WO2013111826A1 - 造水方法および造水装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a fresh water generation method and a fresh water generating device for supplying raw water to a membrane module having a separation membrane to obtain membrane filtered water, and more particularly to a method for cleaning a membrane module.
  • the membrane separation method has features such as energy saving, space saving, and improvement of filtered water quality, and therefore, its use in various fields is expanding.
  • microfiltration membranes and ultrafiltration membranes are applied to water purification processes that produce industrial water and tap water from river water, groundwater and sewage treated water, and to pretreatment in seawater desalination reverse osmosis membrane treatment processes.
  • Nanofiltration membranes and reverse osmosis membranes can be applied to advanced water purification processes that remove mold odor, chromaticity, hardness components, etc. that cannot be removed with microfiltration membranes or ultrafiltration membranes, seawater desalination, brine water desalination, Application to pure water production and the like can be mentioned.
  • Patent Document 1 proposes a method of performing flushing cleaning with a gas-liquid mixed fluid while supplying air.
  • Patent Documents 2 and 3 report that by using an aspirator as an air supply unit, it is possible to reduce equipment costs, installation space, and electricity costs as compared to conventional compressors or blowers.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-342320 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-207158 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-148673
  • Patent Documents 1 to 3 when air is introduced into raw water and flushing cleaning with a gas-liquid mixed fluid is performed, if the raw water contains a high-hardness substance, the high-hardness substance and the film rub against each other violently. Therefore, there has been a problem of film rubbing that the film surface is crushed or the film surface becomes rough.
  • Patent Documents 2 and 3 when an aspirator is used as an air supply unit, when raw water having a high suspended solid concentration is supplied to the aspirator, there is a problem that a pipe line in the aspirator is blocked.
  • Patent Document 2 describes a method of recovering flushing waste water from a gas-liquid mixed fluid, separating and removing suspended solids, and washing while circulating, but requires a separation and removal device. Therefore, the equipment cost is high and installation space is required.
  • the present invention reduces the equipment cost and installation space, and reduces membrane rubbing during flushing, while at the same time being efficient compared to flushing cleaning with a conventional separation and removal device without reducing the water recovery rate.
  • Another object of the present invention is to provide a fresh water generating method and fresh water generator capable of cleaning a membrane module.
  • the fresh water generation method and fresh water generator of the present invention relate to the following (1) to (11).
  • Ultrafiltration membrane or ultrafiltration membrane including the ultrafiltration membrane as a separation membrane, raw water containing a high hardness substance having a higher hardness than the microfiltration membrane or ultrafiltration membrane, or ultrafiltration membrane including the ultrafiltration membrane as a separation membrane A fresh water generation method comprising supplying membrane filtration water to a filtration membrane module and supplying the membrane filtration water to a nanofiltration membrane module or a reverse osmosis membrane module to separate permeated water and concentrated water.
  • Fresh water generation comprising temporarily performing a washing step of supplying a gas-liquid mixed fluid obtained by mixing air into at least a part of the concentrated water to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane module or ultrafiltration membrane module Method.
  • Ultrafiltration membrane or ultrafiltration membrane containing the ultrafiltration membrane as a separation membrane, or raw water containing a high hardness substance having higher hardness than the microfiltration membrane or ultrafiltration membrane Supplying the membrane filtration water by supplying to the filtration membrane module, and the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane or the ultrafiltration membrane module with the gas-liquid mixed fluid in which air is mixed with at least a part of the membrane filtration water
  • a fresh water generation method including temporarily performing a cleaning step of supplying to the water.
  • a microfiltration membrane comprising the microfiltration membrane as a separation membrane, which filters raw water containing a high hardness substance having a higher hardness than the microfiltration membrane or ultrafiltration membrane and discharges the membrane filtrate from the secondary side of the separation membrane
  • An ultrafiltration membrane module comprising the module or the ultrafiltration membrane as a separation membrane;
  • a nanofiltration membrane module or reverse osmosis membrane module that separates the obtained membrane filtrate into permeate and concentrated water using a nanofiltration membrane or reverse osmosis membrane;
  • a concentrated water return unit for supplying at least a part of the concentrated water discharged from the nanofiltration membrane module or reverse osmosis membrane module to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane module or the ultrafiltration membrane module
  • a fresh water generator having an air mixing unit for mixing air with the concentrated water in the concentrated water return unit.
  • a microfiltration membrane comprising the microfiltration membrane as a separation membrane that filters raw water containing a high-hardness substance having a higher hardness than the microfiltration membrane or ultrafiltration membrane and discharges the membrane filtrate from the secondary side of the separation membrane
  • An ultrafiltration membrane module comprising the module or the ultrafiltration membrane as a separation membrane;
  • a membrane filtrate return unit for supplying at least a portion of the obtained membrane filtrate to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane module or the ultrafiltration membrane module;
  • a fresh water generator having an air mixing unit for mixing air with the membrane filtrate in the membrane filtrate return unit.
  • the equipment cost and the installation space can be reduced, the membrane abrasion can be reduced, and at the same time, the membrane module can be cleaned efficiently. Further, even when an aspirator is used as the air supply unit, operation maintenance management is facilitated without causing blockage of the pipe line in the aspirator.
  • FIG. 1 is an apparatus schematic flow diagram showing an example of a fresh water generator to which the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is an apparatus schematic flow diagram showing another example of a fresh water generator to which the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is an apparatus schematic flow diagram showing an example of a fresh water generator to which the second embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 4 is an apparatus schematic flow diagram showing an example of a conventional fresh water generator.
  • a fresh water generator targeted by the present invention includes a raw water storage tank 1 that stores raw water, a raw water supply pump 2 that supplies raw water, and a raw water valve 3 that is opened when the raw water is supplied.
  • the membrane filtration water obtained by the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 for membrane filtration of the raw water, the filtration water valve 5 opened during membrane filtration, and the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 are stored.
  • Microfiltration membrane / ultrafiltration membrane filtrate storage tank 6 backwash pump 7 that operates when supplying membrane filtration water to microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 and backwashing, and backwashing
  • a backwash valve 8 that is sometimes opened
  • a chemical supply pump A9 that operates when chemicals are added to backwash water
  • a chemical storage tank A10 that stores chemicals, and the membrane filtrate is converted into permeated water and concentrated water.
  • the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11 to be separated and the membrane filtration water A high-pressure pump 12 that supplies the membrane / reverse osmosis membrane module 11, a nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane supply water valve 13 that opens when the membrane filtrate is supplied to the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11, and nano A filtration membrane / reverse osmosis membrane concentrated water valve 14; a concentrated water return valve 15 that is opened when a gas-liquid mixed fluid is supplied to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4;
  • the check valve 17 for preventing the reverse flow of the raw water
  • a drain valve 18 that is opened to the air
  • an air vent valve 19 that is opened when air or water on the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is discharged
  • the raw water stored in the raw water storage tank 1 is converted into a microfiltration membrane / ultrafiltration membrane by operating the raw water supply pump 2 with the raw water valve 3 open.
  • the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is pressure-filtered by supplying it to the lower part of the separation membrane primary side of the module 4 and opening the filtrate water valve 5.
  • the membrane filtrate is transferred from the secondary side of the separation membrane to the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane filtrate storage tank 6 through the filtration water valve 5.
  • the backwash valve 8, the concentrated water return valve 15, the drain valve 18 and the air vent valve 19 are all closed.
  • the filtration time of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is preferably set as appropriate according to the raw water quality, membrane filtration flux, etc., but in the case of constant flow filtration, a predetermined membrane filtration differential pressure or membrane filtration water volume is used. In the case of [m 3 ] and constant pressure filtration, the filtration time may be continued until a predetermined membrane filtration flow rate [m 3 / day] or membrane filtration water amount [m 3 ] is reached.
  • the membrane filtration flow rate is the amount of membrane filtration water per unit time.
  • the membrane filtrate stored in the membrane filtrate storage reservoir 6 is operated to the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11 by operating the high-pressure pump 12 and opening the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane supply water valve 13. Supplied and cross-flow filtration is performed. At this time, the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane concentrated water valve 14 is open, and the concentrated water return valve 15 is closed.
  • the ratio of the membrane permeate flow rate and the concentrated water flow rate of the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11 is appropriately set according to the quality of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane filtered water, that is, the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module supply water. It is desirable to do.
  • the cleaning method of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 according to the fresh water generation method of the present invention is carried out, for example, as follows.
  • the raw water valve 3 and the filtration water valve 5 are closed, the raw water supply pump 2 is stopped, and the filtration process of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is stopped. Thereafter, the drain valve 18 and the air vent valve 19 are opened, and the water on the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is supplied to the lower side of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4.
  • the water level in the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is lowered, and the primary side of the separation membrane becomes a gas state.
  • the primary side of the separation membrane is the side that supplies the raw water to be filtered
  • the secondary side of the separation membrane is the side on which the membrane filtered water obtained by filtering the raw water through the membrane exists.
  • the aspirator 16 is a T-tube, and one of the tubes corresponding to the T-shaped horizontal line is connected to the concentrated water side of the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane 11, and the other is connected to the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 side.
  • a tube corresponding to a T-shaped vertical line serves as an air suction port.
  • the inside of the pipe corresponding to the horizontal line is partially thinned, and a pipe corresponding to the vertical line branches off from here. When water is flowed in the horizontal direction, the flow rate is increased in the narrowed portion of the pipe, and therefore the pressure is reduced due to the venturi effect. Air is sucked into this depressurized water stream.
  • air can be supplied by a blower or a compressor in addition to an aspirator, but an aspirator is desirable because it can reduce equipment costs, installation space, and power costs compared to a blower or compressor.
  • the discharge pressure of the high-pressure pump 12 such as seawater desalination
  • the mixing ratio of the concentrated water flow rate to the air flow rate is preferably about 1: 1 to 5: 1, which has a large effect of removing contaminants.
  • the filtration flow rate is smaller than that in the normal filtration step, but the gas-liquid mixed fluid discharged from the aspirator 16 by opening the filtered water valve 5 is a microfiltration membrane / limitation. It is also possible to perform filtration while carrying out a cleaning process that supplies the lower part of the outer filtration membrane module 4 on the primary side of the separation membrane. That is, the separation membrane can be washed and filtered at the same time.
  • the backwash valve 8 was opened and the backwash pump 7 was operated to perform a combination of backwashing using membrane filtrate in the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane filtrate storage tank 6. It is more preferable because the contaminants are peeled off from the surface of the separation membrane and discharged to the outside of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 system.
  • the back pressure cleaning may be performed before and / or after the flushing with the gas-liquid mixed fluid and / or simultaneously.
  • back-pressure washing is performed before flushing cleaning with gas-liquid mixed fluid, and suspended substances are removed from membrane modules as much as possible before flushing cleaning with gas-liquid mixed fluid. It is preferable to keep it.
  • the air vent valve 19 and the drain valve 18 are opened, and the water on the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is opened. Is discharged out of the system through the drainage valve 18 from the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4, and the drainage valve 18 is opened in a state where the periphery of the separation membrane primary side is gas. It is preferable that the backwash valve 8 is opened and the backwash pump 7 is operated. Since there is no resistance due to water pressure during back pressure washing, suspended substances attached to the surface of the separation membrane are easily separated, and the separated suspended substances are separated from the separation membrane while falling or falling on the surface of the separation membrane.
  • the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is discharged out of the system through the drain valve 18 from the lower part of the separation membrane primary side. Thereafter, in order to perform the cleaning with the gas-liquid mixed fluid, the backwash valve 8 is closed, the backwash pump 7 is stopped, the drain valve 18 is closed, and the concentrated water return valve 15 is opened.
  • the backwashing valve 8 When the gas-liquid mixed fluid is supplied to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 and at the same time backwashing is performed, the backwashing valve 8 is left with the drain valve 18 closed. It is preferable to operate the backwash pump 7 with the concentrated water return valve 15 and the air vent valve 19 opened.
  • the effect of separating suspended substances from the separation membrane surface increases as the back-pressure washing flow rate increases, if the flow rate is too high, back pressure is generated on the primary side of the separation membrane, and the suspended matter is separated from the separation membrane surface. May be inhibited. Therefore, it is preferable to appropriately control the flow rate of the back pressure cleaning according to the structure of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 and the flow rate of the gas-liquid mixed fluid.
  • the gas and liquid discharged from the system through the air vent valve 19 from the side nozzle located on the upper side surface of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 together with the contaminants separated from the separation membrane surface After flowing at least a part of the mixed fluid into the recovery tank 20, it is preferable to return it to the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 such as the raw water storage tank 1.
  • the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 such as the raw water storage tank 1.
  • chemicals can be added to the membrane filtered water used for back pressure cleaning. However, when chemicals are added at a high concentration, the chemicals such as neutralization are processed and then added to the raw water storage tank 1. It is desirable to return.
  • the drain valve 18 is once opened. After draining all the water on the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 out of the system, the drain valve 18 is closed, the raw water valve 3 is opened, and the raw water supply pump 2 is operated.
  • the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 may be filled with water, or the raw water supply pump 2 may be operated by opening the raw water valve 3 without draining the entire amount.
  • the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 may be filled with raw water.
  • the filtration water valve 5 is opened and the air vent valve 19 is closed, so that the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module Returning to the filtration step 4, water production can be continued by repeating the above steps.
  • the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 can be either an external pressure type or an internal pressure type, but the flow rate of the gas-liquid mixed fluid contacting the separation membrane surface is high, and the cleaning effect of the present invention is exhibited.
  • the internal pressure type is preferred because it is easy.
  • the membrane filtration method may be a total filtration membrane module or a cross-flow filtration membrane module, but a total filtration membrane module is preferred from the viewpoint of low energy consumption.
  • it may be a pressurization type membrane module or an immersion type membrane module, the pressurization type membrane module is preferable from the viewpoint that a filtration operation with a high flux is possible.
  • Examples of the shape of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 include, in the case of a pressurized membrane module, a hollow fiber membrane, a tubular membrane, a monolith membrane, or the like housed in a cylindrical or cuboid pressurized container.
  • the position of the supply port is the lower bottom surface or the lower side surface of the membrane module, and the separation membrane is installed vertically so that the membrane filtrate is obtained from the upper portion of the membrane module.
  • the gas-liquid mixed fluid is supplied so that the gas-liquid mixed fluid discharged from the aspirator 16 can come into contact with the entire membrane surface of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4.
  • the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 may be any of a cylinder, a rectangular parallelepiped, a sheet type, etc., and the position of the intake port of the membrane filtration water may be anywhere.
  • organic or inorganic flocculants and powdered activated carbon can be added to the raw water supplied to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4.
  • a flocculant By adding a flocculant, there is an effect of suppressing membrane fouling and reducing the organic substance concentration during membrane filtration.
  • dimethylamine-based or polyacrylamide-based cationic polymer flocculants can be used.
  • polyaluminum chloride, polyaluminum sulfate, ferric chloride, ferric sulfate, ferric sulfate, polysilica iron, etc. can be used as the inorganic flocculant.
  • powdered activated carbon it is possible to adsorb and remove soluble organic substances.
  • the separation membrane used in the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is not particularly limited as long as it is porous, but depending on the desired quality and amount of treated water, An outer filtration membrane is used, or both are used in combination. For example, if you want to remove turbid components, Escherichia coli, Cryptosporidium, etc., you can use either a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane. Is preferably used.
  • the shape of the separation membrane includes a hollow fiber membrane, a flat membrane, a tubular membrane, etc., but any of them may be used.
  • Materials for the separation membrane include polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetra Including at least one selected from the group consisting of fluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymers, and chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymers, polyvinylidene fluoride, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl alcohol, and polyethersulfone.
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • Acrylonitrile is more preferable.
  • the control method of the filtration operation may be constant flow filtration or constant pressure filtration, but constant flow filtration is preferable from the viewpoint that a constant amount of treated water is obtained and the overall control is easy.
  • the chemicals added to the concentrated water used for flushing washing with gas-liquid mixed fluid and the membrane filtered water used for back pressure washing should be selected after setting the concentration and holding time to such an extent that the membrane does not deteriorate.
  • a chlorine-based disinfectant such as sodium hypochlorite is more preferable because it has a high immediate effect and low persistence.
  • the chemical added to the membrane filtrate used for back pressure cleaning may be the same as or different from the chemical added to the concentrated water used for flushing cleaning with a gas-liquid mixed fluid.
  • the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane used in the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11 is a substantially reverse component that allows some components in the mixture to be separated, for example, the solvent to permeate but not other components.
  • This is a semi-permeable separation membrane capable of osmotic separation, and the desalination rate of the nanofiltration membrane is 5% or more and less than 93% (evaluation conditions: NaCl concentration: 500 mg / l, operating pressure: 0.1 MPa), reverse osmosis membrane Is defined as 93% or more (evaluation condition: NaCl concentration: 500 mg / l, operating pressure: 0.1 MPa).
  • the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane may be appropriately selected according to the required water quality and purpose of use of the membrane filtration water.
  • the material can be a polymer material such as cellulose acetate polymer, polyamide, polyester, polyimide, vinyl polymer.
  • the separation membrane structure also has a dense layer on at least one side of the separation membrane, and an asymmetric separation membrane having fine pores with gradually increasing pore diameters from the dense layer to the inside of the separation membrane or the other side, and the dense layer of the asymmetric separation membrane.
  • the present invention can be carried out regardless of the separation membrane material, the separation membrane structure and the separation membrane configuration, and all of them are effective, but typical separation membranes include, for example, cellulose acetate-based and polyamide-based asymmetric separation.
  • separation membranes include, for example, cellulose acetate-based and polyamide-based asymmetric separation.
  • composite separation membranes with membranes, polyamide-based and polyurea-based separation functional layers, and cellulose acetate-based asymmetric separation membranes and polyamide-based composite separation membranes are used from the viewpoint of water production, durability, and salt rejection. It is preferable.
  • Nanofiltration membranes / reverse osmosis membranes with such performance are incorporated into elements such as spirals, tubulars, and plate-and-frames for actual use, and hollow fiber membranes are bundled and incorporated into the elements.
  • the present invention does not depend on the form of these reverse osmosis membrane elements.
  • the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11 is of course a module in which one to several nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane elements are housed in a pressure vessel. Including those arranged in parallel. Combination, number, and arrangement can be arbitrarily performed according to the purpose.
  • a spiral type element in which flat membranes are integrated in a cylindrical shape or a hollow fiber membrane cylindrical element in which hollow fiber membranes are integrated in a cylindrical shape is accommodated in a cylindrical pressurized container. The thing which was done is mentioned.
  • a high-hardness substance in raw water is captured by the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane. Since it is not contained in the concentrated water or membrane filtration water used for cleaning, the degree of membrane rubbing during air flushing cleaning with a gas-liquid mixed fluid can be reduced. In addition, since the high hardness substance peeled off from the membrane during the flushing with the gas-liquid mixed fluid is discharged from the upper part of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 by the gas-liquid mixed fluid, the influence on the membrane abrasion. Is small.
  • the second effect is that the concentrated water or membrane filtration water used for washing does not contain suspended solids, etc., so that the pipe line in the aspirator is not blocked. Operation and maintenance management becomes easy.
  • Raw water containing larvae such as seawater and brackish water is also easily captured by the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module and is not included in the concentrated water or membrane filtrate used for washing. It does not cause blockage of the pipeline in the aspirator. Therefore, it is particularly effective for raw water having a high concentration of suspended solids and raw water including larvae such as seawater or brine.
  • the high hardness substance means particles harder than the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module.
  • examples of such a high-hardness substance include powdered activated carbon, metal powder, silt particles, sand, ceramic particles, juvenile shellfish, crushed shellfish, and the like.
  • a high-hardness substance is harder than a filtration membrane is determined by a measurement method based on ISO14577-1: 2002 (instrumentation indentation hardness) and compared with the measured hardness. To do. However, when the separation membrane is hollow, the membrane is cut and measured to have a flat membrane shape.
  • FIG. 3 shows a fresh water generator to which the second embodiment of the present invention is applied.
  • description about the part which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the membrane filtration water of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is used as water used for the gas-liquid mixed fluid flushing cleaning of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4. Is the point to use.
  • the cleaning method of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 is performed as follows, for example.
  • the raw water valve 3 and the filtration water valve 5 are closed, the raw water supply pump 2 is stopped, and the filtration process of the microfiltration membrane / extrafiltration membrane module 4 is stopped. Then, when the drain valve 18 and the air vent valve 19 are opened and discharged from the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 through the drainage valve 18 to the outside of the system, the microfiltration membrane / ultrafiltration The water level in the filtration membrane module 4 is lowered, and the periphery of the separation membrane primary side becomes a gas.
  • the drainage valve 18 After discharging the total amount of water on the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4, the drainage valve 18 is closed, the membrane filtration water return valve 23 is opened, and the backwash pump 7 is operated. Is automatically mixed with air by passing through the aspirator 16. The gas-liquid mixed fluid of membrane filtrate and air is supplied to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 through the check valve 17.
  • the backwash pump 7 Before and / or after and / or at the same time as supplying the gas-liquid mixed fluid to the lower part of the separation membrane primary side of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4, the backwash pump 7 is opened.
  • backwashing with membrane filtration water in the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane filtration water storage tank 6 will remove contaminants from the surface of the separation membrane, resulting in microfiltration membrane / ultrafiltration. This is preferable because the effect of discharging the membrane module 4 out of the system is great.
  • the drain valve 18 is once opened. After draining all the water on the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 out of the system, the drain valve 18 is closed, the raw water valve 3 is opened, and the raw water supply pump 2 is operated. Then, the primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 may be filled with the raw water, and the raw water supply pump 2 is operated with the raw water valve 3 opened as it is without draining the entire amount. The primary side of the separation membrane of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 may be filled with raw water.
  • the filtration water valve 5 is opened and the air vent valve 19 is closed, so that the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module Returning to the filtration step 4, water production can be continued by repeating the above steps.
  • Example 1 As shown in FIG. 1, five pressurized membrane modules having a total length of 2 m and a membrane area of 11.5 m 2 are arranged in parallel with a polyvinylidene fluoride hollow fiber ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 150,000 Da manufactured by Toray Industries, Inc. The river water was completely filtered at a membrane filtration flux of 2 m 3 / m 2 / day.
  • the nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 11 two reverse osmosis membrane elements (TML10F) manufactured by Toray Industries Inc. having a total length of 1 m and a membrane area of 8 m 2 are installed in a pressure vessel in a horizontal direction.
  • TML10F reverse osmosis membrane elements
  • the ultrafiltration membrane filtrate was subjected to cross flow filtration at a membrane filtration flow rate of 20 m 3 / day, a concentrated water flow rate of 20 m 3 / day, and a water recovery rate of 50%.
  • the river water had an average turbidity of 40 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) and was mixed with sand.
  • the mixing of air was performed by the aspirator 16, and the flow rate of concentrated water at that time was controlled to 20 L / min per membrane module, and the suction flow rate of air from the aspirator 16 was controlled to 14 L / min per membrane module. Thereafter, washing with the gas-liquid mixed fluid was stopped, and then the entire amount of water in the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 was discharged out of the system. Thereafter, the raw water supply pump 2 was operated to supply the raw water into the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4, and then returned to the filtration step and the above steps were repeated.
  • the membrane filtration differential pressure of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 was stable at 58 kPa even after one year with respect to 25 kPa immediately after the start of operation.
  • one microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 was disassembled, and the outer surface of the membrane was observed with an electron microscope, and it was confirmed that about 90% of the outer surface of the membrane remained a smooth surface. .
  • Example 1 Comparative Example 1 As shown in FIG. 4, the same raw water as in Example 1 was filtered with the same membrane module and operating conditions as in Example 1.
  • Example 2 After filtration with a microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 for 30 minutes, the same reverse pressure washing as in Example 1 was performed. Thereafter, the backwash valve 8 is closed, the backwash pump 7 and the chemical supply pump 9 are stopped, the drain valve 18 is closed, the raw water valve 3 and the air wash valve 24 are opened, and the raw water supply pump 2 and blower pump 25 are closed. And was washed with a gas-liquid mixed fluid of raw water and air for 1 minute. At that time, the raw water flow rate was controlled to 20 L / min per membrane module, and the air supply flow rate was controlled to 14 L / min per membrane module.
  • the raw water supply pump 2 was operated to supply the raw water into the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4, and then returned to the filtration step and the above steps were repeated.
  • the membrane filtration differential pressure of the microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 reached 90 kPa after one year with respect to 25 kPa immediately after the start of operation.
  • one microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 4 was disassembled, and when the outer surface of the membrane was observed with an electron microscope, only 50% of the outer surface of the membrane was smooth and many of the membrane pores were crushed. It was rough.
  • Raw water storage tank 2 Raw water supply pump 3: Raw water valve 4: Microfiltration membrane / ultrafiltration membrane module 5: Filtration water valve 6: Microfiltration membrane / ultrafiltration membrane filtration water storage tank 7: Backwash pump 8 : Backwash valve 9: Chemical supply pump A 10: Chemical storage tank A 11: Nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane module 12: High pressure pump 13: Nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane supply water valve 14: Nanofiltration membrane / reverse osmosis membrane concentrated water valve 15: Concentrated water return valve 16: Aspirator 17: Reverse Stop valve 18: Drain valve 19: Air vent valve 20: Recovery tank 21: Chemical supply pump B 22: Chemical reservoir B 23: Membrane filtration water return valve 24: Air washing valve 25: Blower pump

Abstract

　本発明は、設備費、設置スペースを削減し、フラッシング時における膜擦過を低減すると同時に、効率的に膜モジュールを洗浄することが可能な造水方法および造水装置を提供する。本発明は、分離膜を備えた膜モジュールに原水を供給して膜ろ過水を得る造水方法および造水装置、特に膜モジュールの洗浄方法に関する。

Description

造水方法および造水装置
　本発明は、分離膜を備えた膜モジュールに原水を供給して膜ろ過水を得る造水方法および造水装置、特に膜モジュールの洗浄方法に関するものである。
　膜分離法は、省エネルギー・省スペース、およびろ過水質向上等の特長を有するため、様々な分野での使用が拡大している。例えば、精密ろ過膜や限外ろ過膜は、河川水や地下水や下水処理水から工業用水や水道水を製造する浄水プロセスへの適用や、海水淡水化逆浸透膜処理工程における前処理への適用が挙げられる。ナノろ過膜や逆浸透膜は、精密ろ過膜や限外ろ過膜で除去しきれないカビ臭、色度、硬度成分等を除去する高度浄水プロセスへの適用や、海水淡水化、かん水淡水化、純水製造等への適用が挙げられる。
　原水の膜ろ過を継続すると、膜ろ過水量に伴って、分離膜表面や分離膜細孔内には懸濁物質、フミン質、微生物由来のタンパク質等の膜汚染物質の付着量が増大していき、ろ過流量の低下あるいは膜ろ過差圧の上昇が問題となってくる。
　そこで、分離膜一次側（原水側）に気泡を供給し、分離膜を揺動させ、分離膜同士を触れ合わせることにより分離膜表面に付着していた汚染物質を掻き落とす空洗や、分離膜二次側（膜ろ過水側）から分離膜一次側へ膜のろ過方法とは逆方向に膜ろ過水あるいは清澄水を圧力で押し込み、分離膜表面や分離膜細孔内に付着していた汚染物質を排除する逆圧洗浄、膜一次側に原水を高流量で流通し、膜面流速を上げて、水流による剪断力で分離膜表面に付着していた汚染物質を剥離するフラッシング洗浄等の物理洗浄が実用化されている。
　さらに、特許文献１には空気を供給しながら気液混合流体でフラッシング洗浄を行う方法が提案されている。一方、特許文献２、３には空気供給ユニットとして、アスピレーターを用いることにより、従来のコンプレッサーあるいはブロワーに比べて設備費、設置スペース、電気代を削減できることが報告されている。
日本国特開平１１－３４２３２０号公報 日本国特開２００８－２０７１５８号公報 日本国特開２００９－１４８６７３号公報
　しかし、特許文献１～３のように、原水に空気を導入して気液混合流体でのフラッシング洗浄を行う際、原水に高硬度物質を含む場合に、高硬度物質と膜が激しく擦れあうことにより、膜表面が潰れたり、膜表面が粗くなったりする膜擦過の問題があった。
　また、特許文献２、３のように、空気供給ユニットとしてアスピレーターを用いる場合には、懸濁物質濃度が高い原水をアスピレーターに供した場合、アスピレーター内の管路が閉塞するという問題があった。
　さらに、海水やかん水などの稚貝を含む原水をアスピレーターに供した場合、アスピレーター内の管路に稚貝が付着し、成長して、アスピレーター内の管路を閉塞するという問題があった。また、アスピレーター手前の配管内で成長した貝が原水のせん断力によって、配管から剥離し、アスピレーター内の管路で閉塞するという問題があった。
　なお、特許文献２には、気液混合流体でのフラッシング洗浄排水を回収して、懸濁物質を分離除去し、循環しながら洗浄する方法が記載されているが、分離除去装置を必要とすることから、設備費が高額となり、設置スペースを要する。
　そのため、本発明は、水回収率を低下させることなく、従来の分離除去装置を有したフラッシング洗浄に比べて、設備費、設置スペースを削減し、フラッシング時における膜擦過を低減すると同時に、効率的に膜モジュールを洗浄することが可能な造水方法および造水装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の造水方法、および造水装置は、以下の（１）～（１１）に関する。
（１）精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水を、前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールに供給して膜ろ過水を得ること、および
　前記膜ろ過水をナノろ過膜モジュールまたは逆浸透膜モジュールに供給して透過水と濃縮水とに分離すること
を含む造水方法であって、
　前記濃縮水の少なくとも一部に空気を混合した気液混合流体を前記精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給する洗浄工程を一時的に行うことを含む造水方法。
（２）精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水を、前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールに供給して膜ろ過水を得ること、および
　前記膜ろ過水の少なくとも一部に空気を混合した気液混合流体を前記精密ろ過膜または限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給する洗浄工程を一時的に行うこと
を含む造水方法。　
（３）空気の混合がアスピレーターを用いて行われることを特徴とする（１）または（２）に記載の造水方法。
（４）前記気液混合流体を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給する前に前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の水を系外に排出する、（１）～（３）のいずれか１項に記載の造水方法。
（５）前記気液混合流体を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給し、前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側から排出された水の少なくとも一部を回収し、前記原水に混合する（１）～（４）のいずれか１項に記載の造水方法。
（６）前記膜ろ過水を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜二次側から分離膜一次側に圧送する逆圧洗浄を実施する、（１）～（５）のいずれか１項に記載の造水方法。
（７）前記逆圧洗浄を実施する際の前記膜ろ過水に薬品を添加する、（６）に記載の造水方法。
（８）前記原水が高硬度物質を含有する、（１）～（７）のいずれか１項に記載の造水方法。
（９）精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水をろ過して分離膜二次側から膜ろ過水を排出する前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールと、
　得られた膜ろ過水をナノろ過膜または逆浸透膜を用いて透過水と濃縮水とに分離するナノろ過膜モジュールまたは逆浸透膜モジュールと、
　前記ナノろ過膜モジュールまたは逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水の少なくとも一部を、前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給するための濃縮水返送ユニットと、
　前記濃縮水返送ユニット内の前記濃縮水に空気を混合する空気混合ユニット
を有することを特徴とする造水装置。
（１０）精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水をろ過して分離膜二次側から膜ろ過水を排出する前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールと、
　得られた膜ろ過水の少なくとも一部を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給するための膜ろ過水返送ユニットと、
　前記膜ろ過水返送ユニット内の前記膜ろ過水に空気を混合する空気混合ユニット
を有することを特徴とする造水装置。
（１１）前記空気混合ユニットがアスピレーターであることを特徴とする（９）または（１０）に記載の造水装置。
　本発明においては、従来の分離除去装置を有したフラッシング洗浄に比べて、設備費、設置スペースを削減し、膜擦過を低減すると同時に、効率的に膜モジュールを洗浄することができる。さらに、空気供給ユニットとしてアスピレーターを用いた場合においても、アスピレーター内の管路の閉塞を引き起こすことなく、運転維持管理が容易となる。
図１は、本発明の第１の実施形態が適用される造水装置の一例を示す装置概略フロー図である。 図２は、本発明の第１の実施形態が適用される造水装置の別の一例を示す装置概略フロー図である。 図３は、本発明の第２の実施形態が適用される造水装置の一例を示す装置概略フロー図である。 図４は、従来の造水装置の一例を示す装置概略フロー図である。
　（第１の実施形態）
　以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。
　本発明で対象となる造水装置は、例えば、図１に示すように、原水を貯留する原水貯留槽１と、原水を供給する原水供給ポンプ２と、原水供給時に開となる原水弁３と、原水を膜ろ過する精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４と、膜ろ過時に開となるろ過水弁５と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４によって得られた膜ろ過水を貯留する精密ろ過膜／限外ろ過膜ろ過水貯留槽６と、膜ろ過水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４に供給して逆圧洗浄する時に稼働する逆洗ポンプ７と、逆圧洗浄する時に開となる逆洗弁８と、逆圧洗浄水に薬品を添加する時に稼働する薬品供給ポンプＡ９と、薬品を貯留する薬品貯留槽Ａ１０と、前記膜ろ過水を透過水と濃縮水とに分離するナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１と、前記膜ろ過水をナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１に供給する高圧ポンプ１２と、前記膜ろ過水をナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１に供給時に開となるナノろ過膜／逆浸透膜供給水弁１３と、ナノろ過膜／逆浸透膜濃縮水弁１４と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に気液混合流体を供給する場合に開となる濃縮水返送弁１５と、前記濃縮水に空気を混合する空気混合ユニットとしてアスピレーター１６と、原水の逆流を防止する逆止弁１７と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水を下部から排出する場合に開となる排水弁１８と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の空気や水を上方から排出する場合に開となるエア抜き弁１９と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の上方からエア抜き弁１９を通過して排出された水を回収する回収槽２０と、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の返送する濃縮水に薬品を添加するときに稼動する薬品供給ポンプＢ２１と、薬品を貯留する薬品貯留槽Ｂ２２が設けられている。
　上述の造水装置において、通常のろ過工程では、原水弁３が開の状態で原水供給ポンプ２を稼働することで、原水貯留槽１に貯留されている原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給し、ろ過水弁５を開にすることで精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の加圧ろ過が行われる。膜ろ過水は分離膜二次側からろ過水弁５を経て精密ろ過膜／限外ろ過膜ろ過水貯留槽６へと移送される。全量ろ過の場合、逆洗弁８、濃縮水返送弁１５、排水弁１８、エア抜き弁１９はいずれも閉である。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４のろ過時間は原水水質や膜ろ過流束等に応じて適宜設定するのが好ましいが、定流量ろ過の場合は、所定の膜ろ過差圧や膜ろ過水量［ｍ３］、定圧ろ過の場合は、所定の膜ろ過流量［ｍ３／日］や膜ろ過水量［ｍ３］に到達するまでろ過時間を継続させてもよい。なお、膜ろ過流量とは単位時間あたりの膜ろ過水量のことである。
　膜ろ過水貯留層６に溜められた膜ろ過水は、高圧ポンプ１２を稼動し、ナノろ過膜／逆浸透膜供給水弁１３を開とすることで、ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１に供給され、クロスフローろ過が行われる。この際、ナノろ過膜／逆浸透膜濃縮水弁１４は開、濃縮水返送弁１５は閉である。ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１の膜透過水流量と濃縮水流量の割合は精密ろ過膜／限外ろ過膜ろ過水、すなわちナノろ過膜／逆浸透膜モジュール供給水の水質に応じて適宜設定するのが望ましい。
　上記のような造水装置において、本発明の造水方法に係る精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の洗浄方法は例えば次のように実施する。
　まず、原水弁３とろ過水弁５を閉にして、原水供給ポンプ２を停止して精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４のろ過工程を停止する。その後、排水弁１８とエア抜き弁１９を開にして、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部から排水弁１８を経て系外に排出すると、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の水位が下がっていき、分離膜一次側周囲が気体となった状態となる。ここで、分離膜一次側とはろ過対象となる原水を供給する側のことであり、分離膜二次側とは原水を膜でろ過することで得られた膜ろ過水が存在する側のことをいう。このように、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水全量を排出した後、排水弁１８を閉、濃縮水返送弁１５を開にすると、濃縮水はアスピレーター１６内を通過することで自動的に空気と混合される。濃縮水と空気の気液混合流体は逆止弁１７を経て、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給される。
　アスピレーター１６はＴ字管になっており、Ｔ字の水平線にあたる管の一方をナノろ過膜／逆浸透膜１１の濃縮水側に、もう一方を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４側に接続する。Ｔ字の垂直線にあたる管が空気吸い込み口となる。水平線にあたる管の内部は一部細くなっており、ここから分岐して垂直線にあたる管が付く。水平方向に水を流すと、管内の細くなった部分で流速が増すため、ベンチュリ効果によって圧力が低下する。この減圧になった水流に空気が吸い込まれる。
　空気混合ユニットとしては、アスピレーターのほかにもブロワーあるいはコンプレッサーなどにより空気を供給することができるが、アスピレーターはブロワーあるいはコンプレッサーに比べて設備費、設置スペース、電力代を削減できることから望ましい。
　なお、海水淡水化のような高圧ポンプ１２の吐出圧力が高い場合には、アスピレーター１２の耐圧性能を考慮して、インバーターなどで吐出圧力を制御することが好ましい。
　その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の水位を上方に移動させながら気泡を供給することになり、分離膜表面に付着していた汚染物質は効果的に剥離される。また、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の水位が上限に達すると、気液混合流体は分離膜表面から剥離した汚染物質とともに精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の上部側面に位置するサイドノズルからエア抜き弁１９を経て系外に排出される。
　この際、さらに洗浄効果を高める方法としては、薬品供給ポンプＢ２１を運転することにより、濃縮水に薬品貯留槽Ｂ２２内の薬品を添加することが望ましい。
　アスピレーター１６に供給する濃縮水流量が大きいほど、アスピレーター１６に吸い込まれる空気流量が大きくなり、分離膜表面に付着していた汚染物質を剥離し、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の系外に排出する効果が大きいので好ましいが、分離膜の損傷を起こさない範囲内に適宜設定する。濃縮水流量：空気流量の混合比としては、汚染物質の剥離効果が大きい１：１～５：１程度が好ましい。
　上記洗浄時におけるアスピレーター１６からの吐出圧力によっては、通常のろ過工程よりろ過流量が小さいものの、ろ過水弁５を開にすることでアスピレーター１６から吐出された気液混合流体を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給する洗浄工程を実施しながらろ過することも可能である。すなわち、分離膜の洗浄とろ過を同時に実施できる。
　また、逆洗弁８を開にして、逆洗ポンプ７を稼動することで、精密ろ過膜／限外ろ過膜ろ過水貯留槽６内の膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を組み合わせて行ったほうが汚染物質を分離膜表面から剥離し、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の系外に排出する効果が大きいことから、好ましい。
　逆圧洗浄は気液混合流体でのフラッシングの前および／または後、および／または同時に行っても良い。ただし、高硬度物質による膜擦過を低減させる観点から、気液混合流体でのフラッシング洗浄の前に逆圧洗浄を行い、気液混合流体でのフラッシング洗浄前に膜モジュールから懸濁物質をなるべく排除しておいた方が好ましい。
　気液混合流体でのエアフラッシング洗浄の前に逆圧洗浄する場合には、エア抜き弁１９と排水弁１８を開にして、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部から排水弁１８を経て系外に排出して、分離膜一次側周囲が気体となった状態で排水弁１８を開にしたまま、逆洗弁８を開にして、逆洗ポンプ７を稼動するほうが好ましい。逆圧洗浄時の水圧による抵抗がなくなるため、分離膜表面に付着していた懸濁物質が剥離しやすくなり、また、剥離した懸濁物質は分離膜表面をしたたり落ちながら、分離膜と分離膜との間に滞留することなく、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部から排水弁１８を経て系外に排出される。その後、前記気液混合流体による洗浄を実施するには、逆洗弁８を閉にして、逆洗ポンプ７を停止し、排水弁１８を閉、濃縮水返送弁１５を開にすればよい。
　また、前記気液混合流体を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給すると同時に逆圧洗浄する場合には、排水弁１８を閉にしたまま、逆洗弁８、濃縮水返送弁１５、エア抜き弁１９を開にして、逆洗ポンプ７を稼動するほうが好ましい。
　前記逆圧洗浄における洗浄効果を高める方法としては、薬品供給ポンプＡ９を稼動して逆圧洗浄に使用される膜ろ過水に薬品貯留槽Ａ１０内の薬品を添加することが望ましい。
　逆圧洗浄の流量を高くするほど、懸濁物質を分離膜表面から剥離する効果が上がるものの、流量が高すぎると分離膜一次側に背圧が生じ、懸濁物質の分離膜表面からの剥離を阻害することがある。よって精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の構造や前記気液混合流体の流量に応じて逆圧洗浄の流量を適宜制御することが好ましい。
　水回収率を上げるために、分離膜表面から剥離した汚染物質とともに精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の上部側面に位置するサイドノズルからエア抜き弁１９を経て系外に排出された気液混合流体の少なくとも一部を回収槽２０に流入した後、原水貯留槽１などの精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側に返送することが好ましい。前述のとおり逆圧洗浄に使用される膜ろ過水に薬品を添加することができるが、高濃度に薬品を添加した場合は、中和処理などの薬品の処理を行った後に原水貯留槽１に戻すのが望ましい。
　その後、逆洗弁８、濃縮水返送弁１５を閉にして、逆洗ポンプ７を停止して、気液混合流体による洗浄や逆圧洗浄を停止した後は、一旦排水弁１８を開にして、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水を系外に全量排出した後、排水弁１８を閉にして、原水弁３を開にして、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側を満水にしても構わないし、全量排水せずに、そのまま原水弁３を開にして、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側を満水にしても構わない。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側を満水にした後は、ろ過水弁５を開にして、エア抜き弁１９を閉にすれば、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４のろ過工程に戻り、上記工程を繰り返すことで造水を継続することができる。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４としては、外圧式でも内圧式であっても差し支えはないが、分離膜表面と接触する気液混合流体の流速が高く、本発明の洗浄効果が発揮されやすいことから内圧式が好ましい。また膜ろ過方式としては全量ろ過型膜モジュールでもクロスフローろ過型膜モジュールであっても差し支えはないが、エネルギー消費量が少ないという点から全量ろ過型膜モジュールが好ましい。さらに加圧型膜モジュールであっても浸漬型膜モジュールであっても差し支えはないが、高流束でのろ過運転が可能であるという点から加圧型膜モジュールが好ましい。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の形状としては、加圧型膜モジュールの場合、円筒や直方体の加圧容器内に中空糸膜や管状膜やモノリス膜等を収納したものが挙げられ、原水の供給口の位置が膜モジュールの下部底面あるいは下部側面となり、膜モジュールの上部から膜ろ過水が得られるよう、分離膜が鉛直方向となるように縦置きに設置する。浸漬型膜モジュールの場合、例えば図２のように、前記アスピレーター１６から吐出された気液混合流体を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の膜表面全体に接触できるよう、気液混合流体を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の下方から供給できれば、円筒や直方体やシート型等いずれでも良く、膜ろ過水の取水口の位置もどこでも構わない。
　また、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給する原水には、有機系もしくは無機系の凝集剤、粉末活性炭を添加することも可能である。凝集剤を添加することで、膜ファウリングの抑制や膜ろ過中の有機物濃度を低減する効果がある。機系凝集剤としては、ジメチルアミン系やポリアクリルアミド系のカチオン高分子凝集剤、などを使用することができる。一方、無機系凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムやポリ硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第二鉄、ポリシリカ鉄等を使用できる。粉末活性炭を添加することにより、溶解性有機物を吸着除去することが可能できる。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４で使用される分離膜としては、多孔質状のものであれば特に限定されないが、所望の処理水の水質や水量によって、精密ろ過膜を用いたり、限外ろ過膜を用いたり、あるいは両者を併用したりする。例えば、濁質成分、大腸菌、クリプトスポリジウム等を除去したい場合は精密ろ過膜でも限外ろ過膜のどちらを用いても構わないが、ウィルスや高分子有機物等も除去したい場合は、限外ろ過膜を用いるのが好ましい。
　分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜等があるが、いずれでも構わない。
　分離膜の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、およびクロロトリフルオロエチレン－エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコールおよびポリエーテルスルホン等からなる群から選ばれる少なくとも１種類を含んでいると好ましく、さらに膜強度や耐薬品性の点からはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）がより好ましく、親水性が高く耐汚れ性が強いという点からはポリアクリロニトリルがより好ましい。
　ろ過運転の制御方法としては、定流量ろ過であっても定圧ろ過であってもよいが、一定の処理水量が得られ、また、全体の制御が容易であるという点から定流量ろ過が好ましい。
　気液混合流体でのフラッシング洗浄に使用する濃縮水および逆圧洗浄に使用される膜ろ過水に添加する薬品としては、膜が劣化しない程度の濃度および保持時間を適宜設定した上で選択することができるが、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、クロラミン、過酸化水素、オゾン等を少なくとも１つ含有した方が、有機物に対して洗浄効果が高くなるので好ましい。また、塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸等を少なくとも１つ含有した方が、アルミニウム、鉄、マンガン等に対して洗浄効果が高くなるので好ましい。
　とりわけ、次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素系殺菌剤は即効性が強く、残留性が低いことからより好ましい。
　また、逆圧洗浄に使用する膜ろ過水に添加する薬品は、気液混合流体でのフラッシング洗浄に使用する濃縮水に添加する薬品と同一であっても異なっても良い。
　また、薬品を添加する場合には、必ずしも毎回の洗浄で逆洗水に薬品を添加する必要は無く、数サイクルの度に薬品を添加した洗浄を行うことが薬品の使用量を減らすために有効である。
　ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１で使用されるナノろ過膜／逆浸透膜としては、被分離混合液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない、実質的に逆浸透分離が可能な半透性の分離膜であって、ナノろ過膜の脱塩率は５％以上９３％未満（評価条件　ＮａＣｌ濃度：５００ｍｇ／ｌ、操作圧力：０．１ＭＰａ）、逆浸透膜の脱塩率は９３％以上（評価条件　ＮａＣｌ濃度：５００ｍｇ／ｌ、操作圧力：０．１ＭＰａ）と定義する。要求される膜ろ過水の水質や利用目的に応じて、ナノろ過膜／逆浸透膜を適宜選定すればよい。その素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材が使用できる。またその分離膜構造は分離膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から分離膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称分離膜、非対称分離膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合分離膜がある。分離膜形態には中空糸膜、平膜がある。本発明は、これら分離膜素材、分離膜構造や分離膜形態によらず実施することができ、いずれも効果があるが、代表的な分離膜としては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド系の非対称分離膜およびポリアミド系、ポリ尿素系の分離機能層を有する複合分離膜などがあり、造水量、耐久性、塩排除率の観点から、酢酸セルロース系の非対称分離膜、ポリアミド系の複合分離膜を用いることが好ましい。
　このような性能を有するナノろ過膜／逆浸透膜は、実際に使用するためにスパイラル、チューブラー、プレート・アンド・フレーム等のエレメントに組み込まれ、また中空糸膜は束ねた上でエレメントに組み込まれて使用されるが、本発明はこれらの逆浸透膜エレメントの形態に左右されるものではない。
　また、本発明において、ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１は、前記ナノろ過膜／逆浸透膜エレメントを１～数本圧力容器の中に収めたモジュールはもちろんであるが、このモジュールを複数本並列に配置したものをも含むものである。組合せ、本数、配列は目的に応じて任意に行うことができる。ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１の形状としては、円筒の加圧容器内に平膜を円筒状に集積したスパイラル型エレメントあるいは中空糸膜を円筒状に集積した中空糸膜円筒型エレメントを収納したものが挙げられる。
　以上の本発明の造水方法に係る精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュールの洗浄方法によれば、第１の効果として、原水中の高硬度物質は精密ろ過膜／限外ろ過膜で捕捉され、洗浄に用いる濃縮水または膜ろ過水には含まれていないことから、気液混合流体でのエアフラッシング洗浄時における膜擦過の程度を低減できる。なお、気液混合流体でのフラッシング時に膜から剥離した高硬度物質については、気液混合流体によって精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の上部から排出されることから、その膜擦過へ及ぼす影響は小さい。
　アスピレーターを用いて空気を混合する場合、第２の効果として、洗浄に用いる濃縮水または膜ろ過水には、懸濁物質などが含まれていないことから、アスピレーター内の管路を閉塞することはなく、運転維持管理が容易となる。海水やかん水などの稚貝を含んだ原水についても、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュールによって、稚貝は容易に捕捉され、洗浄に用いる濃縮水または膜ろ過水には含まれていないことから、アスピレーター内の管路の閉塞を起こすことは無い。したがって、懸濁物質物質濃度が高い原水や海水またはかん水などの稚貝を含むような原水にとりわけ有効である。
　ここで、高硬度物質とは、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュールの分離膜よりも硬い粒子のことを指す。このような高硬度物質としては、粉末活性炭や金属粉、シルト粒子、砂、セラミックス粒子のほか、稚貝、貝類の粉砕物等が挙げられる。
　ここで、高硬度物質がろ過膜よりも硬いかどうかの判定については、ＩＳＯ１４５７７－１：２００２（計装化押し込み硬さ）に準拠した測定法で測定し、測定された硬度を比較して判定する。ただし、分離膜が中空状のものに関しては、膜を切り開き平膜状にしたものを測定する。
　なお、従来は排水として系外に排出されていた濃縮水を再利用した場合では、水回収率が低下することはない。
　（第２の実施形態）
　以下、本発明の第２の実施形態が適用される造水装置を図３に示す。なお、第１の実施形態と重複する箇所についての説明は省略する。
　本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の気液混合流体フラッシング洗浄に用いる水として、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の膜ろ過水を使用する点である。
　第２の実施形態において、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の洗浄方法は例えば次のように実施する。
　まず、原水弁３とろ過水弁５を閉にして、原水供給ポンプ２を停止して、精密ろ過膜／言外ろ過膜モジュール４のろ過工程を停止する。その後、排水弁１８とエア抜き弁１９を開にして、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部から排水弁１８を経て系外に排出すると、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の水位が下がっていき、分離膜一次側周囲が気体となった状態となる。精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水全量を排出した後、排水弁１８を閉、膜ろ過水返送弁２３を開とし、逆洗ポンプ７を稼動すると、膜ろ過水はアスピレーター１６内を通過することで自動的に空気と混合される。膜ろ過水と空気の気液混合流体は逆止弁１７を経て、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給される。
　前記気液混合流体を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の下部に供給する前および／または後および／または同時に、逆洗弁８を開にして、逆洗ポンプ７を稼動することで、精密ろ過膜／限外ろ過膜ろ過水貯留槽６内の膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を行ったほうが汚染物質を分離膜表面から剥離し、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の系外に排出する効果が大きいことから、好ましい。
　その後、逆洗弁８、膜ろ過水返送弁２３を閉にして、逆洗ポンプ７を停止して、気液混合流体による洗浄や逆圧洗浄を停止した後は、一旦排水弁１８を開にして、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側の水を系外に全量排出した後、排水弁１８を閉にして、原水弁３を開にして、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側を満水にしても構わないし、全量排水せずに、そのまま原水弁３を開にして、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側を満水にしても構わない。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の分離膜一次側を満水にした後は、ろ過水弁５を開にして、エア抜き弁１９を閉にすれば、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４のろ過工程に戻り、上記工程を繰り返すことで造水を継続することができる。
　（実施例１）
　図１に示すように、東レ（株）製の分画分子量１５万Ｄａのポリフッ化ビニリデン製中空糸限外ろ過膜でモジュール全長２ｍ、膜面積１１．５ｍ２の加圧型膜モジュール５本を並列に鉛直方向に設置し、河川水を膜ろ過流束２ｍ３／ｍ２／日で全量ろ過した。ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール１１にはエレメント全長１ｍ、膜面積８ｍ２の東レ（株）製逆浸透膜エレメント（ＴＭＬ１０Ｆ）２本を直列に圧力容器内に装填したものを水平方向に設置し、限外ろ過膜ろ過水を膜ろ過流量２０ｍ３／日、濃縮水流量２０ｍ３／日、水回収率５０％でクロスフローろ過した。河川水の平均濁度４０ＮＴＵ（Nephelometric Turbidity Unit：比濁計濁度単位）であり、砂が混じっていた。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４で３０分ろ過した後、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の分離膜一次側の水全量を排出し、排水弁１８、エア抜き弁１９を開にしたまま、流束２．５ｍ３／ｍ２／日、塩素濃度１０ｍｇ／ｌの次亜塩素酸ナトリウム水溶液による逆圧洗浄を１分実施した。その後、濃縮水と空気の気液混合流体による洗浄を１分実施した。空気の混合はアスピレーター１６によって実施し、そのときの濃縮水流量は膜モジュール１本当たり２０Ｌ／分、アスピレーター１６からの空気の吸い込み流量は膜モジュール１本当たり１４Ｌ／分に制御した。その後、気液混合流体による洗浄を停止した後、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。その後、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内に供給した後、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返していった。
　その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の膜ろ過差圧は運転開始直後２５ｋＰａに対し、１年後も５８ｋＰａと安定運転が行えた。１年後１本の精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４を解体し、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の約９割は平滑な面が残っていることを確認した。
　（比較例１）
　図４に示すように、実施例１と同じ原水を、実施例１と同じ膜モジュール、運転条件でろ過した。
　精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４で３０分ろ過した後、実施例１と同様の逆圧洗浄を実施した。その後、逆洗弁８を閉にして、逆洗ポンプ７、薬品供給ポンプ９を停止し、排水弁１８を閉、原水弁３、空洗弁２４を開として、原水供給ポンプ２、ブロワーポンプ２５を稼動し、原水と空気との気液混合流体による洗浄を１分間実施した。そのとき原水流量は膜モジュール１本当たり２０Ｌ／分、空気供給流量は膜モジュール１本当たり１４Ｌ／分に制御した。その後、気液混合流体による洗浄を停止した後、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。その後、原水供給ポンプ２を稼動して、原水を精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４内に供給した後、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返していった。
　その結果、精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４の膜ろ過差圧は運転開始直後２５ｋＰａに対し、１年後は９０ｋＰａに達した。１年後１本の精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール４を解体し、膜外表面を電子顕微鏡で観察したところ、膜外表面の５割しか平滑ではなく、膜孔の多くが潰れたり、荒くなっていたりした。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１２年１月２４日出願の日本特許出願２０１２－０１１７２７に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１：原水貯留槽
　２：原水供給ポンプ
　３：原水弁
　４：精密ろ過膜／限外ろ過膜モジュール
　５：ろ過水弁
　６：精密ろ過膜／限外ろ過膜ろ過水貯留槽
　７：逆洗ポンプ
　８：逆洗弁
　９：薬品供給ポンプＡ
１０：薬品貯留槽Ａ
１１：ナノろ過膜／逆浸透膜モジュール
１２：高圧ポンプ
１３：ナノろ過膜／逆浸透膜供給水弁
１４：ナノろ過膜／逆浸透膜濃縮水弁
１５：濃縮水返送弁
１６：アスピレーター
１７：逆止弁
１８：排水弁
１９：エア抜き弁
２０：回収槽
２１：薬品供給ポンプＢ
２２：薬品貯留層Ｂ
２３：膜ろ過水返送弁 
２４：空洗弁
２５：ブロワーポンプ

Claims (11)

  1. 　精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水を、前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールに供給して膜ろ過水を得ること、および
    　前記膜ろ過水をナノろ過膜モジュールまたは逆浸透膜モジュールに供給して透過水と濃縮水とに分離すること
    を含む造水方法であって、
    　前記濃縮水の少なくとも一部に空気を混合した気液混合流体を前記精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給する洗浄工程を一時的に行うことを含む造水方法。
  2. 　精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水を、前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールに供給して膜ろ過水を得ること、および
    　前記膜ろ過水の少なくとも一部に空気を混合した気液混合流体を前記精密ろ過膜または限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給する洗浄工程を一時的に行うこと
    を含む造水方法。　
  3. 　空気の混合がアスピレーターを用いて行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の造水方法。
  4. 　前記気液混合流体を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給する前に前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の水を系外に排出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の造水方法。
  5. 　前記気液混合流体を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給し、前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側から排出された水の少なくとも一部を回収し、前記原水に混合する請求項１～４のいずれか１項に記載の造水方法。
  6. 　前記膜ろ過水を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜二次側から分離膜一次側に圧送する逆圧洗浄を実施する、請求項１～５のいずれか１項に記載の造水方法。
  7. 　前記逆圧洗浄を実施する際の前記膜ろ過水に薬品を添加する、請求項６に記載の造水方法。
  8. 　前記原水が高硬度物質を含有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の造水方法。
  9. 　精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水をろ過して分離膜二次側から膜ろ過水を排出する前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールと、
    　得られた膜ろ過水をナノろ過膜または逆浸透膜を用いて透過水と濃縮水とに分離するナノろ過膜モジュールまたは逆浸透膜モジュールと、
    　前記ナノろ過膜モジュールまたは逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水の少なくとも一部を、前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給するための濃縮水返送ユニットと、
    　前記濃縮水返送ユニット内の前記濃縮水に空気を混合する空気混合ユニット
    を有することを特徴とする造水装置。
  10. 　精密ろ過膜または限外ろ過膜よりも硬度の高い高硬度物質を含む原水をろ過して分離膜二次側から膜ろ過水を排出する前記精密ろ過膜を分離膜として含む精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜を分離膜として含む限外ろ過膜モジュールと、
    得られた膜ろ過水の少なくとも一部を前記精密ろ過膜モジュールまたは前記限外ろ過膜モジュールの分離膜一次側の下部に供給するための膜ろ過水返送ユニットと、
    　前記膜ろ過水返送ユニット内の前記膜ろ過水に空気を混合する空気混合ユニット
    を有することを特徴とする造水装置。
  11. 　前記空気混合ユニットがアスピレーターであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の造水装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015188781A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 株式会社クラレ 水処理装置
WO2016038726A1 (ja) * 2014-09-11 2016-03-17 三菱重工業株式会社 水処理装置及び水処理方法
CN112074338A (zh) * 2018-05-11 2020-12-11 旭化成株式会社 过滤器的清洗方法以及海水淡化方法
CN112387118A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 北京奥博水处理有限责任公司 一种在线自清洗陶瓷膜过滤器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104707494A (zh) * 2015-03-30 2015-06-17 上海纳诺巴伯纳米科技有限公司 一种超饱和氢气溶液的制备装置及其制备方法
JP6468384B1 (ja) * 2018-03-14 2019-02-13 栗田工業株式会社 水処理装置
JP6614277B2 (ja) * 2018-05-21 2019-12-04 栗田工業株式会社 除濁システムの診断装置
JP2020018986A (ja) * 2018-08-02 2020-02-06 王子ホールディングス株式会社 膜ろ過装置の洗浄方法および水処理方法
JP7238234B2 (ja) * 2019-02-18 2023-03-14 東洋紡株式会社 半透膜モジュールの洗浄方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231200A (ja) * 1988-07-21 1990-02-01 Ebara Corp 中空糸膜フイルタの逆洗方法
JPH10225682A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Nkk Corp 逆浸透法海水淡水化におけるホウ素の除去方法
JP2000237548A (ja) * 1999-02-17 2000-09-05 Tokyo Denki Komusho Co Ltd 中空糸膜式蓄熱槽水浄化装置
JP2006272136A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Toray Ind Inc 膜分離方法および膜分離装置
JP2007289899A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Meidensha Corp 膜分離手段の膜洗浄方法及び水処理装置
JP2007330916A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Fuji Electric Holdings Co Ltd 中空糸膜の水処理方法及び水処理装置
JP2008207158A (ja) * 2007-02-28 2008-09-11 Mrc Home Products Kk 浄水装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231200A (ja) * 1988-07-21 1990-02-01 Ebara Corp 中空糸膜フイルタの逆洗方法
JPH10225682A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Nkk Corp 逆浸透法海水淡水化におけるホウ素の除去方法
JP2000237548A (ja) * 1999-02-17 2000-09-05 Tokyo Denki Komusho Co Ltd 中空糸膜式蓄熱槽水浄化装置
JP2006272136A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Toray Ind Inc 膜分離方法および膜分離装置
JP2007289899A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Meidensha Corp 膜分離手段の膜洗浄方法及び水処理装置
JP2007330916A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Fuji Electric Holdings Co Ltd 中空糸膜の水処理方法及び水処理装置
JP2008207158A (ja) * 2007-02-28 2008-09-11 Mrc Home Products Kk 浄水装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015188781A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 株式会社クラレ 水処理装置
WO2016038726A1 (ja) * 2014-09-11 2016-03-17 三菱重工業株式会社 水処理装置及び水処理方法
JPWO2016038726A1 (ja) * 2014-09-11 2017-06-15 三菱重工業株式会社 水処理装置及び水処理方法
CN112074338A (zh) * 2018-05-11 2020-12-11 旭化成株式会社 过滤器的清洗方法以及海水淡化方法
CN112074338B (zh) * 2018-05-11 2023-01-13 旭化成株式会社 过滤器的清洗方法以及海水淡化方法
US11878273B2 (en) 2018-05-11 2024-01-23 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Method for washing filter and method for desalinating seawater
CN112387118A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 北京奥博水处理有限责任公司 一种在线自清洗陶瓷膜过滤器
CN112387118B (zh) * 2019-08-19 2023-06-30 北京奥博水处理有限责任公司 一种在线自清洗陶瓷膜过滤器

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