生産水配管L1から回収されるのを防止することができる。すなわち、酸による透過水の総溶解固形分の増加や、殺菌剤による透過水の汚染等が防止される。
その後、再び通常運転に戻り、バルブの開閉を切り替えて、複数の複数のバンク(10,20)を使用した多段式の逆浸透処理を再開し、被処理水配管バルブ(V11)と濃縮水配管バルブ(V12)とを有するバンク(10)を間欠的に洗浄しながら逆浸透処理を続ける。
以上の逆浸透処理装置1や逆浸透処理方法によると、逆浸透膜モジュールの洗浄時においても、逆浸透処理を中断することなく、逆浸透処理を続けることが可能である。そのため、逆浸透膜モジュールの稼働率を高く維持して、装置全体としての造水量を高く保つことができる。つまり、従来の逆浸透処理装置においては、膜ユニット当たりの造水量を考慮して、予備の逆浸透膜モジュールの系列やバッファタンク等を大容量にする必要があったところ、以上の逆浸透処理装置1や逆浸透処理方法によると、逆浸透膜モジュールの洗浄時においても、バンク当たりの造水量を超える低下が生じ難くなる。そのため、予備の逆浸透膜モジュールの系列やバッファタンク等を大容量にする必要が無く、設備コストが削減される。また、洗浄時に低下する造水量を補う目的で高い運転圧力を維持する必要が必ずしも無いため、ポンプの選定が制約されないし、逆浸透膜への圧力負荷も低減することができる。
特に、逆浸透処理装置1によると、前段側のバンク(10)を、被処理水を迂回させて薬洗水により洗浄することが可能である。そのため、前段側のバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールについて、バイオファウリングや、スケールによる汚染を持続的に予防することができる。前段側のバンク(10)は、経験的に有機物等による汚染やバイオファウリングが顕著となるため、被処理水の水質が良好でない場合の逆浸透処理に好適である。
また、通常運転、洗浄運転、第1復帰運転、第2復帰運転を繰り返し実行する逆浸透処理方法によると、薬洗水を通水して洗浄した逆浸透膜モジュールを、供給ポンプ11による被処理水の供給を中断せず、逆浸透処理に復帰させることができる。そのため、逆浸透膜モジュールの稼働率をより高く維持して、装置全体としての造水量を向上させることができる。なお、逆浸透膜モジュールの洗浄を行うに際しては、第1復帰運転や第2復帰運転が省略されてもよい。例えば、装置の運転を一時中断し、供給ポンプ11が設置された通常の供給路を通じて、洗浄された逆浸透膜モジュールに被処理水を給水して置換してもよい。
次に、本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の他の構成例について説明する。
図5及び図6は、本発明の一実施形態に係る逆浸透処理装置の構成例を示す図である。
前記の逆浸透処理装置1は、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、前段側のバンク(10)が、被処理水を迂回させて薬洗水により洗浄される構成とされている。しかしながら、図5及び図6に示すように、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、被処理水を迂回させて薬洗水により洗浄されるバンク(10,20)は、後段側のバンク(20)であってもよいし、複数のバンク(10,20)であってもよい。すなわち、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、1段以上の任意の段数を、被処理水配管バルブと濃縮水配管バルブとを有し、迂回管と薬洗用配管とが接続した構成にすることも可能である。
図5に示す逆浸透処理装置2においては、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、後段側のバンク(20)が、被処理水配管(L21)と、濃縮水配管(L22)と共に、被処理水配管(L21)における被処理水の通流を閉止可能な被処理水配管バルブ(V21)と、濃縮水配管(L22)における濃縮水の通流を閉止可能な濃縮水配管バルブ(V22)とを有している。また、被処理水配管(L21)と濃縮水配管(L22)に、バンク(20)に供給される被処理水をバンク(20)を迂回して排水するための迂回管(L26)と、バンク(20)に配置された逆浸透膜モジュールに対して逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給するための薬洗用配管(L51,L52)が接続している。
また、逆浸透処理装置2において、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、後段側のバンク(20)は、被処理水配管(L21)と濃縮水配管(L22)に、給水管(L28)と排水管(L29)とがそれぞれ接続している。排水管L29には、液体検出器D1が設けられている。また、第2分流管L25には、液体検出器D2が繋がっている。迂回管(L26)、給水管(L28)、排水管(L29)、液体検出器(D1,D2)の構成や使用法は、第1バンク10に接続された前記の場合と同様である。
図5に示す逆浸透処理装置2や、これを使用した逆浸透処理方法によると、後段側のバンク(20)を、被処理水を迂回させて薬洗水により洗浄することが可能である。そのため、後段側のバンク(20)に配置された逆浸透膜モジュールについて、バイオファウリングや、スケールによる汚染を持続的に予防することができる。後段側のバンク(20)は、濃縮が進むことによりスケールの堆積が顕著となるため、イオン、塩類等の無機物を含む被処理水の逆浸透処理に好適である。
一方、図6に示す逆浸透処理装置3においては、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)が、被処理水配管(L11,L21)と、濃縮水配管(L12,L22)と共に、被処理水配管(L11,L21)における被処理水の通流を閉止可能な被処理水配管バルブ(V11,V21)と、濃縮水配管(L12,L22)における濃縮水の通流を閉止可能な濃縮水配管バルブ(V12,V22)とを有している。また、被処理水配管(L11,L21)と濃縮水配管(L12,L22)に、迂回管(L16,L26)と薬洗用配管(L51,L52,L54,L55)が接続している。
逆浸透処理装置3において、薬洗用配管L51は、第2バンク20の濃縮水配管L22に接続している。また、薬洗用配管L55は、第2バンク20の被処理水配管L21に接続している。薬洗用配管L51と薬洗用配管L55は、他端が共通の薬洗装置Uに繋がっており、薬洗装置Uと第2バンク20との間に、薬洗水が循環可能な循環路を形成している。一方、薬洗用配管L52は、第1バンク10の被処理水配管L11に接続している。また、薬洗用配管L54は、第1バンク10の濃縮水配管L12に接続している。薬洗用配管L52と薬洗用配管L54は、他端が共通の薬洗装置Uに繋がっており、薬洗装置Uと第1バンク10との間に、薬洗水が循環可能な循環路を形成している。薬洗用配管(L51,L52,L54,L55)のそれぞれには、薬洗水の通流を閉止可能な薬洗用配管バルブ(V51,V52,V54,V55)が設けられている。
また、逆浸透処理装置3において、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)は、被処理水配管(L11,L21)と濃縮水配管(L12,L22)に、給水管(L18,L28)と排水管(L19,L29)とがそれぞれ接続している。第1ユニット10に繋がる排水管L19には、液体検出器D11が設けられており、第2ユニット20に繋がる排水管L29には、液体検出器D21が設けられている。また、第1分流管L15には、液体検出器D12が繋がっており、第2分流管L25には、液体検出器D22が繋がっている。迂回管(L26)、給水管(L28)、排水管(L29)の構成や使用法は、第1バンク10に接続された前記の場合と同様である。また、液体検出器(D11,D12,D21,D22)は、前記の液体検出器D1と同様に構成される。
逆浸透処理装置3においては、直列に接続して備えられる第1バンク10及び第2バンク20のうち、一方のバンクに供給される被処理水を、そのバンクを迂回させて排水しながら、残りのバンクを使用して逆浸透処理することができる。すなわち、第1バンク10に向けて供給される被処理水を、第1バンク10を迂回させて第2バンク20に供給し、第2バンク20において逆浸透処理することができる。或いは、第1バンク10において被処理水を逆浸透処理し、第2バンク20に向けて供給される被処理水すなわち第1濃縮水を、第2バンク20を迂回させて排水することができる。
そして、第1バンク10及び第2バンク20のうち、残りのバンクを使用して被処理水を逆浸透処理する間に、被処理水を迂回させたバンクに薬洗水を供給して逆浸透膜モジュールを洗浄する。すなわち、第1バンク10、薬洗用配管L52、及び、薬洗用配管L54が形成する前段側の循環路と、第2バンク20、薬洗用配管L51、及び、薬洗用配管L55が形成する後段側の循環路とのうち、一方のみを薬洗水の通水に使用し、逆浸透処理を続けながら、薬洗装置Uによる定置洗浄を行う。逆浸透膜モジュールの洗浄は、前記と同様に、通常運転と、洗浄運転と、第1復帰運転と、第2復帰運転とを順に実行することにより行うことができる。
図6に示す逆浸透処理装置3や、これを使用した逆浸透処理方法によると、直列に接続して備えられる複数のバンク(10,20)のうち、いずれのバンクの洗浄が必要になったとしても、逆浸透処理を中断することなく、被処理水を迂回させて薬洗水により洗浄することが可能である。そのため、前段側のバンク(10)及び後段側のバンク(20)のいずれに配置された逆浸透膜モジュールについても、バイオファウリングや、スケールによる汚染を持続的に予防することができる。特に、被処理水の水質が良好でなく、有機物及び無機物の両方の濃度が高い場合等には、前段側のバンク(10)におけるバイオファウリングと、後段側のバンク(20)におけるスケールの堆積とが、異なるタイミングで重度化し得る。このような被処理水の場合、前段側のバンク(10)及び後段側のバンク(20)のそれぞれに配置された逆浸透膜モジュールを、互いに独立したタイミングで洗浄することができるため、稼働率の低下を最小限に留めながら、それぞれの汚染を持続的に予防することができる。
次に、本発明の変形例に係る逆浸透処理装置(逆浸透処理システム)の構成について説明する。
図7は、本発明の第1変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。
図7に示すように、多段式のバンク(10,20)を備える前記の逆浸透処理装置(1,2,3)は、供給ポンプ(第1ポンプ)11と、高圧ポンプ(第2ポンプ)12と、動力回収装置18と、ブースターポンプ(第3ポンプ)19と、を備えて動力回収型の膜ユニットを構成することができる。このような膜ユニットを、供給ポンプ11の下流で配管を介して互いに並列に接続することにより、膜ユニットの系列を備える逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S1とすることが可能である。
動力回収装置18は、後段側のバンク(20)によって分離された濃縮水の残圧を利用して前段側のバンク(10)に供給される被処理水を昇圧する装置である。動力回収装置18は、例えば、PX(Pressure Exchanger)型、DWEER(Dual Work Energy Exchanger)型等の圧力交換器や、ターボチャージャー式のエネルギ交換器や、ぺルトン水車等のように圧力、流速等のエネルギを交換可能な装置で構成される。
ブースターポンプ19は、動力回収装置18によって昇圧された被処理水を加圧するために備えられる。ブースターポンプ19は、動力回収装置18による昇圧で不足する圧力を補い、被処理水を浸透圧以上に昇圧して逆浸透膜モジュールが備える逆浸透膜に逆浸透させる。
動力回収装置18とブースターポンプ19は、高圧ポンプ12よりも上流の分流点で分流し、複数のバンク(10,20)をそれぞれ備える膜ユニットの系列毎に分岐した管路に備えられている。分岐した管路は、動力回収装置18からブースターポンプ19を経た後、高圧ポンプ12よりも下流の合流点で合流して第1バンク10に至る流路を形成している。
図7に示す逆浸透処理システムS1において、供給ポンプ11は、膜ユニットの系列に対して共通に備えられ、複数並列に備えられた膜ユニットのそれぞれと配管を介して接続している。一方、高圧ポンプ12と、動力回収装置18と、ブースターポンプ19とは、複数並列に接続された膜ユニット毎に備えられている。濃縮水配管L22において動力回収装置18の下流には、流量調整バルブV3が設置されている。流量調整バルブV3は、背圧を付与し、流量を調整可能である。逆浸透処理システムS1において、薬洗装置Uは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられている。
逆浸透処理システムS1においては、複数並列に接続された膜ユニットの系列のうち、一部の系列を構成するバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄しながら、残りのバンクに配置された逆浸透膜モジュールで逆浸透処理を続けることができる。洗浄されている逆浸透膜モジュールを備える膜ユニットは、逆浸透処理のために供給される被処理水の流量が、系列毎に備えられた高圧ポンプ12の出力によって調整される。
以上の逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S1や、これを使用した逆浸透処理方法によると、複数並列に接続された膜ユニットの系列に対し、共通の供給ポンプ11により被処理水を供給することができる。そのため、設備コストを削減して、高い造水量を確保することができる。供給ポンプ11としては、大型のものを採用することができるので、動力効率が向上する点でも有利である。
図8は、本発明の第2変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。
図8に示すように、多段式のバンク(10,20)を備える前記の逆浸透処理装置(1,2,3)は、供給ポンプ(第1ポンプ)11と、高圧ポンプ(第2ポンプ)12と、動力回収装置18と、ブースターポンプ(第3ポンプ)19と、を備えて動力回収型の膜ユニットを構成することができる。このような膜ユニットを、供給ポンプ11の下流で配管を介して互いに並列に接続することにより、膜ユニットの系列を備える逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S2とすることが可能である。
図8に示す逆浸透処理システムS2において、供給ポンプ11と、高圧ポンプ12とは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられ、複数並列に備えられた膜ユニットのそれぞれと配管を介して接続している。一方、動力回収装置18と、ブースターポンプ19とは、複数並列に接続された膜ユニット毎に備えられている。迂回管L16における迂回管バルブV16の下流には、流量調整バルブV1、第2バンク20の透過水配管L23には、流量調整バルブV2、濃縮水配管L22における動力回収装置18の下流には、流量調整バルブV3が、それぞれ設置されている。流量調整バルブ(V1,V2,V3)は、背圧を付与し、流量を調整可能である。逆浸透処理システムS2において、薬洗装置Uは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられている。
逆浸透処理システムS2においては、複数並列に接続された膜ユニットの系列のうち、一部の系列を構成するバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄しながら、残りのバンクに配置された逆浸透膜モジュールで逆浸透処理を続けることができる。洗浄されている逆浸透膜モジュールを備える膜ユニットは、逆浸透処理のために供給される被処理水の流量が、流量調整バルブV1の開度や、ブースターポンプ19の出力によって調整される。一方、透過水の流量は、流量調整バルブV2の開度によって調整される。なお、ブースターポンプ19の出力のみで被処理水の流量を調整できる場合は、流量調整バルブV1は省略されてもよい。
以上の逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S2や、これを使用した逆浸透処理方法によると、複数並列に接続された膜ユニットの系列に対し、共通の供給ポンプ11により被処理水を供給し、共通の高圧ポンプ12により昇圧して逆浸透させることができる。そのため、設備コストをより削減することができるし、膜ユニットの系列毎に高圧ポンプ12の出力を調整する必要が無い。高圧ポンプ12としては、大型のものを採用することができるので、動力効率が向上する点でも有利である。
図9は、本発明の第3変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。
図9に示すように、多段式のバンク(10,20)を備える前記の逆浸透処理装置(1,2,3)は、供給ポンプ(第1ポンプ)11と、高圧ポンプ(第2ポンプ)12と、動力回収装置18と、ブースターポンプ(第3ポンプ)19と、を備えて動力回収型の膜ユニットを構成することができる。このような膜ユニットを、供給ポンプ11の下流で配管を介して互いに並列に接続することにより、膜ユニットの系列を備える逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S3とすることもできる。
図9に示す逆浸透処理システムS3において、供給ポンプ11と、高圧ポンプ12と、ブースターポンプ19とは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられ、複数並列に備えられた膜ユニットのそれぞれと配管を介して接続している。一方、動力回収装置18は、複数並列に接続された膜ユニット毎に備えられている。迂回管L16における迂回管バルブV16の下流には、流量調整バルブV1、第2バンク20の第2透過水配管L23には、流量調整バルブV2、濃縮水配管L22における動力回収装置18の下流には、流量調整バルブV3が、それぞれ設置されている。流量調整バルブ(V1,V2,V3)は、背圧を付与し、流量を調整可能である。逆浸透処理システムS3において、薬洗装置Uは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられている。
逆浸透処理システムS3においては、複数並列に接続された膜ユニットの系列のうち、一部の系列を構成するバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄しながら、残りのバンクに配置された逆浸透膜モジュールで逆浸透処理を続けることができる。洗浄されている逆浸透膜モジュールを備える膜ユニットは、逆浸透処理のために供給される被処理水の流量が、流量調整バルブV1の開度によって調整される。一方、透過水の流量は、流量調整バルブV2の開度によって調整される。動力回収装置18への被処理水の流入量は、系列毎に設けられた流量調整バルブV3の開度によって調整することができる。
以上の逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S3や、これを使用した逆浸透処理方法によると、複数並列に接続された膜ユニットの系列に対し、共通の供給ポンプ11により被処理水を供給し、被処理水の一部を膜ユニットの系列毎に備えられた動力回収装置18に分流し、濃縮水の残圧を利用して加圧した後、共通のブースターポンプ19により昇圧して逆浸透させることができる。そのため、設備コストをより削減することができるし、膜ユニットの系列毎に高圧ポンプ12やブースターポンプ19の出力を調整する必要が無い。ブースターポンプ19としては、大型のものを採用することができるので、動力効率が向上する点でも有利である。
図10は、本発明の第4変形例に係る逆浸透処理装置の構成を示す図である。
図10に示すように、多段式のバンク(10,20)を備える前記の逆浸透処理装置(1,2,3)は、供給ポンプ(第1ポンプ)11と、高圧ポンプ(第2ポンプ)12と、動力回収装置18と、ブースターポンプ(第3ポンプ)19と、を備えて動力回収型の膜ユニットを構成することができる。このような膜ユニットを、供給ポンプ11の下流で配管を介して互いに並列に接続することにより、膜ユニットの系列を備える逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S4とすることもできる。
図10に示す逆浸透処理システムS4において、供給ポンプ11と、高圧ポンプ12と、ブースターポンプ19と、動力回収装置18とは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられている。また、迂回管L16における迂回管バルブV16の下流には、流量調整バルブV1、第2バンク20の第2透過水配管L23には、流量調整バルブV2、濃縮水配管L22における動力回収装置18の下流には、流量調整バルブV3が、それぞれ設置されている。流量調整バルブ(V1,V2,V3)は、背圧を付与し、流量を調整可能である。逆浸透処理システムS4において、薬洗装置Uは、膜ユニットの系列に対して共通に備えられている。
逆浸透処理システムS4においては、複数並列に接続された膜ユニットの系列のうち、一部の系列を構成するバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄しながら、残りのバンクに配置された逆浸透膜モジュールで逆浸透処理を続けることができる。洗浄されている逆浸透膜モジュールを備える膜ユニットは、逆浸透処理のために供給される被処理水の流量が、流量調整バルブV1の開度によって調整される。一方、透過水の流量は、流量調整バルブV2の開度によって調整される。動力回収装置18への被処理水の流入量は、流量調整バルブV3の開度によって調整することができる。
以上の逆浸透処理システム(変形例に係る逆浸透処理装置)S4や、これを使用した逆浸透処理方法によると、複数並列に接続された膜ユニットの系列に対し、共通の供給ポンプ11により被処理水を供給し、被処理水の一部を共通の動力回収装置18に分流し、濃縮水の残圧を利用して加圧した後、共通のブースターポンプ19により昇圧して逆浸透させることができる。そのため、設備コストをより削減することができるし、膜ユニットの系列毎に高圧ポンプ12やブースターポンプ19の出力を調整する必要が無い。逆浸透処理システムS4では、一部の系列を構成するバンク(10)に配置された逆浸透膜モジュールを洗浄するとき、バンク20に対する供給経路(迂回管L16)に設けた流量調整バルブV1の開度と、バンク20の透過水流路(第2透過水配管L23)に設けた流量調整バルブV2を調整することにより、所定の運転範囲内から大きく逸脱することなく、逆浸透処理を続けることができる。
以上、本発明について説明したが、本発明は、前記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態や変形例が備える全ての構成を備えるものに限定されない。実施形態や変形例の構成の一部を他の構成に置き換えたり、実施形態や変形例の構成の一部を他の形態に追加したり、実施形態や変形例の構成の一部を省略したりすることができる。
例えば、前記の逆浸透処理装置1,2,3の構成は、前記の変形例に係る逆浸透処理システムS1,S2,S3,S4のいずれに適用することも可能である。また、前記のバンク(10,20)は、第1バンク10と第2バンク20の2段の構成とされているが、2段以上の構成であってもよい。2段以上のバンクを直列に備えるとき、迂回管や薬洗用配管は、1以上の任意の段に設けてよい。
また、前記の逆浸透処理システムS1,S2,S3,S4は、3系列に並列化されているが、2以上の任意の系列に並列化させてよい。逆浸透処理システムS1において、供給ポンプ11が膜ユニットに対応して複数並列に備えられてもよいし、逆浸透処理システムS2において、供給ポンプ11や高圧ポンプ12が膜ユニットに対応して複数並列に備えられてもよいし、逆浸透処理システムS3において、供給ポンプ11や高圧ポンプ12やブースターポンプ19が膜ユニットに対応して複数並列に備えられてもよいし、逆浸透処理システムS4において、供給ポンプ11や高圧ポンプ12やブースターポンプ19や動力回収装置18が膜ユニットに対応して複数並列に備えられてもよい。
また、前記の逆浸透処理装置1,2,3や、逆浸透処理システムS1,S2,S3,S4に備えられる配管、バルブ、ポンプ等の機器は、図示した設置位置や接続状態に制限されるものではなく、技術的意義を損なわない限り、任意の設置位置や接続状態にすることが可能である。
1,2,3 逆浸透処理装置
5 圧力容器
5a 導入ポート
5b 導出ポート
6 逆浸透膜エレメント
6a 膜積層体
7 逆浸透膜
8 集水配管
8a 透孔
9 スペーサ
10 第1バンク
11 供給ポンプ(第1ポンプ)
12 高圧ポンプ(第2ポンプ)
18 動力回収装置
19 ブースターポンプ(第3ポンプ)
20 第2バンク
310 薬洗水タンク
320 薬洗用ポンプ
330 フィルタ
D1,D2,D11,D12,D21,D22 液体検出器
L1 生産水配管
L11,L21 被処理水配管
L12,L22 濃縮水配管
L13,L23 透過水配管
L14 第1合流管
L15 第1分流管
L16,L26 迂回管
L18,L28 給水管
L19,L29 排水管
L24 第2合流管
L25 第2分流管
L51,L52,L54,L55 薬洗用配管
S1,S2,S3,S4 逆浸透処理システム
U 薬洗装置
V1,V2,V3 流量調整バルブ
V11,V21 被処理水配管バルブ
V12,V22 濃縮水配管バルブ
V13 流量調整バルブ
V14 第1透過水配管バルブ
V15 第1分流管バルブ
V16,V26 迂回管バルブ
V18,V28 給水管バルブ
V19,V29 排水管バルブ
V24 第2透過水配管バルブ
V25 第2分流管バルブ
V51,V52,V54,V55 薬洗用配管バルブ

Claims (9)

  1. 浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムであって、
    前記逆浸透処理装置は、
    被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、
    前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、
    前記第1バンクは、
    前記被処理水を前記第1バンクに供給するための第1被処理水配管と、
    前記第1バンクによって分離された濃縮水を前記第1バンクから排出するための第1濃縮水配管と、
    前記第1被処理水配管を閉止可能な第1被処理水配管バルブと、
    前記第1濃縮水配管を閉止可能な第1濃縮水配管バルブと、を有し、
    前記第1被処理水配管バルブの上流側と前記第1濃縮水配管バルブの下流側との間には、前記第1バンクに供給される前記被処理水を前記第1バンクを迂回して前記第2バンクに供給可能な第1迂回管が接続しており、
    前記第1被処理水配管バルブの下流側と前記第1濃縮水配管バルブの上流側との間には、前記第1バンクに配置された前記逆浸透膜モジュールに対して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給可能な第1薬洗用配管が接続しており、
    前記逆浸透処理システムは、
    前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、
    前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、
    前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、
    前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、
    前記第2ポンプ、前記動力回収装置、及び、前記第3ポンプが、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置毎に備えられた逆浸透処理システム。
  2. 浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムであって、
    前記逆浸透処理装置は、
    被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、
    前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、
    前記第1バンクは、
    前記被処理水を前記第1バンクに供給するための第1被処理水配管と、
    前記第1バンクによって分離された濃縮水を前記第1バンクから排出するための第1濃縮水配管と、
    前記第1被処理水配管を閉止可能な第1被処理水配管バルブと、
    前記第1濃縮水配管を閉止可能な第1濃縮水配管バルブと、を有し、
    前記第1被処理水配管バルブの上流側と前記第1濃縮水配管バルブの下流側との間には、前記第1バンクに供給される前記被処理水を前記第1バンクを迂回して前記第2バンクに供給可能な第1迂回管が接続しており、
    前記第1被処理水配管バルブの下流側と前記第1濃縮水配管バルブの上流側との間には、前記第1バンクに配置された前記逆浸透膜モジュールに対して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給可能な第1薬洗用配管が接続しており、
    前記逆浸透処理システムは、
    前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、
    前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、
    前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、
    前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、
    前記動力回収装置、及び、前記第3ポンプが、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置毎に備えられ、
    前記第2ポンプが、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置のそれぞれと接続して備えられた逆浸透処理システム。
  3. 浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムであって、
    前記逆浸透処理装置は、
    被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、
    前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、
    前記第1バンクは、
    前記被処理水を前記第1バンクに供給するための第1被処理水配管と、
    前記第1バンクによって分離された濃縮水を前記第1バンクから排出するための第1濃縮水配管と、
    前記第1被処理水配管を閉止可能な第1被処理水配管バルブと、
    前記第1濃縮水配管を閉止可能な第1濃縮水配管バルブと、を有し、
    前記第1被処理水配管バルブの上流側と前記第1濃縮水配管バルブの下流側との間には、前記第1バンクに供給される前記被処理水を前記第1バンクを迂回して前記第2バンクに供給可能な第1迂回管が接続しており、
    前記第1被処理水配管バルブの下流側と前記第1濃縮水配管バルブの上流側との間には、前記第1バンクに配置された前記逆浸透膜モジュールに対して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給可能な第1薬洗用配管が接続しており、
    前記逆浸透処理システムは、
    前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、
    前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、
    前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、
    前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、
    前記動力回収装置が、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置毎に備えられ、
    前記第2ポンプ、及び、前記第3ポンプが、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置のそれぞれと接続して備えられた逆浸透処理システム。
  4. 浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムであって、
    前記逆浸透処理装置は、
    被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、
    前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、
    前記第1バンクは、
    前記被処理水を前記第1バンクに供給するための第1被処理水配管と、
    前記第1バンクによって分離された濃縮水を前記第1バンクから排出するための第1濃縮水配管と、
    前記第1被処理水配管を閉止可能な第1被処理水配管バルブと、
    前記第1濃縮水配管を閉止可能な第1濃縮水配管バルブと、を有し、
    前記第1被処理水配管バルブの上流側と前記第1濃縮水配管バルブの下流側との間には、前記第1バンクに供給される前記被処理水を前記第1バンクを迂回して前記第2バンクに供給可能な第1迂回管が接続しており、
    前記第1被処理水配管バルブの下流側と前記第1濃縮水配管バルブの上流側との間には、前記第1バンクに配置された前記逆浸透膜モジュールに対して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給可能な第1薬洗用配管が接続しており、
    前記逆浸透処理システムは、
    前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、
    前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、
    前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、
    前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、
    前記第2ポンプ、前記動力回収装置、及び、前記第3ポンプが、複数並列に接続された前記逆浸透処理装置のそれぞれと接続して備えられた逆浸透処理システム。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の逆浸透処理システムであって、
    前記第2バンクは、
    前記第1バンクによって分離された前記濃縮水を前記被処理水として前記第2バンクに供給するための第2被処理水配管と、
    前記第2バンクによって分離された濃縮水を前記第2バンクから排出するための第2濃縮水配管と、
    前記第2被処理水配管を閉止可能な第2被処理水配管バルブと、
    前記第2濃縮水配管を閉止可能な第2濃縮水配管バルブと、を有し、
    前記第2被処理水配管バルブの上流側と前記第2濃縮水配管バルブの下流側との間には、前記第2バンクに供給される前記被処理水を前記第2バンクを迂回して排水可能な第2迂回管が接続しており、
    前記第2被処理水配管バルブの下流側と前記第2濃縮水配管バルブの上流側との間には、前記第2バンクに配置された前記逆浸透膜モジュールに対して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する薬洗水を供給可能な第2薬洗用配管が接続している逆浸透処理システム
  6. 請求項に記載の逆浸透処理システムであって
    記被処理水を逆浸透処理する間に、前記第1バンク及び前記第2バンクのうち、一方のバンクに供給される前記被処理水を前記バンクを迂回させて排水しながら、残りのバンクを使用して逆浸透処理し、
    前記第1バンク及び前記第2バンクのうち、残りのバンクを使用して前記被処理水を逆浸透処理する間に、前記被処理水を迂回させた前記バンクに前記薬洗水を供給して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する逆浸透処理システム
  7. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の逆浸透処理システムであって、
    前記被処理水は、前記第1ポンプよりも下流、且つ、前記第2ポンプよりも上流で分流されて前記動力回収装置に送られ、
    前記動力回収装置に昇圧された前記被処理水は、前記第3ポンプで加圧された後、前記第2ポンプよりも下流、且つ、前記第1迂回管よりも上流に戻される逆浸透処理システム。
  8. 逆浸透処理装置が複数並列に接続された逆浸透処理システムによる逆浸透処理方法であって、
    前記逆浸透処理装置は、
    被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数配置されてなる膜ユニットを備え、
    前記膜ユニットは、被処理水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第1バンクと、前記第1バンクによって分離された濃縮水を逆浸透処理する逆浸透膜モジュールが1個又は複数並列に配置されてなる第2バンクと、からなり、
    前記逆浸透処理システムは、
    前記第1バンク又は前記第2バンクに前記被処理水を供給する第1ポンプと、
    前記第1ポンプの下流に配置され、前記被処理水を昇圧して前記第1バンク又は前記第2バンクの逆浸透膜に逆浸透させる第2ポンプと、
    前記第2バンクによって分離された濃縮水の残圧を利用して前記第1バンクに供給される前記被処理水を昇圧する動力回収装置と、
    前記動力回収装置によって昇圧された前記被処理水を加圧する第3ポンプと、を備え、
    前記被処理水を逆浸透処理する間に、複数並列に接続された逆浸透処理装置のうちのいずれかの前記第1バンク及び前記第2バンクのうち、一方のバンクに供給される前記被処理水を前記バンクを迂回させて排水しながら、残りのバンクを使用して前記被処理水を逆浸透処理し、
    前記第1バンク及び前記第2バンクのうち、残りのバンクを使用して前記被処理水を逆浸透処理する間に、前記バンクに薬洗水を供給して前記逆浸透膜モジュールを洗浄する逆浸透処理方法。
  9. 請求項8に記載の逆浸透処理方法であって、
    前記被処理水は、前記第1ポンプよりも下流、且つ、前記第2ポンプよりも上流で分流されて前記動力回収装置に送られ、
    前記動力回収装置に昇圧された前記被処理水は、前記第3ポンプで加圧された後、前記第2ポンプよりも下流、且つ、前記被処理水を迂回させる配管よりも上流に戻される逆浸透処理方法。
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