WO2016056130A1

WO2016056130A1 - 原水の濾過処理システム及び濾過装置の洗浄方法

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Publication number: WO2016056130A1
Application number: PCT/JP2014/077226
Authority: WO
Inventors: 龍原　潔; 田畑　雅之
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-04-14
Also published as: US20170296975A1

Abstract

　原水１１を供給する原水供給ラインＬ₁₀と、原水供給ラインＬ₁₀に設けられ、原水１１中の不純物を濾過する濾過装置１２と、濾過装置１２の後流側に設けられ、濾過された原水１１Ａを透過水２１と塩分等の溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水２２とに分離する分離膜２３ａを備えた分離装置２３と、濾過装置１２の前後のいずれか一方又は両方に設けられ、原水１１中の有機物量を監視する有機物監視装置２５Ａと、有機物監視装置２５Ａの監視の結果、原水１１中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、濾過装置１２の逆洗浄に透過水２１を用いる制御を行う制御装置３１と、を備える。

Description

原水の濾過処理システム及び濾過装置の洗浄方法

　本発明は、例えば海水を淡水化する原水の濾過処理システム及び濾過装置の洗浄方法に関する。

　原水として例えば海水を用いて淡水化する脱塩処理システムにおいては、その脱塩処理装置に供給する海水の前処理を行っている。この前処理装置として不純物等を除去する濾過装置が、脱塩処理装置の前流側に設置されている。この濾過装置としては、例えば珪砂やアンスラサイト等の粒状濾過層を複数積層した濾過装置（ＤＭＦ:Ｄｕａｌ　Ｍｅｄｉａ　Ｆｉｌｅｔｅｒ)が用いられている。

　この濾過装置で海水を濾過することで、濁度成分（ＳＳ）等を除去している。また、海水中には水溶性有機物（生物由来の多糖類等）を含む場合があるが、この濾過装置に設置した濾過材表面への吸着と、例えば塩化鉄等の凝集剤で形成したフロックへの吸着とで水溶性有機物も除去するようにしている。

　ところで、濾過により濾過材が汚染されると、目詰まりにより圧損が上昇するため、従来では、濾過装置に対して逆洗浄を定期的に行い、汚れを除去して性能を回復するようにしている。

　ここで、濾過装置の逆洗浄に際しては、通常は海水（脱塩装置で濃縮された濃縮水）を使用している。ここで、無機物を主成分とする濁度成分の除去に関しては、濾過材に付着した微粒子を、逆洗浄の際の急激な流れ等の物理的な作用により引き剥がすなどして除去することができるため、海水を使用してもあまり問題はない。

　しかしながら、原水に水溶性有機物を含む場合には、塩化鉄のフロックや濾過材の表面に吸着される濾過材等への吸着量は、原理的には液中濃度と吸着平衡となるように決定されている。もともと海水中には除去対象となる水溶性有機物が存在するため、逆洗浄に海水を使用する限りにおいては、運転時間の経過とともに徐々に吸着量が増加し、海水中濃度に対する平衡吸着量に達するまで増加することとなる。

　また、脱塩処理の運転時においては、濾過装置に導入する上流側で、予め塩化鉄等のフロックに吸着して有機物を除去し、海水中の有機物濃度が減少するため、逆洗浄の際、濾過材に吸着した有機物が、反対に脱離することになり、除去効率が上がらないという、問題もある。すなわち、海水を用いて逆洗浄する限り、ある一定量の水溶性有機物は常に残ることとなる。

　そこで、従来においては、濾過装置の前後において圧力損失が増加して、濾過材の閉塞等が生じた場合に逆洗浄を行う際において、海水（濃縮水）の代わりに、脱塩装置で製造した透過水である真水を用いることが有効であることが提案されている（特許文献１）。

特開昭６１－２７４７１４号公報

　ところで、特許文献１に提案する逆洗浄を実施する場合では、逆洗浄の際に、製造した透過水である真水を多量に消費するので、生産品である真水の収量が低下する、という問題がある。

　よって、濾過装置の洗浄を行うに際して、生産品の真水の使用量を極力低減することができる濾過装置の洗浄方法の出現が切望されている。

　本発明は、前記問題に鑑み、濾過装置の洗浄を行うに際して、例えば生産品の真水の使用量を極力低減することができる原水の濾過処理システム及び濾過装置の洗浄方法を提供することを課題とする。

　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原水を供給する原水供給ラインと、該原水供給ラインに設けられ、前記原水中の不純物を濾過する濾過装置と、前記濾過装置の後流側に設けられ、濾過された原水を透過水と、塩分を含む溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水とに分離する分離膜を備えた分離装置と、前記濾過装置の前後のいずれか一方又は両方に設けられ、前記原水中の有機物量を監視する有機物監視装置と、前記有機物監視装置の監視の結果、原水中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、前記透過水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行する制御装置と、を備えることを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、有機物量が基準値を超える場合、逆洗浄に透過水を使用することで、逆洗浄の際、常に透過水を用いることがないので、透過水の使用量を抑制しながら、濾過装置の有機物除去を行い、濾過性能の回復を効率的に行うことができる。

　第２の発明は、第１の発明において、前記制御装置は、前記有機物監視装置の監視の結果、前記原水中の有機物量が基準値以下であると判断した場合、前記原水又は前記濃縮水を前記逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行することを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、原水中の有機物量が基準値以下である場合、通常は原水又は濃縮水を用い、原水中の有機物量が基準値を超える場合に、逆洗浄に透過水を使用することで、逆洗浄を実施する際における透過水の使用量の低減を図ることができる。

　第３の発明は、原水を供給する原水供給ラインと、該原水供給ラインに設けられ、前記原水中の不純物を濾過する濾過装置と、前記濾過装置の後流側に設けられ、濾過された原水を透過水と塩分を含む溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水とに分離する分離膜を備えた分離装置と、前記濾過装置の前後のいずれか一方又は両方に設けられ、前記原水中の有機物量を監視する有機物監視装置と、前記有機物監視装置の監視の結果、前記原水中の有機物量が基準値以下である判断した場合、前記濃縮水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行し、前記有機物監視装置の監視の結果、原水中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、前記透過水を前記逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行する制御装置と、を備えることを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、原水中の有機物量が基準値以下である場合、通常は濃縮水を用い、原水中の有機物量が基準値を超える場合に、逆洗浄に透過水を使用することで、逆洗浄を実施する際における透過水の使用量の低減を図ることができる。

　第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記有機物監視装置は、前記原水中の有機物濃度を計測する有機物濃度計測装置を含むことを特徴とする原水の濾過処理システムある。

　本発明によれば、原水中の有機物量の確認を有機物濃度で計測することができる。

　第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記有機物監視装置は、前記濾過装置の後流側に設けられると共に、前記濾過装置からの原水中の濁度を計測する濁度計測装置を含むことを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、原水中の有機物量の確認を濁度を計測する濁度計測装置で行うことができる。

　第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記制御装置は、設定期間毎に前記透過水を用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行させることを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、原水中の有機物の量が顕著に増加しない場合でも、濾過装置の濾過層への有機物吸着量は徐々に増加するため、設定期間毎に、透過水で逆洗浄することで、濾過層上の有機物を除去し、有機物蓄積を抑制するようにしている。

　第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記分離装置を複数有し、複数の前記分離装置は、前記透過水を排出する透過水ラインが直列に接続され、前記濾過装置は、最終段の前記分離装置よりも上流側に配置された前記分離装置から排出される透過水の透過水ラインと接続され、前記制御装置は、前記透過水を用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行させる場合、最終段の前記分離装置よりも上流側に配置された前記分離装置から排出される透過水を用いて、前記濾過装置の逆洗浄を行うことを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、透過水を得る分離膜を備えた分離装置を複数段直列に設置して、分離性能を向上させる場合、逆洗浄に使用する透過水として、最終段の分離装置からの透過水を用いる代わりに、最終段の前記分離装置よりも上流側に配置された相対的に分離率が低い先頭側の分離膜を備えた分離装置からの透過水を使用することで、分離プラントの処理効率をあまり低下させずに、十分な逆洗浄効果を得ることができる。

　第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記濾過装置は、内部に複数の濾過層を鉛直軸方向に積層した濾過装置本体と、前記濾過装置本体の頂部側から原水を供給する供給ラインと、前記濾過装置本体の底部側から濾過した濾過された原水を排出し、前記分離装置へ供給する濾過原水供給ラインと、前記濾過装置本体の底部側から、逆洗浄水を導入する逆洗浄水導入ラインと、前記濾過装置本体の濾過層の頂部側からオーバーフローした前記逆洗浄水を回収するオーバーフローラインと、前記濾過装置本体の底部側から前記濾過装置本体の逆洗浄水を排出する逆洗浄水排出ラインとを備えることを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、濾過装置内の有機物で汚染された逆洗浄水を一旦排出することで、濾過装置内を洗浄した際の洗浄水中の有機物濃度を低減することができ、洗浄効果を向上させることができる。

　第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記制御装置は、前記濾過装置の逆洗浄を実行させると判定した場合、前記逆洗浄水排出ラインを開き、前記濾過装置本体の内部の逆洗浄水を前記逆洗浄水排出ラインから排水した後、前記逆洗浄水排出ラインを閉じ、かつ、前記逆洗浄水を逆洗浄水導入ラインから前記濾過装置本体の内部に導入する処理を少なくとも１回以上実施することで逆洗浄を実行することを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、濾過装置本体内部に残存する逆洗浄水を排水し、その後逆洗浄水を供給することで、濾過装置内を洗浄した際の洗浄水中の有機物濃度を低減することができ、洗浄効果を向上させることができる。

　第１０の発明は、第１乃至９のいずれか一つの発明において、前記制御装置は、前記有機物監視装置の監視により、前記有機物の濃度が所定濃度を超えた状態が所定時間以上継続した場合、前記有機物の濃度が前記所定濃度よりも低い閾値濃度以下に低下したことを検出した後、前記透過水での逆洗浄を実行することを特徴とする原水の濾過処理システムにある。

　本発明によれば、原水中の有機物濃度が高いままの状態で逆洗浄操作を実施しても、逆洗浄を行った後に、運転再開した後、直ぐに濾過装置の濾過層が汚染され、直ぐに逆洗浄操作が必要になる。そこで、原水中の有機物濃度が所定値を超えてもそのまま運転を継続し、原水の有機物濃度が低下した後に、透過水により逆洗浄することで、透過水の使用量を節約し、効果的な洗浄を可能とする。

　第１１の発明は、原水中の懸濁物を除去する濾過装置の洗浄方法であって、前記原水中の有機物量を監視する有機物監視ステップと、前記有機物監視ステップで監視した前記原水中の前記有機物量が基準値を超えている場合に、濾過された前記原水から塩分を含む溶質又は微粒子を除いた透過水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を行う透過水逆洗浄ステップと、を備えることを特徴とする濾過装置の洗浄方法にある。

　第１２の発明は、原水中の懸濁物を除去する濾過装置の洗浄方法であって、前記原水中の有機物量を監視する有機物監視ステップと、前記有機物監視ステップで監視した前記原水中の有機物量が基準値以下である判断した場合、濃縮水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行し、前記有機物監視装置の監視の結果、原水中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、前記透過水を前記逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行するステップと、を備えることを特徴とする濾過装置の洗浄方法にある。

　本発明によれば、有機物量が基準値を超える場合において、逆洗浄に透過水を使用することで、逆洗浄の際、常に透過水を用いることがないので、透過水の使用量を抑制しながら、濾過装置の有機物除去を行い、濾過性能の回復を効率的に行うことができる。

図１は、実施例１に係る脱塩処理システムの概略図である。図２は、実施例１に係る他の脱塩処理システムの概略図である。図３－１は、圧力損失及び有機物濃度と、経過日数との関係を示す図である。図３－２は、圧力損失及び有機物濃度と、経過日数との関係を示す図である。図３－３は、圧力損失及び有機物濃度と、経過日数との関係を示す図である。図４は、実施例４に係る脱塩処理システムの概略図である。図５－１は、実施例４の濾過装置の操作状態を示す図である。図５－２は、実施例４の濾過装置の操作状態を示す図である。図５－３は、実施例４の濾過装置の操作状態を示す図である。図６は、実施例５に係る脱塩処理システムの概略図である。

　以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

　本発明による実施例に係る原水の濾過処理システムについて、図面を参照して説明する。以下、本実施例では、分離装置として塩分等の溶質又は微粒子を濃縮する分離膜を備えた脱塩装置を例にした脱塩処理システムについて説明する。図１は、実施例１に係る脱塩処理システムの概略図である。図２は、実施例１に係る他の脱塩処理システムの概略図である。
　図１に示すように、本実施例に係る脱塩処理システム１０Ａは、原水（例えば海水等）１１を供給する原水供給ラインＬ₁₀と、原水供給ラインＬ₁₀に設けられ、原水１１中の不純物を濾過する濾過装置１２と、濾過装置１２の後流側に設けられ、濾過された原水１１Ａを透過水２１と塩分等の溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水２２とに分離する分離膜２３ａを備えた塩分濃縮装置２３と、濾過装置１２の後流側に設けられ、原水１１中の有機物量を監視する出口側有機物監視装置２５Ａと、を備え、この出口側有機物監視装置２５Ａの監視の結果、原水１１中の有機物量が基準値（閾値）を超えると判断した場合、濾過装置１２の逆洗浄に透過水２１の一部２１ａを用いるものである。
　図１中、符号３１は制御装置、３２は流路切替部、Ｌ₁₁は濾過装置１２から濾過された原水１１Ａを、塩分濃縮装置２３へ供給する濾過原水供給ライン、Ｌ₁₂は塩分濃縮装置２３から透過水２１を排出する透過水ライン、Ｌ₁₃は塩分濃縮装置２３から濃縮水２２を排出する濃縮水ライン、Ｌ₂₁は逆洗浄水供給ライン、Ｌ₂₂は逆洗浄水供給ラインＬ₂₁に流路切替部３２で接続され、透過水ラインＬ₁₂から透過水２１の一部２１ａを分岐する透過水分岐ライン、Ｌ₂₃は逆洗浄水供給ラインＬ₂₁に流路切替部３２で接続され、濃縮水ラインＬ₁₃から濃縮水２２の一部２２ａを分岐する濃縮水分岐ラインを各々図示する。

　ここで、本発明の原水１１としては、例えば限外濾過膜（ＵＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）、及び逆浸透膜（ＲＯ膜）等の分離膜を用いた分離装置２３で水処理を行う被処理水であり、例えば海水、鉱山排水、冷却塔排水等を例示することができる。

　この原水１１中に含まれる有機物とは、水溶性高分子であり、例えば微生物等の代謝等で生じるものも含まれ、例えば中性多糖類等を挙げることができる。この中性多糖類は、分子量としては、例えば１万以上であるが、例えば１００万を超えることや、例えば１０００万を超えることもある。また、分子量１万以下の高分子成分が含まれる場合もある。

　ここで、濾過装置１２の出口側有機物監視装置２５Ａを設置する場合には、濾過装置１２の濾過層１２ａ、１２ｂで無機物系不純物を捕捉しているので、有機物系不純物の量を把握することができる。

　濾過装置１２は、上層側の濾過層１２ａとしては、アンスラサイト等のカーボン系材料を用い、下層の濾過層１２ｂとしては、珪砂等の粒状濾過材を用いており、濾過装置本体１２ｃに積層配置されており、頂部１２ｄ側から原水１１中を導入し、濾過層１２ａ、１２ｂを通過させて、原水１１中の懸濁物を捕捉している。

　ここで、本発明の有機物監視装置としては、原水１１中の有機物濃度を直接計測する有機物濃度計や有機物濃度を間接的に計測する濁度計測装置を用いることができる。

　有機物濃度計としては、例えば全有機炭素（Ｔｏｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ；ＴＯＣ）計、紫外可視分光光度計、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ，化学的酸素要求量）、ＳＦＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ　Ｆｏｕｌｉｎｇ　Ｆａｃｔｏｒ。例えば特開２０１２－２１３６７６号公報参照）等を例示することができる。なお、計測はオンライン自動計測でも、サンプリングによる分析でもいずれでもよい。

　ここで、ＴＯＣ計を例にすると、ＴＯＣ濃度の基準値としては、例えば２ｍｇ／ｋｇ以上、好ましくは２．５ｍｇ／ｋｇ以上、さらに好ましくは３ｍｇ／ｋｇ以上が望ましい。

　そして、有機物濃度計での計測の結果、基準値を超えていると判断した際には、透過水２１の一部２１ａを逆洗浄水３０として、濾過装置１２の底部１２ｅから導入して逆洗浄するようにしている。

　すなわち、出口側有機物監視装置２５Ａとして有機物濃度計を用いた場合、原水１１中の有機物の濃度が基準値を超える場合には、逆洗浄水３０として透過水２１の一部２１ａを用いて逆洗浄を実施するが、基準値以下の場合には、制御装置３１で判断して流路切替部３２で流路を切替え、濾過装置１２の逆洗浄に濃縮水２２の一部２２ａを用いて逆洗浄を実施するようにしている。

　従来では、濾過装置において圧力損失の増加があった際、逆洗浄を実施するときには、常に逆洗浄水３０として真水を用いて洗浄を行っていた。

　これに対し、本実施例では、出口側有機物監視装置２５Ａでの計測の結果、原水１１中の有機物量が基準値を超えていると判断した場合にのみ、制御装置３１において、流路切替部３２に指令を出して、透過水２１の一部２１ａの真水を逆洗浄水３０となるように流路を変更し、濾過装置１２の底部１２ｅから導入して逆洗浄するようにしており、逆洗浄を実施する際における透過水の使用量の低減を図ることができる。

　また、有機物量を計測する濁度計測装置としては、ＡＳＴＭ　Ｄ４１８９に規定されているＳＤＩ値（Ｓｉｌｔ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ）、ＪＩＳ　Ｋ　３８０２に規定されているＦＩ値（Ｆｏｕｌｉｎｇ　Ｉｎｄｅｘ）等を用いるのが好ましい。

　ここで、出口側有機物監視装置２５Ａとして濁度計測装置を用いて計測する場合には、濾過装置１２の後流側に設けることが必要となる。これは、原水１１中に含まれる濁度成分としては、無機物を主成分とする濁度成分と有機物を主成分とする濁度成分とが存在するからである。そして、原水１１を濾過装置１２に導入することで、無機物を主成分とする濁度成分が除去されるので、後流側の濾過原水１１Ａの濁度成分を計測することで、有機物を主成分とする濁度成分としている。

　濁度成分を計測する指標としては、ＳＤＩを用いた場合には、濾過装置１２の出口より下流で計測したＳＤＩが基準値以上（例えば３以上、あるいは３．５以上、さらには６以上）となった場合に、逆洗浄で用いる逆洗浄水３０を海水である濃縮水２２から、透過水２１である真水に、流路切替部３２で切替えるようにしている。

　このように、本実施例においては、出口側有機物監視装置２５Ａでの計測の結果、有機物の濃度が基準値以上に増加した場合、圧力損失の値に関わらず、透過水２１の一部２１ａの真水を用いて逆洗浄するようにしている。

　なお、従来技術においては、圧力損失の増加に基づいて逆洗浄する制御としているが、本実施例では、圧力損失の変化だけを考慮せずに、有機物量が基準値以上となった際には、有機物による影響があると判断して、透過水２１の一部２１ａの真水を用いて逆洗浄を実施するようにしている。

　なお、圧力損失が上がらなくても、入口の海水が汚れている場合には、濾過装置１２の濾過層１２ａ、１２ｂの汚染が生じることがあり、その場合には、濾過装置１２の前処理機能を十分に発揮することができない場合となるので、圧力損失により濾過装置１２の機能が大幅に低下する前に、逆洗浄により洗浄を実施し、濾過閉塞等を未然に防止することができる。

　このように、逆洗浄の洗浄タイミングを、従来の圧力損失ではなく、海水中の有機物量に基づいて制御することで、濾過材の有機物による汚れを速やかに除去し、濾過装置１２による有機物除去性能を、維持することが可能である。

　特に、原水１１である海水中の有機物濃度が増加すると、吸着平衡により、濾過材に吸着する有機物量も増加する。その後、海水中の有機物濃度が低下した場合、吸着有機物が通常より多く脱着し、入口側に比べて出口側の海水中有機物濃度を増加させることもある。そのため、海水中有機物濃度が増加した後は、特に、真水による逆洗浄での有機物の除去を促進する必要がある。

　本実施例によれば、有機物濃度が基準値を超える場合において、逆洗浄に透過水の一部を使用することで、逆洗浄の際、常に透過水の一部を用いることがないので、透過水の使用量を抑制しながら、濾過装置の有機物除去を行い、濾過性能の回復を効率的に行うことができる。

　本実施例では、この有機物濃度を監視する装置として、濾過装置１２の出口側有機物監視装置２５Ａを設置しているが、本発明は、これに限定されるものではない。
　具体的には、図２の脱塩処理システム１０Ｂに示すように、入口側有機物監視装置２５Ｂと出口側有機物監視装置２５Ａとを設置することで、濾過装置１２に付着された有機物量を監視することもできる。

　また、図２に示す場合において、濾過装置１２の入口側に入口側有機物監視装置２５Ｂのみを設置するようにしてもよい。

　このように、本実施例によれば、原水１１中の懸濁物等を除去する濾過装置１２の洗浄方法であって、原水１１中の有機物を監視する有機物監視ステップと、原水１１中の有機物が基準値を超えている場合に、濾過された原水から塩分等の溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水２２を除いた透過水２１の一部を、濾過装置１２の逆洗浄に用いるステップと、を備えることにより、逆洗浄の際、常に透過水２１の一部を用いることがないので、透過水２１の使用量を抑制しながら、濾過装置１２の有機物除去を行い、濾過性能の回復を効率的に行うことができる。

　本実施例では、塩分等の溶質又は微粒子を濃縮する海水淡水化用の脱塩処理システムを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、原水中の微粒子を除去する例えば下水処理、ブラキッシュウォーター(海水と淡水が混ざっており、海水よりも塩分の少ない水；汽水)の排水処理等の水処理システムにも適用することができる。

　本実施例では、分離装置２３で分離した透過水２１と濃縮水２２とを用いて、濾過装置１２の洗浄を行うようにしているが、逆洗浄に適用できる原水であれば原水を用いるようにしてもよい。

　本発明による実施例に係る脱塩処理システムの濾過装置の逆洗浄方法について、図面を参照して説明する。なお、本実施例では、図１に示す脱塩処理システム１０Ａに基づき説明する。図３－１及び図３－２は、圧力損失及び有機物濃度と、経過日数との関係を示す図である。

　実施例１においては、濾過装置１２における圧力損失を考慮することなく、有機物濃度により逆洗浄を実施する場合において、真水である透過水２１の一部２１ａを逆洗浄水３０に用いていた。

　これに対し、本実施例では、原水１１である海水中の有機物の濃度が基準値（閾値）以上に増加しない場合にも、一定期間が経過したら逆洗浄水３０を海水である濃縮水２２から真水の透過水２１に切替えるようにしている。

　ここで、切替える設定期間としては、原水１１である海水の水質により、適宜変更することができる、例えば、毎日、隔日、１週間毎、２週間毎、１ヶ月毎等と規定することができる。

　図３－１では、圧力損失及び有機物濃度と、経過日数との関係を示す図において、一週間における逆洗浄の際に用いる逆洗浄水の切替操作の一例を示している。図３－１では、左縦軸は圧力損失を示し、基準値（Ｘ）が規定されている。右縦軸は有機物濃度を示し基準値（Ｙ）が規定されている。

　また、逆洗浄の間隔は、定期的に逆洗浄を実施するようにしても、圧力損失が基準値を越えたときに逆洗浄を実施するようにしても、或いは両者を併用するようにしてもよく、いずれを採用するようにしてもよい。

　図３－１における操作において、一日に一回、所定時間毎に逆洗浄を実施する場合であり、１日目から６日目までは、逆洗浄水３０に濃縮水２２を用いており、７日目には、逆洗浄水３０に透過水２１を用いている。

　ここで、図３－１の操作においては、圧力損失と有機物濃度は基準値（Ｘ，Ｙ）を下回っているので、透過水２１による逆洗浄は、７日目に初めて行うようにしている。以後、７日目毎に圧力損失の値によらず、透過水２１による逆洗浄を行う。

　本発明によれば、原水１１中の有機物の量が顕著に増加しない場合でも、濾過装置１２の濾過層１２ａ、１２ｂへの有機物吸着量は徐々に増加するため、一定期間が経過した際、透過水２１の一部２１ａで逆洗浄することで、濾過層１２ａ、１２ｂ上の有機物を除去し、有機物蓄積を抑制するようにしている。

　これに対して、図３－２に示す一例においては、３日目において、出口側有機物監視装置２５Ａの監視により、有機物濃度が基準値（Ｙ）を超える場合であり、４日目の逆洗浄操作は、逆洗浄水３０として透過水２１を用いて逆洗浄を実施するようにしている。

　本発明による実施例に係る脱塩処理システムの濾過装置の逆洗浄方法について、図面を参照して説明する。なお、本実施例では、図１に示す脱塩処理システム１０Ａに基づき説明する。図３－３は、圧力損失及び有機物濃度と、経過日数との関係を示す図である。
　本実施例では、図３－３に示すように、原水１１中の有機物濃度が上昇した場合、直ちにその有機物濃度が低下しない場合を想定している。
　このような場合には、出口側有機物監視装置２５Ａの監視により、有機物濃度が増加した後、その濃度が低下するまで逆洗浄を実施せず、有機物濃度が通常の基準（Ｚ）以下に低下した際、透過水２１の一部２１ａの真水で洗浄するようにしている。

　具体的には、図３－３に示すように、４日目において有機物濃度が基準値（Ｙ）以上となり、それが５日目まで持続した場合、圧力損失の増加が基準値（Ｘ）以上となった際、実施例２の場合では、逆洗浄水３０に透過水２１の一部２１ａの真水を用いて逆洗浄していたが、本実施例の場合では、逆洗浄水３０に透過水２１の一部２１ａの真水を用いず、濃縮水２２の一部２２ａで逆洗浄を実施している。

　そして、５日目の途中で、有機物濃度が通常の値（Ｚ）以下に低下した場合、逆洗浄水３０に透過水２１の一部２１ａの真水を用いて逆洗浄を実施するようにしている。
　なお、５日目でも有機物濃度が通常の値（Ｚ）以下に低下しない場合には、５日目の逆洗浄水３０も濃縮水２２の一部２２ａを用いて逆洗浄を実施することとなる。

　原水１１中の有機物濃度が高いままの状態で逆洗浄操作を実施しても、逆洗浄を行った後に、運転再開した場合には、直ぐに濾過装置１２の濾過層が汚染され、再度の逆洗浄操作が必要になる。そこで、本実施例のように、原水１１中の有機物濃度が基準値（Ｙ）を超えて、所定時間その状態が継続した場合、そのまま運転を継続して逆洗浄に濃縮水を用い、原水１１の有機物濃度が閾値である基準値（Ｙ）以下に低下したことを検出した後に、透過水２１により逆洗浄することで、透過水２１の使用量を節約し、効果的な洗浄を可能とする。

　本発明による実施例に係る脱塩処理システムについて、図面を参照して説明する。図４は、実施例４に係る脱塩処理システムの概略図である。図５－１～５－３は、実施例４の濾過装置の操作状態を示す図である。
　本実施例の脱塩処理システム１０Ｃは、図１の脱塩処理システム１０Ａと装置構成は同じであるが、濾過装置の逆洗浄の際の逆洗浄水の排出機構を設けている。

　図４に示すように、本実施例に係る濾過装置１２は、内部に複数の濾過層１２ａ、１２ｂを鉛直軸方向に積層した濾過装置本体１２ｃと、濾過装置本体１２ｃの頂部１２ｄに接続され、この頂部１２ｄ側から原水１１を供給する原水供給ラインＬ₁₀と、濾過装置本体１２ｃの側壁の底部１２ｅに接続され、この側壁側から濾過した原水１１Ａを排出し、塩分濃縮装置２３へ供給する濾過原水供給ラインＬ₁₁と、濾過装置本体１２ｃの底部１２ｅに接続され、この底部１２ｅ側から、逆洗浄水３０を導入する逆洗浄水供給ラインＬ₂₁と、濾過装置本体１２ｃの側壁の頂部１２ｄ側に接続され、濾過層１２ａの頂部１２ｄ側から、逆洗浄水３０をオーバーフロー水３０Ａとして排出するオーバーフローラインＬ₃₁と、濾過装置本体１２ｃの底部１２ｅに接続され、この底部１２ｅ側から、オーバーフローできない逆洗浄水３０Ｂを排出する逆洗浄水排出ラインＬ₃₂とを備えている。

　図５－１～図５－３に示すように、本実施例に係る濾過装置１２は、濾過装置本体１２ｃの頂部１２ｄから、原水１１が原水供給ラインＬ₁₀により導入される。制御装置３１は、原水供給ラインＬ₁₀に設けられた弁Ｖ₁₀を制御することで濾過装置本体１２への原水１１の導入を制御する。
　また、濾過した原水１１Ａは、濾過装置本体１２ｃの底部１２ｅ側から濾過原水供給ラインＬ₁₁により排出される。制御装置３１は、濾過原水供給ラインＬ₁₁に設けられた弁Ｖ₁₁を制御されることで濾過した原水１１Ａの濾過装置１２ｃからの排出を制御する。
　また、逆洗浄水３０は、濾過装置本体１２ｃの底部１２ｅ側から、逆洗浄水供給ラインＬ₂₁により導入される。制御装置３１は、逆洗浄水供給ラインＬ₂₁に設けられた弁Ｖ₁₂を制御することで、濾過装置本体１２ｃへの逆洗浄水３０の導入を制御する。
　また、オーバーフロー水３０Ａは、濾過装置本体１２ｃの濾過層１２ａの頂部１２ｄ側から、オーバーフローラインＬ₃₁により排出される。制御装置３１は、オーバーフローラインＬ₃₁に設けられた弁Ｖ₁₃を制御することで、オーバーフローラインＬ₃₁に流入したオーバーフロー水３０Ａの排出を制御する。
　さらに、オーバーフローできない逆洗浄水３０Ｂは、濾過装置本体１２ｃの底部１２ｅ側から、逆洗浄水排出ラインＬ₃₂により排出される。制御装置３１は、逆洗浄水排出ラインＬ₃₂に設けられた弁Ｖ₁₄の開閉を制御することで、オーバーフローできない逆洗浄水３０Ｂ、つまり濾過装置本体１２のオーバーフローラインＬ₃₁よりも鉛直方向下側の領域に貯留された逆洗浄水３０Ｂの排出と貯留を制御する。

　＜通常操作＞
　本実施例の通常操作は、原水１１を濾過装置１２で濾過する場合である。
　この通常操作の場合には、図５－１に示すように、制御装置３１は、弁Ｖ₁₀、Ｖ₁₁は開き、弁Ｖ₁₂、Ｖ₁₃、Ｖ₁₄は閉じる制御をする。脱塩処理システム１０Ｃは、原水１１を濾過装置本体１２ｃ内に導入して原水１１中の懸濁物質を濾過層１２ａ、１２ｂにより捕捉している。なお、図５－１、図５－２、図５－３中、弁の黒い印は弁が閉じている場合であり、白い弁の印は弁が開いている場合である。

　＜逆洗浄操作（１）＞
　次に、図５－２に示すように、出口側有機物監視装置２５Ａにより原水１１中の有機物濃度が基準値を超えたと判断した際に、逆洗浄操作を実行する。
　この逆洗浄操作の場合には、制御装置３１は、弁Ｖ₁₂、Ｖ₁₃は開き、弁Ｖ₁₀、Ｖ₁₁、Ｖ₁₄は閉じる制御をし、原水１１の導入を停止する。
　そして、逆洗浄水３０として、流路切替部３２を切替えて透過水２１の一部２１ａを濾過装置本体１２ｃの底部１２ｅから導入する。導入した逆洗浄水３０は、濾過層１２ａの上方側のオーバーフローラインＬ₃₁からオーバーフロー水３０Ａとして外部に排出して、逆洗浄を行う。

　＜逆洗浄操作（２）＞
　その後、図５－３に示すように、逆洗浄水３０の導入を停止し、制御装置３１は、弁Ｖ₁₀、Ｖ₁₁、Ｖ₁₂、Ｖ₁₃を閉じ、弁Ｖ₁₄を開く制御をする。脱塩処理システム１０Ｃは、濾過装置本体１２ｃ内に残っているオーバーフローできない逆洗浄水３０Ｂを逆洗浄水排出ラインＬ₃₂から排出し、濾過装置本体１２ｃ内部のオーバーフローできない逆洗浄水３０Ｂを排水する。

　本実施例によれば、濾過装置１２内の有機物で汚染され、オーバーフローできない逆洗浄水３０Ｂを一旦排出し、その後透過水２１を供給することで、濾過装置１２内を洗浄した際の洗浄水中の有機物濃度を低減することができ、洗浄効果を向上させることができる。

　この逆洗浄水３０Ｂを排出し、濾過装置本体１２ｃ内部を排水した後、再度逆洗浄水３０を導入して逆洗浄を行い、再度排水する操作を少なくとも１回以上繰り返すようにしてもよい。

　本発明による実施例に係る脱塩処理システムの濾過装置の逆洗浄方法について、図面を参照して説明する。図６は、本実施例に係る脱塩処理システムの概略図である。
　図６に示す脱塩処理システム１０Ｄは、実施例１の脱塩処理システム１０Ａにおいて、塩分濃縮装置２３を直列に複数段（第１の塩分濃縮装置２３Ａ、第２の塩分濃縮装置２３Ｂ・・・）設けている。

　本実施例では、図６に示すように、濾過装置１２の後段に、第１の塩分濃縮装置２３Ａを設け、第１の塩分濃縮装置２３Ａの後段に第２の塩分濃縮装置２３Ｂを設けている。そして、濾過装置１２で濾過した原水１１Ａを先ず第１の塩分濃縮装置２３Ａに導入して、第１の塩分濃縮装置２３Ａの分離膜２３ａにより透過水２１Ａと塩分等の溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水２２Ａとに分離している。次に、分離した透過水２１Ａを透過水ラインＬ_12Aにより第２の塩分濃縮装置２３Ｂに導入して、第２の塩分濃縮装置２３Ｂの分離膜２３ｂにより透過水２１Ｂと塩分等の溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水２２Ｂとに分離している。第２の塩分濃縮装置２３Ｂの分離膜２３ｂにより分離した透過水２１Bは透過水ラインＬ_12Bより排出され、生産水（真水）として利用される。
　そして、本実施例では、濾過装置１２側の（先頭の）第１の塩分濃縮装置２３Ａからの透過水２１Ａの一部２１Ａａを用いて、濾過装置１２の逆洗浄を行うようにしている。

　この結果、逆洗浄に使用する逆洗浄水３０として、最終段の塩分濃縮装置で製造される真水である透過水２１Ｂではなく、第１の塩分濃縮装置２３Ａの透過水２１Ａの一部２１Ａａを逆洗浄水３０として使用することで、例えば海水を淡水化する淡水化プラントにおける造水効率を相対的に低下させずに、十分な逆洗浄効果を得ることができる。

　ここで、原水１１として海水を用いて、淡水化処理する際、海水中の有機物は、第１の塩分濃縮装置２３Ａを透過した際に、約９０％以上が除去されるため、第１の塩分濃縮装置２３Ａの透過水２１Ａの一部２１Ａａを逆洗浄水３０として利用しても、十分な逆洗浄効果を得られる。

　よって、最終的に製造される真水の代わりに、第１の塩分濃縮装置２３Ａの透過水２１Ａの一部２１Ａａを使用することで、その逆洗浄に使用する水を第２の塩分濃縮装置２３Ｂ以降で処理するために必要な動力を節約できるため、海水淡水化プラントの運転効率が向上することとなる。

　本実施例によれば、透過水を得る塩分濃縮装置２３を複数（第１の塩分濃縮装置２３Ａ、第２の塩分濃縮装置２３Ｂ・・・）直列に設置して、脱塩性能を向上させる場合、逆洗浄に使用する透過水として、最終製品の透過水を用いる代わりに、相対的に塩分除去率が低い先頭側の第１の塩分濃縮装置２３Ａからの透過水２１Ａの一部２１Ａａを使用することで、塩分濃縮プラントの処理効率を相対的に低下させずに、十分な逆洗浄効果を得ることができる。

　本実施例では、２台の塩分濃縮装置を例示しているが、３台以上の複数段を設置する場合には、濾過装置１２から最も離れた位置に設けられる分離装置(最終段の分離装置)以外の上流側に配置された分離装置（例えば分離装置を直列に３台設置する場合には、１段目又は２段目の分離装置）からの透過水を用いて、濾過装置１２の逆洗浄を行うのが好ましい。

　また、塩分濃縮装置２３を３台以上直列に設置した場合は、有機物濃度などを勘案して濾過装置１２側から２台目以降の塩分濃縮装置２３Ｂ等からの透過水２１Ｂ等の一部を使用することもある。

　１０Ａ～１０Ｄ　脱塩処理システム
　１１　原水
　１２　濾過装置
　２１　透過水
　２２　濃縮水
　２３　塩分濃縮装置
　２３Ａ　第１の塩分濃縮装置
　２３Ｂ　第２の塩分濃縮装置
　２５Ａ　出口側有機物監視装置
　２５Ｂ　入口側有機物監視装置

Claims

　原水を供給する原水供給ラインと、
　該原水供給ラインに設けられ、前記原水中の不純物を濾過する濾過装置と、
　前記濾過装置の後流側に設けられ、濾過された原水を透過水と、塩分を含む溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水とに分離する分離膜を備えた分離装置と、
　前記濾過装置の前後のいずれか一方又は両方に設けられ、前記原水中の有機物量を監視する有機物監視装置と、
　前記有機物監視装置の監視の結果、原水中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、前記透過水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行する制御装置と、を備えることを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１において、
　前記制御装置は、前記有機物監視装置の監視の結果、前記原水中の有機物量が基準値以下であると判断した場合、前記原水又は前記濃縮水を前記逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行することを特徴とする原水の濾過処理システム。
　原水を供給する原水供給ラインと、
　該原水供給ラインに設けられ、前記原水中の不純物を濾過する濾過装置と、
　前記濾過装置の後流側に設けられ、濾過された原水を透過水と塩分を含む溶質又は微粒子を濃縮した濃縮水とに分離する分離膜を備えた分離装置と、
　前記濾過装置の前後のいずれか一方又は両方に設けられ、前記原水中の有機物量を監視する有機物監視装置と、
　前記有機物監視装置の監視の結果、前記原水中の有機物量が基準値以下である判断した場合、前記濃縮水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行し、前記有機物監視装置の監視の結果、原水中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、前記透過水を前記逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行する制御装置と、を備えることを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
　前記有機物監視装置は、前記原水中の有機物濃度を計測する有機物濃度計測装置を含むことを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
　前記有機物監視装置は、前記濾過装置の後流側に設けられると共に、前記濾過装置からの原水中の濁度を計測する濁度計測装置を含むことを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
　前記制御装置は、設定期間毎に前記透過水を用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行させることを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
　前記分離装置を複数有し、
　複数の前記分離装置は、前記透過水を排出する透過水ラインが直列に接続され、
　前記濾過装置は、最終段の前記分離装置よりも上流側に配置された前記分離装置から排出される透過水の透過水ラインと接続され、
　前記制御装置は、前記透過水を用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行させる場合、最終段の前記分離装置よりも上流側に配置された前記分離装置から排出される透過水を用いて、前記濾過装置の逆洗浄を行うことを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
　前記濾過装置は、
　内部に複数の濾過層を鉛直軸方向に積層した濾過装置本体と、
　前記濾過装置本体の頂部側から原水を供給する供給ラインと、
　前記濾過装置本体の底部側から濾過した濾過された原水を排出し、前記分離装置へ供給する濾過原水供給ラインと、
　前記濾過装置本体の底部側から、逆洗浄水を導入する逆洗浄水導入ラインと、
　前記濾過装置本体の濾過層の頂部側からオーバーフローした前記逆洗浄水を回収するオーバーフローラインと、
　前記濾過装置本体の底部側から前記濾過装置本体の逆洗浄水を排出する逆洗浄水排出ラインとを備えることを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項８において、
　前記制御装置は、前記濾過装置の逆洗浄を実行させると判定した場合、
　前記逆洗浄水排出ラインを開き、前記濾過装置本体の内部の逆洗浄水を前記逆洗浄水排出ラインから排水した後、
　前記逆洗浄水排出ラインを閉じ、かつ、前記逆洗浄水を逆洗浄水導入ラインから前記濾過装置本体の内部に導入する処理を少なくとも１回以上実施することで逆洗浄を実行することを特徴とする原水の濾過処理システム。
　請求項１乃至９のいずれか一つにおいて、
　前記制御装置は、
　前記有機物監視装置の監視により、
　前記有機物の濃度が所定濃度を超えた状態が所定時間以上継続した場合、前記有機物の濃度が前記所定濃度よりも低い閾値濃度以下に低下したことを検出した後、前記透過水での逆洗浄を実行することを特徴とする原水の濾過処理システム。
　原水中の懸濁物を除去する濾過装置の洗浄方法であって、
　前記原水中の有機物量を監視する有機物監視ステップと、
　前記有機物監視ステップで監視した前記原水中の前記有機物量が基準値を超えている場合に、濾過された前記原水から塩分を含む溶質又は微粒子を除いた透過水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を行う透過水逆洗浄ステップと、を備えることを特徴とする濾過装置の洗浄方法。
　原水中の懸濁物を除去する濾過装置の洗浄方法であって、
　前記原水中の有機物量を監視する有機物監視ステップと、
　前記有機物監視ステップで監視した前記原水中の有機物量が基準値以下である判断した場合、濃縮水を逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行し、前記有機物監視装置の監視の結果、原水中の有機物量が基準値を超えると判断した場合、前記透過水を前記逆洗浄水に用いて前記濾過装置の逆洗浄を実行するステップと、を備えることを特徴とする濾過装置の洗浄方法。