JP7318755B1 - 脱塩装置の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】脱塩装置の脱塩性能の低下を防止することができる脱塩装置の運転方法を提供する。【解決手段】第１脱塩装置と第２脱塩装置とを有する脱塩装置の運転方法において、第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離する通常運転工程と、該第２脱塩装置の補正透過水量が低下する前に、第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する希薄水通水運転工程とを有する。【選択図】図１
Description
本発明は、脱塩装置の運転方法に係り、特に第１脱塩装置と第２脱塩装置とを有する脱塩装置の運転方法に関する。
逆浸透膜等の脱塩装置では、長期間の運転により炭酸カルシウム、シリカ、フッ化カルシウム等のスケールの析出や、有機物による膜閉塞が発生し、塩除去率の低下や透過水量の低下等の脱塩装置の性能低下をもたらす。スケール閉塞の場合、脱塩装置の性能低下を防ぐために原水中のイオン濃度を測定し、脱塩装置の濃縮水において飽和指数を超えないように運転する方法が採用される。ここで飽和指数とは、スケール生成に関与する各イオン種の濃度・イオン強度の積を溶解度積で割った値の対数値を一般的に指す。この飽和指数をゼロより超えないような範囲で脱塩装置を運転する。さらに飽和指数がゼロを超えるような場合においては、例えばスケール防止剤の添加によってスケールの生成を抑制し、脱塩装置を運転する。
スケール防止剤の添加によっても抑制不可能であるような飽和指数を大きく超える水質である場合、従来ではスケールを除去するために酸洗浄やアルカリ洗浄の薬品洗浄が行われてきた。しかし一般的な洗浄では、装置を止め、洗浄液を調整してから洗浄し、洗浄液を回収した後に通水を開始するという過程であることから、洗浄コストが大きくなることが問題となる。そこで、長期間運転しても脱塩装置の性能が低下することなく、薬品洗浄を必要としない脱塩装置の運用が望まれていた。
脱塩装置の運転方法の一つとして、フラッシング法が挙げられる。ここでフラッシングとは、給水ポンプの稼働を継続したまま、濃縮水排出配管の開閉弁を開とすることにより、濃縮水排出配管から給水を系外へ排出させる操作を指す。通常運転時より速い流速で通水することにより、膜面を閉塞させる汚れを効果的に洗い流すことができる。フラッシングは、１～１０回／日の頻度で、３０～１２０秒／回で行うことが一般である。しかし、数分／回程度のフラッシングでは性能低下した脱塩装置を回復させることは不十分であり、結局洗浄を実施せざるをえないことが問題となる。またフラッシングを行う場合、濃縮水配管の開閉弁を開とすることから、フラッシングを行う間は、透過水の生産を行うことができず、脱塩装置の回収率は低下してしまう。
さらに、ＲＯ給水相当の塩類濃度では、フラッシングによる性能低下した脱塩装置を回復させることは不十分であり、塩類濃度の低い水でフラッシングを行うことが望ましい。
さらに、ＲＯ給水相当の塩類濃度では、フラッシングによる性能低下した脱塩装置を回復させることは不十分であり、塩類濃度の低い水でフラッシングを行うことが望ましい。
その他の方法として、モジュールの被処理水の流れ方向を反転させる方法がある。この方法によると、原水スペーサーに蓄積した濁質を容易に剥がすことが可能となり、脱塩装置の安定性が向上する（特許文献１、２）。しかし、流れを反転させるため必要なバルブ数は大幅に増えイニシャルコストが大幅に増加してしまうことが問題となる。また、バルブに故障が生じた場合、バルブの切り替えを行うことができず、装置の安定性が大きく損なわれてしまう。さらに流れ反転によるスケール物質に対する剥離効果については言及されていない。
特許文献３には、Ｆイオン、Ａｌイオン、及びＮａイオン濃度の低い洗浄水を通水してスケールを洗浄する方法が記載されている。この方法では、逆浸透膜処理工程における流量、圧力、水温の値から算出される標準化透過水量（補正透過水量）と、予め設定された初期標準化透過水量との比率が規定値となったときに、洗浄水の通水に切り替える。しかし、この方法では、低下した脱塩装置の性能を十分に回復させることはできないことが判明した。
本発明は、上記問題に鑑み、脱塩装置の脱塩性能の低下を防止することができる脱塩装置の運転方法を提供することを課題とする。
本発明の一態様の脱塩装置の運転方法は、第１脱塩装置と第２脱塩装置とを有する脱塩装置の運転方法において、
第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離する通常運転工程と、
該第２脱塩装置の補正透過水量が低下する前に、第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する希薄水通水運転工程と
を有する。
第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離する通常運転工程と、
該第２脱塩装置の補正透過水量が低下する前に、第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する希薄水通水運転工程と
を有する。
本発明の一態様では、前記第２脱塩装置が複数台並列に設置されており、第１脱塩装置と一部の第２脱塩装置とで前記通常運転工程を行っている間に他の第２脱塩装置で前記希薄水通水運転工程を行う。
本発明の一態様の脱塩装置の運転方法は、第１脱塩装置と２台の第２脱塩装置とを有する脱塩装置の運転方法において、
第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を一方の第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離し、他方の第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する第１通水パターンと、
第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を他方の第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離し、一方の第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する第２通水パターンと、
を交互に行う方法であって、
第１通水パターンと第２通水パターンとの切り替えを３０～１８０分に１回の頻度で行う。
第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を一方の第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離し、他方の第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する第１通水パターンと、
第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を他方の第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離し、一方の第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する第２通水パターンと、
を交互に行う方法であって、
第１通水パターンと第２通水パターンとの切り替えを３０～１８０分に１回の頻度で行う。
本発明の一態様では、希薄水として溶解塩類濃度が飽和溶解度未満となっている水を用いる。
本発明の一態様では、希薄水として、前記第１脱塩装置又は第１脱塩装置と第２脱塩装置の脱塩水を用いる。
本発明の一態様では、希薄水にスケール防止剤を添加する。
本発明の一態様では、前記脱塩装置は、逆浸透膜装置である。
本発明の一態様では、希薄水の水温が２５℃以上である。
本発明の一態様では、前記第１の濃縮水が、水温２０℃以上、ｐＨ＜６．０、カルシウムイオン濃度：５０～５００ｍｇ／Ｌ、アルミニウムイオン濃度：０．０１～０．５ｍｇ／Ｌ、鉄イオン濃度：０．０１～０．２５ｍｇ／Ｌ、シリカ濃度：５００～１５００ｍｇ／Ｌである。
本発明の脱塩装置の運転方法の通常運転工程では、被処理水を第１脱塩装置に通水して第１脱塩水と第１濃縮水とに分離し、第１濃縮水を第２脱塩装置に通水して第２脱塩水と第２濃縮水とに分離する。通常運転工程を行うことによって第２脱塩装置の脱塩性能が実質的に低下する前に、第２脱塩装置に希薄水を通水することにより、第２脱塩装置の脱塩性能低下を防止することができる。
なお、第２脱塩装置のフラックス回復運転を行う際の希薄水として第１又は第２脱塩装置の脱塩水を用いる態様にあっては、タンク等の付帯設備が不要であり、装置構成が簡易となる。また、第１脱塩装置の透過水という塩類濃度の低い水を希薄水として用いることで、被処理水を希薄水として用いる場合よりも、第２脱塩装置の付着スケールを十分に溶解除去することができる。
以下、図１，２を参照して第1の実施の形態について説明する。本実施の形態では、脱塩装置として逆浸透膜装置（ＲＯ装置）を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、逆浸透膜としては芳香族ポリアミド系逆浸透膜が好適であるが、これに限定されない。逆浸透膜装置以外の脱塩装置としては、ナノろ過膜装置、正浸透膜装置、膜蒸留装置、電気透析装置、電気脱イオン装置などが例示される。また、被処理水としては、塩類濃度が１０～５０００ｍｇ／Ｌ特に５０～１０００ｍｇ／Ｌ程度の工業用水、井戸水、フッ素含有排水等が例示されるが、これに限定されない。
図１、２は実施の形態に係る脱塩装置の運転方法に用いられる脱塩装置の構成を示すものである。なお、運転時の水の流れを太実線で示す。図中のＰＩは圧力センサ、ＦＩは流量センサを示す。
この実施の形態では、第１ＲＯ装置４と、第２ＲＯ装置とが直列に設置されている。第２ＲＯ装置として、２個の第２ＲＯ装置２１，２２が並列に設置されている。図１では一方の第２ＲＯ装置２１が通常運転し、他方の第２ＲＯ装置２２が希薄水通水運転しており、図２では該一方の第２ＲＯ装置２１が、希薄水通水運転し、該他方の第２ＲＯ装置２２が通常運転している。
［図１の運転時］
図１の通り、原水タンク１内の原水は、ポンプ２、配管３を介して第１ＲＯ装置４に供給され、脱塩水（透過水）が配管３１、バルブ３２、配管３３を介して脱塩水として取り出される。
図１の通り、原水タンク１内の原水は、ポンプ２、配管３を介して第１ＲＯ装置４に供給され、脱塩水（透過水）が配管３１、バルブ３２、配管３３を介して脱塩水として取り出される。
第１ＲＯ装置４の濃縮水（第１濃縮水）は、配管３４、３５、バルブ３６、配管３７を介して一方の第２ＲＯ装置２１に供給される。
第２ＲＯ装置２１の脱塩水（透過水）は、配管６１、６２を介して前記配管３３に合流し、脱塩水として取り出される。第２ＲＯ装置２１の濃縮水は、配管６３、バルブ６４、配管６５、バルブ６６、配管６７を介して濃縮水として取り出される。
配管３４から分岐した配管３８がバルブ３９、配管４０を介して他方の第２脱塩装置２２の給水口に接続されている。図１ではバルブ３９は閉とされている。
配管３１、３７間が配管４１、バルブ４２によって接続されている。また、前記配管３１、４０間が配管４３、バルブ４４によって接続されている。図１ではバルブ４２は閉、バルブ４４は開とされている。そのため、配管３１の第１脱塩水の一部は、配管４３、４０を介して第２脱塩装置２２の給水口に供給され、第２脱塩装置２２が希薄水通水運転される。
この他方の第２ＲＯ装置２２の希薄水通水運転時には、該他方の第２ＲＯ装置２２の脱塩水は、配管７３、６２を介して配管３３に合流し、脱塩水として取り出される。第２ＲＯ装置２２の濃縮水は、配管７４、７７、バルブ７８、配管７９、７１を介して原水タンク１に返送される。
［図２の運転時］
図１とは逆に、図２では該一方の第２脱塩装置２１が希薄水通水運転し、該他方の第２脱塩装置２２が通常運転している。この場合も、原水タンク１内の原水は、ポンプ２、配管３を介して第１ＲＯ装置４に供給され、脱塩水（透過水）が配管３１、バルブ３２、配管３３を介して脱塩水として取り出される。
図１とは逆に、図２では該一方の第２脱塩装置２１が希薄水通水運転し、該他方の第２脱塩装置２２が通常運転している。この場合も、原水タンク１内の原水は、ポンプ２、配管３を介して第１ＲＯ装置４に供給され、脱塩水（透過水）が配管３１、バルブ３２、配管３３を介して脱塩水として取り出される。
図２では、バルブ３６が閉、バルブ３９が開とされている。そのため、第１ＲＯ装置４の濃縮水（第１濃縮水）は、配管３４、３８、バルブ３９、配管４０を介して他方の第２ＲＯ装置２２に供給される。
第２ＲＯ装置２２の脱塩水（透過水）は、配管７３、６２を介して前記配管３３に合流し、脱塩水として取り出される。第２ＲＯ装置２２の濃縮水は、配管７４、７５，バルブ７６を介して、配管６５に流れ、濃縮水として取り出される。
また、図２ではバルブ４２は開、バルブ４４は閉とされている。そのため、配管３１の第１脱塩水の一部は、配管４２、３７を介して一方の第２脱塩装置２１の給水口に供給され、第２脱塩装置２１が希薄水通水運転される。該一方の第２ＲＯ装置２１の脱塩水は、配管６１、６２を介して配管３３に合流し、脱塩水として取り出される。該一方の第２ＲＯ装置２１の濃縮水は、配管６３、６８、バルブ６９、配管７０、７１を介して原水タンク１に返送される。
このように、図１、２の脱塩装置の運転方法においては、並列設置された２台の第２脱塩装置２１、２２のうち一方で通常運転しながら、他方で第１脱塩水を通水して希薄水通水運転を行うことで、脱塩装置を停止することなく、第２ＲＯ装置の性能低下を防ぐことができる。
図１、２では、第１ＲＯ装置４が１基設置され、第２ＲＯ装置２１、２２が合計２基設置されているが、それ以上ずつ設置されてもよい。また、図１、２では、第２ＲＯ装置２１，２２それぞれが希薄水通水運転しているときには、希薄水は濃縮水と脱塩水とに分離されているが、脱塩水流路のバルブ（図示せず）を閉じることで希薄水は濃縮水と脱塩水とに分離せず、第２ＲＯ装置２１，２２からは濃縮水のみを排出するようにしても良い。
［希薄水の通水速度］
希薄水の通水速度は、脱塩装置の閉塞状態に応じて適宜決定することができるが、例えば逆浸透膜の場合、０．００１～１ｍ／ｓ、特に０．０２～０．２ｍ／ｓが好ましい。具体的には、４インチモジュールでは１本あたり３００～２０００Ｌ／Ｈｒであることが好ましく、８インチモジュールでは１本あたり１．８～１０ｍ３／Ｈｒであることが好ましい。また、脱塩装置の濃縮水排出側での圧力は０．１～２ＭＰａであることが好ましい。
希薄水の通水速度は、脱塩装置の閉塞状態に応じて適宜決定することができるが、例えば逆浸透膜の場合、０．００１～１ｍ／ｓ、特に０．０２～０．２ｍ／ｓが好ましい。具体的には、４インチモジュールでは１本あたり３００～２０００Ｌ／Ｈｒであることが好ましく、８インチモジュールでは１本あたり１．８～１０ｍ３／Ｈｒであることが好ましい。また、脱塩装置の濃縮水排出側での圧力は０．１～２ＭＰａであることが好ましい。
［希薄水を通水する第２脱塩装置の切り替えタイミング］
第２ＲＯ装置の補正透過フラックスが運転初期から低下する前に、具体的には運転初期から５％以上低下するよりも前に、希薄水を通水する第２ＲＯ装置を切り替える。なお、この５％は一例であり、１～５％の間から選択された値であればよい。特に、第２ＲＯ装置において最も濃縮のかかる末端ＲＯの透過フラックスの変化を測定することが好ましい。補正透過フラックスは、後述の実施例に記載の通りである。
第２ＲＯ装置の補正透過フラックスが運転初期から低下する前に、具体的には運転初期から５％以上低下するよりも前に、希薄水を通水する第２ＲＯ装置を切り替える。なお、この５％は一例であり、１～５％の間から選択された値であればよい。特に、第２ＲＯ装置において最も濃縮のかかる末端ＲＯの透過フラックスの変化を測定することが好ましい。補正透過フラックスは、後述の実施例に記載の通りである。
補正透過フラックスの減少量を検知するのではなく、所定時間、一方の第２ＲＯ装置を所定時間通常運転し他方の第２ＲＯ装置を希薄水通水運転した後に、該一方の第２ＲＯ装置を通常運転とし該他方の第２ＲＯ装置を希薄水通水運転に切り替えることも可能である。この所定時間としては、１０～２４０分、特に３０～１８０分、例えば約９０分が例示される。
［希薄水の水質］
上記実施の形態では、希薄水として第１脱塩水を用いているが、本発明では、希薄水は、溶解塩類が飽和溶解度未満となっていればよい。したがって、第２脱塩水（第２ＲＯ装置の透過水）を希薄水として用いてもよい。また、第１ＲＯ装置または第２ＲＯ装置の透過水と原水とを混合したものを希薄水として用いてもよい。更には第１ＲＯ装置または第２ＲＯ装置の透過水と第１濃縮水とを混合したものを希薄水として用いてもよい。溶解塩類の飽和溶解度とは、Ｘ＋のモル濃度［Ｘ＋］及びＹ－のモル濃度［Ｙ－］に関してスケール種ＸＹの溶解度積Ｋｓｐについて、［Ｘ＋］［Ｙ－］＝Ｋｓｐを満たすものである。
上記実施の形態では、希薄水として第１脱塩水を用いているが、本発明では、希薄水は、溶解塩類が飽和溶解度未満となっていればよい。したがって、第２脱塩水（第２ＲＯ装置の透過水）を希薄水として用いてもよい。また、第１ＲＯ装置または第２ＲＯ装置の透過水と原水とを混合したものを希薄水として用いてもよい。更には第１ＲＯ装置または第２ＲＯ装置の透過水と第１濃縮水とを混合したものを希薄水として用いてもよい。溶解塩類の飽和溶解度とは、Ｘ＋のモル濃度［Ｘ＋］及びＹ－のモル濃度［Ｙ－］に関してスケール種ＸＹの溶解度積Ｋｓｐについて、［Ｘ＋］［Ｙ－］＝Ｋｓｐを満たすものである。
なお、希薄水の水温が低い場合は透過水量の回復効果は小さいため、希薄水の水温は２０℃以上特に２５℃以上であることが好ましい。
［希薄水に添加するスケール防止剤］
希薄水にはスケール防止剤を添加してもよい。スケール防止剤を添加することでスケールの溶解力の向上および溶解したスケールの再付着防止という効果を得ることができる。
希薄水にはスケール防止剤を添加してもよい。スケール防止剤を添加することでスケールの溶解力の向上および溶解したスケールの再付着防止という効果を得ることができる。
スケール防止剤は、用いる脱塩装置の種類や原水によって適宜選択することができる。脱塩装置として逆浸透膜装置を用い、炭酸カルシウムスケールが生成するような被処理水の場合には、２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸等のホスホン酸やアクリル酸と２―アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸の共重合ポリマー、ポリアクリル酸などを用いることができ、フッ化カルシウムスケールが生成するような被処理水の場合には、２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸等のホスホン酸、ポリアクリル酸などを用いることができる。また、これらスケール防止剤の添加量は１０～１０００ｍｇ／Ｌ程度である。
なお、希薄水にｐＨ調整剤を添加し、スケールの溶解力の向上および溶解したスケールの再付着防止という効果を得るようにしてもよい。
［希薄水の通水方向］
図１のように希薄水として原水を通水する場合は、第２ＲＯ装置の給水側から通水するのが好ましいが、第２ＲＯ装置の濃縮水出口側から通水しても構わない。また希薄水を通水している間は、脱塩装置の濃縮水が飽和溶解度未満の範囲内で回収率を維持し、処理水を生産しながら通水しても構わない。
図１のように希薄水として原水を通水する場合は、第２ＲＯ装置の給水側から通水するのが好ましいが、第２ＲＯ装置の濃縮水出口側から通水しても構わない。また希薄水を通水している間は、脱塩装置の濃縮水が飽和溶解度未満の範囲内で回収率を維持し、処理水を生産しながら通水しても構わない。
上記実施の形態では、ＲＯ装置が２段に設置されているが、３段以上に設置されてもよい。なお、３段以上に設置した場合には、希薄水を通水する脱塩装置は最後段のものとすることが好ましい。
［第１濃縮水の水質］
本発明は、第２ＲＯ装置でフッ化カルシウムスケールまたは炭酸カルシウムスケールが生成する場合に好適に用いることができる。具体的には、第２ＲＯ装置に供給される第１濃縮水が以下の場合に好適に用いることができる。
水温２０℃以上
ｐＨ＜６．０
カルシウムイオン濃度：５０～５００ｍｇ／Ｌ（好ましくは１００～２５０ｍｇ／Ｌ）アルミニウムイオン濃度：０．０１～０．５ｍｇ／Ｌ（好ましくは０．１～０．２５ｍｇ／Ｌ）
鉄イオン濃度：０．０１～０．２５ｍｇ／Ｌ（好ましくは０．１～０．２５ｍｇ／Ｌ）シリカ濃度：５００～１５００ｍｇ／Ｌ（好ましくは７００～１２００ｍｇ／Ｌ）
本発明は、第２ＲＯ装置でフッ化カルシウムスケールまたは炭酸カルシウムスケールが生成する場合に好適に用いることができる。具体的には、第２ＲＯ装置に供給される第１濃縮水が以下の場合に好適に用いることができる。
水温２０℃以上
ｐＨ＜６．０
カルシウムイオン濃度：５０～５００ｍｇ／Ｌ（好ましくは１００～２５０ｍｇ／Ｌ）アルミニウムイオン濃度：０．０１～０．５ｍｇ／Ｌ（好ましくは０．１～０．２５ｍｇ／Ｌ）
鉄イオン濃度：０．０１～０．２５ｍｇ／Ｌ（好ましくは０．１～０．２５ｍｇ／Ｌ）シリカ濃度：５００～１５００ｍｇ／Ｌ（好ましくは７００～１２００ｍｇ／Ｌ）
図３，４に示す試験装置を用いて模擬原水の処理運転（図３）及び第２ＲＯ装置への希薄水通水運転（図４）を交互に行った。なお、本試験では、フラックス値として補正透過フラックス値を用いる。
［補正透過フラックス］
実際の透過フラックスは、運転圧力、水温、給水中の塩類濃度の影響を受けるため、ＲО装置の性能を示すデータとして補正透過フラックスで規定することが望ましい。
実際の透過フラックスは、運転圧力、水温、給水中の塩類濃度の影響を受けるため、ＲО装置の性能を示すデータとして補正透過フラックスで規定することが望ましい。
ここで、補正透過フラックスはＪＩＳ Ｋ ３８０２１９９０に示されるような逆浸透膜エレメント及びモジュール透過水量性能データの標準化方法に記載の方法で算出することが一般的である。
すなわち、透過水量性能データは以下の式（１）によって補正することで、補正透過フラックスFpsとして算出する。
ここで、Ｑｐａ：実運転条件での透過水量（ｍ３／ｄ）
Ｐｆａ：実運転条件での操作圧力（ｋＰａ）
ΔＰｆｂａ：実運転条件でのモジュール差圧（ｋＰａ）
Ｐｐａ：実運転条件での透過水側の圧力（ｋＰａ）
Πｆｂａ：実運転条件での供給側、濃縮側の平均溶質濃度の浸透圧（ｋＰａ）
ＴＣＦａ：実運転条件での温度換算係数
Ｐｆｓ：標準運転条件での操作圧力（ｋＰａ）
ΔＰｆｂｓ：標準運転条件でのモジュール差圧（ｋＰａ）
Ｐｐｓ：標準運転条件での透過水側の圧力（ｋＰａ）
Πｆｂｓ：標準運転条件での供給側、濃縮側の平均溶質濃度の浸透圧（ｋＰａ）
ＴＣＦｓ：標準運転条件での温度換算係数
Ｐｆａ：実運転条件での操作圧力（ｋＰａ）
ΔＰｆｂａ：実運転条件でのモジュール差圧（ｋＰａ）
Ｐｐａ：実運転条件での透過水側の圧力（ｋＰａ）
Πｆｂａ：実運転条件での供給側、濃縮側の平均溶質濃度の浸透圧（ｋＰａ）
ＴＣＦａ：実運転条件での温度換算係数
Ｐｆｓ：標準運転条件での操作圧力（ｋＰａ）
ΔＰｆｂｓ：標準運転条件でのモジュール差圧（ｋＰａ）
Ｐｐｓ：標準運転条件での透過水側の圧力（ｋＰａ）
Πｆｂｓ：標準運転条件での供給側、濃縮側の平均溶質濃度の浸透圧（ｋＰａ）
ＴＣＦｓ：標準運転条件での温度換算係数
＜図３，４の純水製造装置の構成＞
原水タンク８１内の原水が、ポンプ８２、配管８３を介して送水可能とされている。配管８３は配管８４，８５に分岐し、第１ＲＯ装置８６，８７に接続されている。第１ＲＯ装置８６，８７の透過水は、配管８８，８９及び合流配管９０を介して脱塩水として取り出し可能とされている。
原水タンク８１内の原水が、ポンプ８２、配管８３を介して送水可能とされている。配管８３は配管８４，８５に分岐し、第１ＲＯ装置８６，８７に接続されている。第１ＲＯ装置８６，８７の透過水は、配管８８，８９及び合流配管９０を介して脱塩水として取り出し可能とされている。
第１ＲＯ装置８６，８７の濃縮水は、配管９１，９２及び合流配管９３を介して第２ＲＯ装置９４に供給される。第２ＲＯ装置９４の透過水は、配管９５から配管９０に合流する。第２ＲＯ装置９４の濃縮水は、配管９６を介して系外に排出される。
希薄水タンク９７内の希薄水がポンプ９８、配管９９及び前記配管９３を介して第２ＲＯ装置９４に供給可能とされている。この試験例では、希薄水として上記脱塩水を用いる。
図３は、通常の原水処理運転状態を示しており、ポンプ８２が作動し、ポンプ９８は停止している。原水は、第１ＲＯ装置８６，８７あるいはさらに第２ＲＯ装置９４でＲＯ処理され、透過水（脱塩水）と濃縮水とに分離される。
図４は、第２ＲＯ装置９４に希薄水を通水している状態を示している。図４では、ポンプ８２を停止し、ポンプ９８のみを作動させ、第１ＲＯ装置８６，８７への原水供給を停止している。第２ＲＯ装置９４に希薄水タンク９８内の希薄水が通水されることにより、第２ＲＯ装置９４のスケールが溶解除去される。
なお、図４では、第２ＲＯ装置９４に希薄水を通水しているときに透過水を配管９５に流出させないようにしているが、第２ＲＯ装置９４に希薄水を通水しているときに透過水を配管９５に流出させるようにしてもよい。
＜模擬原水＞
模擬原水として、塩化カルシウム(１１０ｍｇ／Ｌ)、炭酸水素ナトリウム(７０ｍｇ／Ｌ)、メタケイ酸ナトリウム（１６１０ｍｇ／Ｌ）、塩化アルミニウム６水和物（０．４５ｍｇ／Ｌ）、塩化第二鉄（０．４ｍｇ／Ｌ）、スケール防止剤（２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸）を１０ｍｇ／Ｌを含有する水溶液を調整し、更に、水酸化ナトリウム水溶液又は硫酸水溶液でｐＨを５．５に調整したもの（水温２０℃）を用いた。
模擬原水として、塩化カルシウム(１１０ｍｇ／Ｌ)、炭酸水素ナトリウム(７０ｍｇ／Ｌ)、メタケイ酸ナトリウム（１６１０ｍｇ／Ｌ）、塩化アルミニウム６水和物（０．４５ｍｇ／Ｌ）、塩化第二鉄（０．４ｍｇ／Ｌ）、スケール防止剤（２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸）を１０ｍｇ／Ｌを含有する水溶液を調整し、更に、水酸化ナトリウム水溶液又は硫酸水溶液でｐＨを５．５に調整したもの（水温２０℃）を用いた。
＜希薄水＞
希薄水として、模擬原水を図３のようにＲＯ装置に通水したときの透過水を用いた。なお、上記スケール防止剤を１０ｍｇ／Ｌ添加した。
希薄水として、模擬原水を図３のようにＲＯ装置に通水したときの透過水を用いた。なお、上記スケール防止剤を１０ｍｇ／Ｌ添加した。
［実施例１］
図３，４の純水製造装置に、上記模擬原水と模擬希薄水とを次の順序及び条件で通水した。
図３，４の純水製造装置に、上記模擬原水と模擬希薄水とを次の順序及び条件で通水した。
＜通水順序＞
模擬原水通水工程（図３）：模擬原水を初期透過フラックス０．４５ｍ／Ｄ、通水流速０．１ｍ／ｓとなるように通水し、回収率７３％で運転を９０分行った。（補正透過フラックスは、運転９０分では、実質的には低下しない。）
希薄水通水工程（図４）：模擬原水通水工程を９０分行った後に、希薄水を模擬原水通水工程と同一の圧力、通水量にて３０分通水する。その後、図３の模擬原水通水工程に戻る。
模擬原水通水工程（図３）：模擬原水を初期透過フラックス０．４５ｍ／Ｄ、通水流速０．１ｍ／ｓとなるように通水し、回収率７３％で運転を９０分行った。（補正透過フラックスは、運転９０分では、実質的には低下しない。）
希薄水通水工程（図４）：模擬原水通水工程を９０分行った後に、希薄水を模擬原水通水工程と同一の圧力、通水量にて３０分通水する。その後、図３の模擬原水通水工程に戻る。
［比較例１］
図３の模擬原水通水工程において、初期標準化透過水量との比率が９０％となったときに、図４の希薄水の通水（３０分通水）に切り替えるようにしたこと以外は実施例１と同様にして図３の模擬原水通水及び図４の希薄水通水を交互に行った。
図３の模擬原水通水工程において、初期標準化透過水量との比率が９０％となったときに、図４の希薄水の通水（３０分通水）に切り替えるようにしたこと以外は実施例１と同様にして図３の模擬原水通水及び図４の希薄水通水を交互に行った。
［結果及び考察］
模擬原水通水工程終了直前における第２ＲＯ装置９４のフラックスＦと初期フラックスＦ０との比Ｆ／Ｆ０を「補正透過水量比」として図５に示す。図５の通り、実施例１のように、ＲＯ膜のフラックスが低下する前に希薄水通水工程を行うことにより、ＲＯ膜の性能低下を防ぐことが可能となる。これに対し、予め設定された初期標準化透過水量との比率が９０％となったときに、希薄水の通水に切り替えるようにした場合には、性能低下した脱塩装置の性能を十分に回復させることはできない（比較例１）。
模擬原水通水工程終了直前における第２ＲＯ装置９４のフラックスＦと初期フラックスＦ０との比Ｆ／Ｆ０を「補正透過水量比」として図５に示す。図５の通り、実施例１のように、ＲＯ膜のフラックスが低下する前に希薄水通水工程を行うことにより、ＲＯ膜の性能低下を防ぐことが可能となる。これに対し、予め設定された初期標準化透過水量との比率が９０％となったときに、希薄水の通水に切り替えるようにした場合には、性能低下した脱塩装置の性能を十分に回復させることはできない（比較例１）。
１ 原水タンク
４ 第１ＲＯ装置
２１，２２ 第２ＲＯ装置
８１ 原水タンク
８６，８７ 第１ＲＯ装置
９４ 第２ＲＯ装置
９７ 希薄水タンク
４ 第１ＲＯ装置
２１，２２ 第２ＲＯ装置
８１ 原水タンク
８６，８７ 第１ＲＯ装置
９４ 第２ＲＯ装置
９７ 希薄水タンク
Claims (7)
- 第１脱塩装置と、複数台並列に設置された第２脱塩装置とを有する脱塩装置の運転方法において、
該第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離する通常運転工程と、
該第２脱塩装置の補正透過水量が低下する前に、第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する希薄水通水運転工程と
を有する脱塩装置の運転方法であって、
該第１脱塩装置と一部の該第２脱塩装置とで前記通常運転工程を行っている間に他の第２脱塩装置で前記希薄水通水運転工程を行い、
該希薄水通水工程では、前記第１の脱塩水の一部を分取して前記他の第２の脱塩装置に前記希薄水として通水し、該第１の脱塩水の残部を取り出す
脱塩装置の運転方法。 - 前記第２脱塩装置が２台並列に設置されており、
一方の第２脱塩装置において通常運転工程を行っている間に、他方の第２脱塩装置で前記希薄水通水運転工程を行う第１通水パターンと、
前記他方の第２脱塩装置において通常運転工程を行っている間に、前記一方の第２脱塩装置で前記希薄水通水運転工程を行う第２通水パターンと
を交互に行う請求項１の脱塩装置の運転方法。 - 第１脱塩装置と２台の第２脱塩装置とを有する脱塩装置の運転方法において、
該第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を一方の第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離し、他方の第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する第１通水パターンと、
該第１脱塩装置に被処理水を供給して第１の濃縮水と第１の脱塩水とに分離し、該第１の濃縮水を他方の第２脱塩装置に供給して第２の濃縮水と第２の脱塩水とに分離し、一方の第２脱塩装置に第１の濃縮水よりも濃度の低い希薄水を通水する第２通水パターンと、
を交互に行う方法であって、
前記第１通水パターンでは、前記第１の脱塩水の一部を分取して前記他方の第２脱塩装置に前記希薄水として通水し、該第１の脱塩水の残部を取り出し、
前記第２通水パターンでは、前記第１の脱塩水の一部を分取して前記一方の第２脱塩装置に前記希薄水として通水し、該第１の脱塩水の残部を取り出し、
第１通水パターンと第２通水パターンとの切り替えを３０～１８０分に１回の頻度で行う脱塩装置の運転方法。 - 希薄水にスケール防止剤を添加する、請求項１～３のいずれかの脱塩装置の運転方法。
- 前記脱塩装置は、逆浸透膜装置である、請求項１～４のいずれかの脱塩装置の運転方法。
- 前記希薄水の水温が２５℃以上である、請求項１～５のいずれかの脱塩装置の運転方法。
- 前記第１の濃縮水が、水温２０℃以上、ｐＨ＜６．０、カルシウムイオン濃度：５０～５００ｍｇ／Ｌ、アルミニウムイオン濃度：０．０１～０．５ｍｇ／Ｌ、鉄イオン濃度：０．０１～０．２５ｍｇ／Ｌ、シリカ濃度：５００～１５００ｍｇ／Ｌである請求項１～６のいずれかの脱塩装置の運転方法。
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