WO2024004743A1 - 膜分離システム、及び膜分離装置の洗浄方法 - Google Patents

膜分離システム、及び膜分離装置の洗浄方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、膜分離装置の内部における不要な微生物の増殖を抑制することに適した膜分離システムを提供する。本発明の膜分離システム１００は、膜分離装置１０を備える。膜分離装置１０は、浸透気化膜１１と、浸透気化膜１１によって隔てられた供給空間及び透過空間と、を有する。膜分離システム１００は、揮発性の有機化合物Ｃを含む溶液Ｓを供給空間に供給した状態で透過空間を減圧することによって、溶液Ｓを透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転と、膜分離運転が停止した状態で、溶液Ｓを供給空間に供給して、溶液Ｓで浸透気化膜１１を洗浄する洗浄運転と、を実行する。

Description

膜分離システム、及び膜分離装置の洗浄方法
　本発明は、膜分離システム、及び膜分離装置の洗浄方法に関する。
　微生物を利用してグルコースなどの炭素源を発酵させることによって、アルコールなどの揮発性の有機化合物（発酵物）を製造する方法が開発されている。炭素源の発酵は、例えば、溶液中、典型的には水溶液中で行われる。この方法では、水溶液中の発酵物の含有率が上昇すると、微生物による発酵が停止する場合がある。微生物による発酵物の製造を連続して行うためには、水溶液から発酵物を分離する必要がある。
　揮発性の有機化合物を含む水溶液から当該有機化合物を分離する方法の一例として、浸透気化膜を用いた浸透気化法（パーベーパレーション法）が挙げられる。浸透気化法は、様々な物質を含む水溶液から揮発性の有機化合物を分離することに適している。浸透気化法は、蒸留法に比べて、エネルギーの消費量や、二酸化炭素の排出量を抑制できる傾向もある。浸透気化法を行う膜分離装置と、発酵物を製造する発酵槽とを組み合わせることによって、発酵物を連続して製造することができる。例えば、特許文献１は、膜分離装置と発酵槽とを組み合わせた膜分離システムを開示している。
特開２０１０－１６１９８７号公報
　本発明者らの検討によると、揮発性の有機化合物を含む溶液を膜分離装置の供給空間に導入し、浸透気化法を行った場合、溶液における有機化合物の含有率が低い位置（典型的には、供給空間の出口に近い位置）で、不要な微生物が増殖する傾向がある。不要な微生物が増殖すると、浸透気化膜でファウリング（バイオファウリング）が発生し、浸透気化膜の分離性能が低下する傾向がある。
　そこで本発明は、膜分離装置の内部における不要な微生物の増殖を抑制することに適した膜分離システムを提供することを目的とする。
　本発明は、
　膜分離装置を備えた膜分離システムであって、
　前記膜分離装置は、浸透気化膜と、前記浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間と、を有し、
　前記膜分離システムは、
　揮発性の有機化合物を含む溶液を前記供給空間に供給した状態で前記透過空間を減圧することによって、前記溶液を透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転と、
　前記膜分離運転が停止した状態で、前記溶液を前記供給空間に供給して、前記溶液で前記浸透気化膜を洗浄する洗浄運転と、
を実行する、膜分離システムを提供する。
　さらに本発明は、
　浸透気化膜と、前記浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間とを有する膜分離装置の洗浄方法であって、
　前記膜分離装置は、揮発性の有機化合物を含む溶液が前記供給空間に供給された状態で前記透過空間が減圧されることによって、前記溶液を透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転を行うことができ、
　前記洗浄方法は、前記膜分離運転が停止した状態で、前記溶液を前記供給空間に供給して、前記溶液で前記浸透気化膜を洗浄することを含む、膜分離装置の洗浄方法を提供する。
　本発明によれば、膜分離装置の内部における不要な微生物の増殖を抑制することに適した膜分離システムを提供できる。
膜分離システムの一例を示す概略構成図である。 膜分離装置の一例を示す概略断面図である。 膜分離装置が備える浸透気化膜の概略断面図である。 膜分離システムの洗浄運転を説明するための図である。 膜分離システムの洗浄運転を説明するための図である。 膜分離装置の別の一例を模式的に示す展開斜視図である。 膜分離システムの変形例を示す概略構成図である。 膜分離システムの変形例を示す概略構成図である。
　本発明の第１態様にかかる膜分離システムは、
　膜分離装置を備えた膜分離システムであって、
　前記膜分離装置は、浸透気化膜と、前記浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間と、を有し、
　前記膜分離システムは、
　揮発性の有機化合物を含む溶液を前記供給空間に供給した状態で前記透過空間を減圧することによって、前記溶液を透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転と、
　前記膜分離運転が停止した状態で、前記溶液を前記供給空間に供給して、前記溶液で前記浸透気化膜を洗浄する洗浄運転と、
を実行する。
　本発明の第２態様において、例えば、第１態様にかかる膜分離システムは、前記洗浄運転において、前記透過空間の圧力を、前記膜分離運転での前記透過空間の圧力よりも高い値に調整する。
　本発明の第３態様において、例えば、第１又は第２態様にかかる膜分離システムは、前記膜分離運転と前記洗浄運転とを交互に繰り返し実行する。
　本発明の第４態様において、例えば、第１～第３態様のいずれか１つにかかる膜分離システムでは、前記膜分離装置は、前記膜分離運転において、前記溶液を前記供給空間に供給するための供給空間入口をさらに有し、
　膜分離システムは、前記洗浄運転において、前記溶液を前記供給空間入口から供給する。
　本発明の第５態様において、例えば、第１～第３態様のいずれか１つにかかる膜分離システムでは、前記膜分離装置は、前記膜分離運転において、前記非透過流体を前記供給空間から排出するための供給空間出口をさらに有し、
　膜分離システムは、前記洗浄運転において、前記溶液を前記供給空間出口から供給する。
　本発明の第６態様において、例えば、第１～第５態様のいずれか１つにかかる膜分離システムでは、前記透過流体における前記有機化合物の含有率は、前記溶液における前記有機化合物の含有率よりも高い。
　本発明の第７態様において、例えば、第１～第６態様のいずれか１つにかかる膜分離システムでは、前記有機化合物は、微生物が生成した発酵物であり、前記溶液が発酵液である。
　本発明の第８態様において、例えば、第１～第７態様のいずれか１つにかかる膜分離システムでは、前記有機化合物がアルコールである。
　本発明の第９態様において、例えば、第１～第８態様のいずれか１つにかかる膜分離システムでは、前記溶液における前記有機化合物の含有率が１ｗｔ％以上である。
　本発明の第１０態様において、例えば、第１～第９態様のいずれか１つにかかる膜分離システムは、前記膜分離装置に供給されるべき前記溶液を貯蔵するタンクをさらに備える。
　本発明の第１１態様において、例えば、第１～第１０態様のいずれか１つにかかる膜分離システムは、複数の前記膜分離装置を備え、複数の前記膜分離装置は、互いに直列又は並列に接続されている。
　本発明の第１２態様において、例えば、第１１態様にかかる膜分離システムは、複数の前記膜分離装置のうち、少なくとも１つの前記膜分離装置で前記膜分離運転を実行しつつ、前記膜分離運転を実行していない他の前記膜分離装置で前記洗浄運転を実行する。
　本発明の第１３態様にかかる膜分離装置の洗浄方法は、
　浸透気化膜と、前記浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間とを有する膜分離装置の洗浄方法であって、
　前記膜分離装置は、揮発性の有機化合物を含む溶液が前記供給空間に供給された状態で前記透過空間が減圧されることによって、前記溶液を透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転を行うことができ、
　前記洗浄方法は、前記膜分離運転が停止した状態で、前記溶液を前記供給空間に供給して、前記溶液で前記浸透気化膜を洗浄することを含む。
　以下、本発明の詳細を説明するが、以下の説明は、本発明を特定の実施形態に制限する趣旨ではない。
＜膜分離システム＞
　図１に示すように、本実施形態の膜分離システム１００は、膜分離装置１０を備える。膜分離装置１０は、浸透気化膜と、当該浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間とを有する。膜分離システム１００は、膜分離装置１０を用いた膜分離運転と、膜分離装置１０の洗浄運転とを実行することができる。
　膜分離運転において、膜分離システム１００は、揮発性の有機化合物Ｃを含む溶液Ｓを膜分離装置１０の供給空間に供給した状態で透過空間を減圧し、これにより、溶液Ｓを透過流体と非透過流体とに分離する。洗浄運転において、膜分離システム１００は、膜分離運転が停止した状態で、溶液Ｓを膜分離装置１０の供給空間に供給して、溶液Ｓで浸透気化膜を洗浄する。膜分離運転及び洗浄運転の詳細については後述する。
　上述のとおり、膜分離装置１０は、膜分離運転時に、浸透気化膜を用いて溶液Ｓについて膜分離を行う装置である。浸透気化膜は、典型的には、溶液Ｓに含まれる有機化合物Ｃを優先的に透過させる膜である。そのため、浸透気化膜によって分離された透過流体は、溶液Ｓよりも有機化合物Ｃの含有率が高い。一方、非透過流体は、溶液Ｓよりも有機化合物Ｃの含有率が低い。溶液Ｓは、典型的には、有機化合物Ｃを含む水溶液である。ただし、溶液Ｓは、水を含まない非水系の溶液であってもよい。
　膜分離システム１００は、膜分離装置１０とともに、タンク２０をさらに備える。タンク２０は、膜分離装置１０に供給されるべき溶液Ｓを貯蔵している。なお、後述するとおり、有機化合物Ｃは、微生物が炭素源を発酵させることによって生成した発酵物であってもよい。すなわち、溶液Ｓは、発酵物としての有機化合物Ｃを含む発酵液であってもよい。タンク２０は、微生物による炭素源の発酵によって有機化合物Ｃを生成するための発酵槽であってもよい。
　膜分離システム１００は、第１経路６０、第２経路６１、及び第３経路６２をさらに備える。第１経路６０は、膜分離運転時に、タンク２０から膜分離装置１０に溶液Ｓを供給するための経路（溶液供給経路）であり、タンク２０の出口２１と、膜分離装置１０の供給空間入口１３ａとに接続されている。第１経路６０には、例えば、溶液Ｓの流量を制御するポンプ４０が配置されている。
　第２経路６１は、膜分離運転時に、膜分離装置１０から非透過流体を排出するための経路（非透過流体排出経路）であり、膜分離装置１０の供給空間出口１３ｂに接続されている。第２経路６１には、例えば、非透過流体の流量を制御するポンプ４１が配置されている。なお、第２経路６１には、ポンプ４１が配置されていなくてもよい。第２経路６１は、タンク２０の入口２２に接続されており、膜分離運転時に、非透過流体をタンク２０に送るように構成されていてもよい。すなわち、膜分離運転時に、非透過流体がタンク２０にて溶液Ｓに混合され、第１経路６０及び第２経路６１を循環する構成であってもよい。非透過流体をタンク２０に送る場合、タンク２０内では、溶液Ｓ及び非透過流体が混合され、溶液Ｓにおける有機化合物Ｃの含有率が低下する。タンク２０が発酵槽である場合、溶液Ｓにおける有機化合物Ｃの含有率が低下することによって、微生物による発酵が停止することを抑制でき、これにより、発酵物の製造を連続して行うことができる。
　第３経路６２は、膜分離運転時に、膜分離装置１０から透過流体を排出するための経路（透過流体排出経路）であり、膜分離装置１０の透過空間出口１４ａに接続されている。第３経路６２には、例えば、減圧装置４２が配置されている。減圧装置４２は、膜分離装置１０の透過空間内を減圧することができる。減圧装置４２は、真空ポンプなどの真空装置であることが好ましい。真空ポンプは、典型的には気体輸送式の真空ポンプであり、往復運動式の真空ポンプや回転式の真空ポンプなどが挙げられる。往復運動式の真空ポンプとしては、ダイヤフラム型や揺動ピストン型の真空ポンプが挙げられる。回転式の真空ポンプとしては、液封ポンプ；油回転ポンプ（ロータリポンプ）；メカニカルブースターポンプ；ルーツ型、クロー型、スクリュー型、ターボ型、スクロール型などの各種ドライポンプなどが挙げられる。減圧装置４２としてのポンプは、回転数などを変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、ポンプのモータを駆動するインバータである。可変速機構でポンプの回転数などを制御することによって、膜分離装置１０の透過空間の圧力を適切に調整することができる。
　第３経路６２には、透過流体を冷却するための熱交換器がさらに配置されていてもよい。熱交換器によれば、気体の透過流体を凝縮させることができる。熱交換器は、例えば、不凍液などの冷却媒体と気体の透過流体との間で熱交換を生じさせる気－液熱交換器である。熱交換器は、膜分離装置１０と減圧装置４２との間（減圧装置４２よりも上流側）に位置していてもよく、減圧装置４２と、後述する回収部３０との間（減圧装置４２よりも下流側）に位置していてもよい。
　膜分離システム１００は、回収部３０をさらに備える。回収部３０は、膜分離装置１０から送られた透過流体を回収し、例えば、透過流体を貯蔵することができる。回収部３０は、例えば、透過流体を貯蔵するタンクである。回収部３０の入口３１には、第３経路６２が接続されている。
　膜分離システム１００は、膜分離システム１００の各部材を制御する制御器５０をさらに備えていてもよい。制御器５０は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。制御器５０には、膜分離システム１００を適切に運転するためのプログラムが格納されている。例えば、制御器５０は、ポンプ４０及び４１、減圧装置４２などの動作を制御して、膜分離運転と洗浄運転とを切り替えることができる。
　膜分離システム１００の経路のそれぞれは、特に言及がない限り、例えば、金属製又は樹脂製の配管で構成されている。
［膜分離装置］
　図２に示すように、膜分離装置１０は、浸透気化膜１１及びタンク１２を備える。タンク１２は、第１室１３及び第２室１４を有する。第１室１３は、溶液Ｓが供給される供給空間として機能する。第２室１４は、透過流体８０が供給される透過空間として機能する。透過流体８０は、溶液Ｓが浸透気化膜１１を透過することによって得られる。なお、図２は、膜分離運転時における膜分離装置１０の状態を示している。
　浸透気化膜１１は、タンク１２の内部に配置されている。タンク１２の内部において、浸透気化膜１１は、第１室１３と第２室１４とを隔てている。浸透気化膜１１は、タンク１２の１対の壁面の一方から他方まで延びている。
　第１室１３は、供給空間入口１３ａ及び供給空間出口１３ｂを有する。第２室１４は、透過空間出口１４ａを有する。供給空間入口１３ａは、膜分離運転において、溶液Ｓを供給空間（第１室１３）に供給するための開口である。透過空間出口１４ａは、膜分離運転において、透過流体８０を透過空間（第２室１４）から排出するための開口である。供給空間出口１３ｂは、膜分離運転において、浸透気化膜１１を透過しなかった溶液Ｓ（非透過流体８１）を供給空間（第１室１３）から排出するための開口である。供給空間入口１３ａ、供給空間出口１３ｂ及び透過空間出口１４ａのそれぞれは、例えば、タンク１２の壁面に形成されている。
　膜分離装置１０は、流通式（連続式）の膜分離方法に適している。ただし、膜分離装置１０は、バッチ式の膜分離方法に用いられてもよい。
（浸透気化膜）
　上述のとおり、浸透気化膜１１は、典型的には、溶液Ｓに含まれる有機化合物Ｃを優先的に透過させる膜（分離膜）である。浸透気化膜１１は、例えば、浸透気化法によって、有機化合物Ｃを含む気体の透過流体８０を生じさせる。
　図３に示すとおり、浸透気化膜１１は、例えば、分離機能層１、及び、分離機能層１を支持する多孔性支持体２を備えている。浸透気化膜１１は、分離機能層１を保護する保護層（図示せず）をさらに備えていてもよい。分離機能層１は、例えば、多孔性支持体２と直接接している。浸透気化膜１１は、例えば、分離機能層側の主面１１ａが第１室１３に露出しており、多孔性支持体側の主面１１ｂが第２室１４に露出している。
（分離機能層）
　分離機能層１は、典型的には、溶液Ｓに含まれる有機化合物Ｃを優先的に透過させることができる層である。分離機能層１は、例えば、疎水性材料を含む。本明細書において、「疎水性材料」は、例えば、当該材料で構成された試験片の表面に１０μＬの水滴（温度２５℃）を滴下した場合に、水の静的接触角が９０°を上回る材料を意味する。なお、水の静的接触角は、市販の接触角計を用いて測定することができる。
　疎水性材料としては、例えば、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合）を有する化合物、オレフィン系ポリマー、オイル、フッ素系化合物などが挙げられる。分離機能層１は、疎水性材料として、シロキサン結合を有する化合物を含むことが好ましい。シロキサン結合を有する化合物は、典型的には、シリコーン系ポリマーである。シリコーン系ポリマーは、２５℃で固体であってもよく、液体であってもよい。シリコーン系ポリマーの具体例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などが挙げられる。オレフィン系ポリマーの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。オイルとしては、例えば、流動パラフィンなどの炭化水素系オイルが挙げられる。フッ素系化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、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（ＰＦＡ）などが挙げられる。疎水性材料は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
　分離機能層１は、疎水性材料を主成分として含んでいてもよく、実質的に疎水性材料のみから構成されていてもよい。「主成分」は、分離機能層１に重量比で最も多く含まれる成分を意味する。
　分離機能層１は、疎水性材料を含むマトリクスと、マトリクスに分散したフィラーとを含んでいてもよい。フィラーは、マトリクス内に埋め込まれている。マトリクス内において、全てのフィラーが互いに離間していてもよく、部分的に凝集していてもよい。
　フィラーは、例えば、ゼオライト、シリカ、ベントナイトなどの無機材料を含む。フィラーに含まれるゼオライトは、アルミナに対するシリカの比率が高いハイシリカゼオライトであることが好ましい。ハイシリカゼオライトは、耐加水分解性に優れているため、水を含む溶液Ｓを分離する用途に適している。ハイシリカゼオライトとしては、東ソー社製のＨＳＺ（登録商標）、ユニオン昭和社製のＨｉＳｉｖ（登録商標）、ユニオン昭和社製のＵＳＫＹ及び中村超硬社製のＺｅｏａｌ（登録商標）などを用いることができる。
　フィラーは、金属有機構造体（Metal-Organic-Framework：ＭＯＦ）を含んでいてもよい。金属有機構造体は、多孔性配位高分子（Porous Coordination Polymer：ＰＣＰ）とも呼ばれている。金属有機構造体は、疎水性であることが好ましい。金属有機構造体は、例えば、金属イオン及び有機配位子を含んでいる。金属イオンとしては、Ｚｎイオンなどが挙げられる。有機配位子は、例えば、芳香環を含んでいる。有機配位子に含まれる芳香環としては、イミダゾール環などが挙げられる。有機配位子としては、２－メチルイミダゾールなどが挙げられる。金属有機構造体の具体例としては、ＺＩＦ－８などが挙げられる。
　フィラーの形状は、例えば、粒子状である。本明細書において、「粒子状」には、球状、楕円体状、鱗片状及び繊維状が含まれる。フィラーの平均粒径は、特に限定されず、例えば５０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。フィラーの平均粒径の下限値は、例えば０．０１μｍである。フィラーの平均粒径は、例えば、次の方法によって特定することができる。まず、分離機能層１の断面を透過電子顕微鏡で観察する。得られた電子顕微鏡像において、特定のフィラーの面積を画像処理によって算出する。算出された面積と同じ面積を有する円の直径をその特定のフィラーの粒径（粒子の直径）とみなす。任意の個数（少なくとも５０個）のフィラーの粒径をそれぞれ算出し、算出値の平均値をフィラーの平均粒径とみなす。
　分離機能層１におけるフィラーの含有率は、例えば１０ｗｔ％以上であり、好ましくは３０ｗｔ％以上であり、より好ましくは４０ｗｔ％以上である。分離機能層１におけるフィラーの含有率の上限値は、特に限定されず、例えば７０ｗｔ％である。分離機能層１におけるマトリクスの含有率は、特に限定されず、例えば３０ｗｔ％～９０ｗｔ％である。
　分離機能層１の厚さは、例えば２００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは８０μｍ以下である。分離機能層１の厚さは、１．０μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよく、３０μｍ以上であってもよい。
　分離機能層１は、平均孔径が０．０１μｍ未満の微孔構造を有していてもよいが、表面に孔を有さない緻密層であってもよい。
（多孔性支持体）
　多孔性支持体２としては、例えば、不織布；多孔質ポリテトラフルオロエチレン；芳香族ポリアミド繊維；多孔質金属；焼結金属；多孔質セラミック；多孔質ポリエステル；多孔質ナイロン；活性化炭素繊維；ラテックス；シリコーン；シリコーンゴム；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド及びポリフェニレンオキシドからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む透過性（多孔質）ポリマー；連続気泡又は独立気泡を有する金属発泡体；連続気泡又は独立気泡を有するポリマー発泡体；シリカ；多孔質ガラス；メッシュスクリーンなどが挙げられる。多孔性支持体２は、これらのうちの２種以上を組み合わせたものであってもよい。
　多孔性支持体２は、例えば０．０１～０．４μｍの平均孔径を有する。多孔性支持体２の厚さは、特に限定されず、例えば１０μｍ以上であり、好ましくは５０μｍ以上であり、より好ましくは１００μｍ以上である。多孔性支持体２の厚さは、例えば３００μｍ以下であり、好ましくは２００μｍ以下である。
（保護層）
　保護層は、例えば、分離機能層１の表面を被覆している。保護層の材料としては、特に限定されず、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。保護層の材料は、分離機能層１のマトリクスの材料と同じであってもよい。保護層の厚さは、特に限定されず、例えば０．５μｍ以上であり、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは５μｍ以上であり、さらに好ましくは１０μｍ以上である。保護層の厚さは、例えば１００μｍ以下であり、好ましくは５０μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以下ある。
（浸透気化膜の作製方法）
　浸透気化膜１１は、例えば、多孔性支持体２の上に分離機能層１を形成することによって作製することができる。詳細には、まず、分離機能層１の材料を含む塗布液を調製する。塗布液は、フィラーとともにフィラーを塗布液中に分散させるための分散剤を含んでいてもよい。塗布液がシロキサン結合を有する化合物を含む場合、塗布液は、当該化合物を硬化させるための触媒をさらに含んでいてもよい。次に、塗布液を多孔性支持体２の上に塗布することによって塗布膜を得る。塗布膜を乾燥させることによって、分離機能層１が形成される。
［膜分離システムの運転］
（膜分離運転）
　膜分離システム１００の膜分離運転は、例えば、次のように実施される。まず、図２に示すように、供給空間入口１３ａを通じて、溶液Ｓを膜分離装置１０の第１室１３に供給する。これにより、浸透気化膜１１の一方の面（例えば、主面１１ａ）に溶液Ｓを接触させることができる。
　溶液Ｓに含まれる有機化合物Ｃは、揮発性を有する限り、特に限定されない。本明細書において、「揮発性を有する有機化合物」とは、大気圧下（１０１．３２５ｋＰａ）での沸点が２０℃～２６０℃、好ましくは５０℃～２６０℃である有機化合物を意味する。なお、有機化合物Ｃは、例えば、水溶液中での濃度が高い場合に、水を主成分として含む水相と、当該水相よりも有機化合物Ｃの含有率が高い有機相とを生じさせるものである。
　有機化合物Ｃの炭素数は、特に限定されず、例えば１０以下であり、８以下、６以下、さらには４以下であってもよい。有機化合物Ｃの炭素数の下限値は、１であってもよく、２であってもよい。有機化合物Ｃは、例えば、ヒドロキシル基、カルボニル基、エーテル基、エステル基などの酸素原子を含む官能基を有している。有機化合物Ｃにおいて、酸素原子を含む官能基の数は、典型的には１つである。
　有機化合物Ｃとしては、例えば、アルコール、ケトン、エステルなどが挙げられ、アルコールであることが好ましい。有機化合物Ｃがアルコールである場合、有機化合物Ｃは、水と相溶しやすく、系内の環境に偏りが生じにくい。アルコールは、アルキル基及びヒドロキシル基のみから構成されたアルキルアルコールであってもよく、アリール基及びヒドロキシル基を含むアリールアルコールであってもよい。アルキルアルコールは、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。アルキルアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、２－ブタノール、イソブタノール、ｔ－ブタノール、ｎ－ペンタノールなどが挙げられ、好ましくはｎ－ブタノールである。ｎ－ブタノールは、水溶液中での含有率が８ｗｔ％程度以上である場合に、水溶液から２つの相（水相及び有機相）を生じさせる化合物である。そのため、有機化合物Ｃがｎ－ブタノールである場合、例えば、水を含む透過流体における有機化合物Ｃの含有率を８ｗｔ％程度以上に調整することによって、液化後の透過流体において、水相及び有機相を生じさせることができる。この場合、水相及び有機相を分離することによって、透過流体を容易に精製することができる。アリールアルコールとしては、例えば、フェノールなどが挙げられる。
　ケトンは、アルキル基及びカルボニル基のみから構成されたジアルキルケトンであってもよい。ジアルキルケトンとしては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトンなどが挙げられる。
　エステルは、アルキル基及びエステル基のみから構成された脂肪酸アルキルエステルであってもよい。脂肪酸アルキルエステルとしては、酢酸エチルなどが挙げられる。
　なお、有機化合物Ｃは、上述したものに限定されない。有機化合物Ｃは、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素であってもよい。
　有機化合物Ｃは、不要な微生物（例えば、ウイルス、バクテリア、カビなどの微生物）に対する毒性を有していることが好ましい。本明細書において、不要な微生物とは、後述する発酵物を生成する微生物とは異なるものであり、浸透気化膜１１でのファウリングの原因になりうるものを意味する。
　溶液Ｓは、１種類の有機化合物Ｃを含んでいてもよく、２種類以上の有機化合物Ｃを含んでいてもよい。溶液Ｓにおける有機化合物Ｃの含有率は、例えば０．５ｗｔ％以上であり、１ｗｔ％以上、２ｗｔ％以上、さらには５ｗｔ％以上であってもよい。有機化合物Ｃの含有率の上限値は、特に限定されず、例えば５０ｗｔ％である。
　有機化合物Ｃは、微生物が炭素源を発酵させることによって生成した発酵物であってもよく、微生物が生成したアルコール（バイオアルコール）であってもよい。すなわち、溶液Ｓは、発酵物としての有機化合物Ｃを含む発酵液であってもよい。ただし、溶液Ｓは、発酵液に限定されず、化学プラントなどから排出された廃液や廃水であってもよい。
　上述のとおり、溶液Ｓは、典型的には、有機化合物Ｃを含む水溶液である。溶液Ｓは、水及び有機化合物Ｃ以外に、発酵物を生成する微生物、炭素源、窒素源、無機イオンなどの他の成分をさらに含んでいてもよい。発酵物を生成する微生物は、典型的には菌である。炭素源としては、デンプンなどの多糖類や、グルコースなどの単糖類が挙げられる。
　膜分離装置１０への溶液Ｓの供給量は、特に限定されず、膜分離装置１０の処理能力に応じて定められる。第１室１３に供給される溶液Ｓは、予め加熱されてもよい。一例として、第１室１３に供給される溶液Ｓの温度は、１５℃～７５℃である。
　次に、浸透気化膜１１の一方の面に溶液Ｓを接触させた状態で、浸透気化膜１１の他方の面（例えば、主面１１ｂ）に隣接する空間を減圧する。詳細には、透過空間出口１４ａを通じて、第２室１４内を減圧する。第２室１４内の減圧は、例えば、減圧装置４２によって行うことができる。第２室１４の圧力は、例えば５０ｋＰａ以下であり、２０ｋＰａ以下、１０ｋＰａ以下、５ｋＰａ以下、３ｋＰａ以下、さらには２ｋＰａ以下であってもよい。なお、本明細書において、特に言及のない限り、「圧力」は、絶対圧を意味する。
　第２室１４内を減圧することによって、浸透気化膜１１の他方の面側において、有機化合物Ｃの含有率が高い透過流体８０を得ることができる。言い換えると、透過流体８０が第２室１４に供給される。第２室１４内において、透過流体８０は、典型的には気体である。透過流体８０は、透過空間出口１４ａを通じて、膜分離装置１０の外部に排出される。
　一方、溶液Ｓにおける有機化合物Ｃの含有率は、第１室１３の供給空間入口１３ａから供給空間出口１３ｂに向かって徐々に低下する。第１室１３で処理された溶液Ｓ（非透過流体８１）は、供給空間出口１３ｂを通じて、膜分離装置１０の外部に排出される。非透過流体８１は、典型的には液体である。
　膜分離装置１０の浸透気化膜１１は、溶液Ｓに含まれる有機化合物Ｃを優先的に透過させることができる。そのため、膜分離装置１０の運転によって得られた透過流体８０は、膜分離装置１０に供給される溶液Ｓに比べて、有機化合物Ｃの含有率が高い。溶液Ｓにおける有機化合物Ｃの含有率（ｗｔ％）に対する、透過流体８０における有機化合物Ｃの含有率（ｗｔ％）の比は、特に限定されない。供給空間出口１３ｂから排出された非透過流体８１における有機化合物Ｃの含有率は、例えば０．５ｗｔ％未満であり、０．４ｗｔ％以下であってもよい。
（洗浄運転）
　膜分離システム１００の洗浄運転は、例えば、次のように実施される。まず、膜分離運転を実行している膜分離装置１０について、透過空間（第２室１４）の圧力を上昇させ、膜分離運転を停止する。このとき、第２室１４内の圧力は、透過流体８０が第２室１４に実質的に供給されない値に調整される。第２室１４内の圧力は、周囲環境における大気圧まで上昇させてもよい。このように、膜分離システム１００は、洗浄運転において、透過空間の圧力を、膜分離運転での透過空間の圧力よりも高い値に調整する。
　次に、膜分離運転が停止した状態で、溶液Ｓを供給空間（第１室１３）に供給する。これにより、浸透気化膜１１の一方の面（例えば、主面１１ａ）に溶液Ｓが接触し、溶液Ｓで浸透気化膜１１を洗浄することができる。
　詳細には、膜分離システム１００が膜分離運転を実行していると、溶液Ｓにおける有機化合物Ｃの含有率が低い位置（典型的には、供給空間出口１３ｂに近い位置）で、不要な微生物が増殖する傾向がある。この傾向は、溶液Ｓの温度が３０℃～４０℃程度である場合に特に顕著である。洗浄運転では、上記の位置に、有機化合物Ｃの含有率が比較的高い溶液Ｓを送ることができる。これにより、不要な微生物の増殖を抑制することができる。特に、有機化合物Ｃが不要な微生物に対する毒性を有する場合、洗浄運転によって、不要な微生物を減少させ、場合によっては当該微生物を死滅させることができる。本実施形態の膜分離システム１００では、洗浄運転時に、膜分離運転での分離対象物である溶液Ｓを用いるため、溶液Ｓとは異なる洗浄液を別途利用する必要がない。
　本発明は、その別の側面から、
　浸透気化膜１１と、浸透気化膜１１によって隔てられた供給空間及び透過空間とを有する膜分離装置１０の洗浄方法であって、
　膜分離装置１０は、揮発性の有機化合物Ｃを含む溶液Ｓが供給空間に供給された状態で透過空間が減圧されることによって、溶液Ｓを透過流体８０と非透過流体８１とに分離する膜分離運転を行うことができ、
　当該洗浄方法は、膜分離運転が停止した状態で、溶液Ｓを供給空間に供給して、溶液Ｓで浸透気化膜１１を洗浄することを含む、膜分離装置１０の洗浄方法を提供する。
　本発明の好ましい一形態では、洗浄運転において、溶液Ｓは、供給空間入口１３ａから供給される（図４Ａ）。詳細には、溶液Ｓは、第１経路６０を通じて、タンク２０から膜分離装置１０の供給空間入口１３ａに送られる。この溶液Ｓは、供給空間入口１３ａから供給空間出口１３ｂに移動し、供給空間出口１３ｂを通じて、膜分離装置１０の外部に排出される。膜分離装置１０の外部に排出された溶液Ｓは、例えば、第２経路６１を通じてタンク２０に戻される。ただし、洗浄後の溶液Ｓは、第２経路６１から分岐した排出経路（図示せず）を通じて、膜分離システム１００の外部に排出されてもよい。この洗浄運転の形態では、例えば、ポンプ４０を稼働させた状態で、第２室１４内の圧力を上昇させることによって、膜分離運転を洗浄運転に容易に切り替えることができる。
　本発明の別の好ましい一形態では、洗浄運転において、溶液Ｓは、供給空間出口１３ｂから供給される（図４Ｂ）。詳細には、溶液Ｓは、第２経路６１を通じて、タンク２０から膜分離装置１０の供給空間出口１３ｂに送られる。この溶液Ｓは、供給空間出口１３ｂから供給空間入口１３ａに移動し、供給空間入口１３ａを通じて、膜分離装置１０の外部に排出される。膜分離装置１０の外部に排出された溶液Ｓは、例えば、第１経路６０を通じてタンク２０に戻される。ただし、洗浄後の溶液Ｓは、第１経路６０から分岐した排出経路（図示せず）を通じて、膜分離システム１００の外部に排出されてもよい。この洗浄運転の形態では、膜分離運転での溶液Ｓの移動方向とは反対方向に溶液Ｓが移動する。この形態によれば、膜分離運転で不要な微生物が増殖しやすい位置（典型的には、供給空間出口１３ｂに近い位置）に、有機化合物Ｃの含有率が比較的高い溶液Ｓを迅速に送ることができる。これにより、不要な微生物の増殖をより効果的に抑制できる。
　膜分離システム１００において、洗浄運転を行う時間や、洗浄運転での溶液Ｓの供給量は、浸透気化膜１１の膜面積や、膜分離装置１０の容量などに応じて定められる。一例として、洗浄運転を行う時間は、０．５時間～１時間である。洗浄運転での溶液Ｓの供給量は、膜分離運転での溶液Ｓの供給量と同じであってもよく、異なっていてもよい。
　膜分離システム１００は、膜分離運転と洗浄運転とを交互に繰り返し実行することが好ましい。膜分離システム１００において、膜分離運転と洗浄運転との切り替えは、定期的又は任意のタイミングで実行することができる。洗浄運転は、例えば、膜分離運転時などに、不要な微生物が十分に増殖する前に実行することが好ましい。
［膜分離装置の変形例］
　膜分離装置１０は、スパイラル型の膜エレメント、中空糸膜エレメント、複数の浸透気化膜が積層されたディスクチューブ型の膜エレメント、プレートアンドフレーム型の膜エレメントなどであってもよい。図５は、スパイラル型の膜エレメントを示している。図５の膜分離装置１５は、中心管１６及び積層体１７を備えている。積層体１７が浸透気化膜１１を含んでいる。
　中心管１６は、円筒形状を有している。中心管１６の表面には、中心管１６の内部に透過流体８０を流入させるための複数の孔又はスリットが形成されている。中心管１６の材料としては、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）、ポリサルフォン樹脂（ＰＳＦ樹脂）などの樹脂；ステンレス鋼、チタンなどの金属が挙げられる。中心管１６の内径は、例えば２０～１００ｍｍの範囲にある。
　積層体１７は、浸透気化膜１１の他に、供給側流路材１８及び透過側流路材１９をさらに含む。積層体１７は、中心管１６の周囲に巻回されている。膜分離装置１５は、外装材（図示せず）をさらに備えていてもよい。
　供給側流路材１８及び透過側流路材１９としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）又はエチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）からなる樹脂製のネット、織物又は編物を用いることができる。
　膜分離装置１５では、例えば、次の方法で膜分離運転を実施できる。まず、巻回された積層体１７の一端に溶液Ｓを供給する。中心管１６の内部の空間を減圧する。これにより、積層体１７の浸透気化膜１１を透過した透過流体８０が中心管１６の内部に移動する。透過流体８０は、中心管１６を通じて外部に排出される。膜分離装置１５で処理された溶液Ｓ（非透過流体８１）は、巻回された積層体１７の他端から外部に排出される。
＜膜分離システムの変形例＞
　膜分離システム１００は、複数の膜分離装置１０を備えていてもよく、複数の膜分離装置１０が互いに直列又は並列に接続されていてもよい。本明細書において、「複数の膜分離装置１０が互いに直列に接続されている」とは、前段の膜分離装置１０の供給空間から排出された溶液Ｓ（膜分離運転時は非透過流体）が後段の膜分離装置１０の供給空間に供給されるように、複数の膜分離装置１０が互いに接続されている構成を意味する。「複数の膜分離装置１０が互いに並列に接続されている」とは、タンク２０から送られた溶液Ｓが複数の膜分離装置１０のそれぞれの供給空間に供給されるように、複数の膜分離装置１０が互いに接続されている構成を意味する。膜分離システム１００における膜分離装置１０の数は、特に限定されず、例えば２～５である。
　膜分離システム１００が複数の膜分離装置１０を備える場合、膜分離システム１００は、複数の膜分離装置１０のうち、少なくとも１つの膜分離装置１０で膜分離運転を実行しつつ、膜分離運転を実行していない他の膜分離装置１０で洗浄運転を実行してもよい。この運転の詳細については、図６Ａ及び６Ｂを参照して後述する。
　図６Ａは、互いに直列に接続されている２つの膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂを備えた膜分離システム１１０の概略構成図である。膜分離システム１１０は、２つの膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂを備えていることなどを除き、膜分離システム１００と同じ構成を有する。したがって、上述の膜分離システム１００と変形例の膜分離システム１１０とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。すなわち、各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
　上述のとおり、膜分離システム１１０において、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂは、互いに直列に接続されている。詳細には、膜分離システム１１０は、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂを互いに接続する接続経路６３をさらに備える。接続経路６３は、膜分離装置１０Ａの供給空間出口１３ｂと、膜分離装置１０Ｂの供給空間入口１３ｃとに接続されている。なお、膜分離装置１０Ａの供給空間入口１３ａには、第１経路６０が接続されており、膜分離装置１０Ｂの供給空間出口１３ｄには、第２経路６１が接続されている。
　第３経路６２は、第１部分６２ａ及び第２部分６２ｂを有する。第３経路６２の第１部分６２ａが膜分離装置１０Ａの透過空間出口１４ａに接続されており、第２部分６２ｂが膜分離装置１０Ｂの透過空間出口１４ｂに接続されている。第２部分６２ｂは、合流位置７０において、第１部分６２ａに合流している。
　第３経路６２には、例えば、２つの減圧装置４２Ａ及び４２Ｂが配置されている。減圧装置４２Ａは、膜分離装置１０Ａと合流位置７０との間に位置し、膜分離装置１０Ａの透過空間内を減圧することができる。減圧装置４２Ｂは、膜分離装置１０Ｂと合流位置７０との間に位置し、膜分離装置１０Ｂの透過空間内を減圧することができる。ただし、第３経路６２には、１つの減圧装置が配置されており、当該減圧装置が合流位置７０と回収部３０との間に位置していてもよい。すなわち、１つの減圧装置が膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂに共用されていてもよい。
　なお、膜分離システム１１０において、膜分離装置１０Ａの浸透気化膜１１Ａは、膜面積を除き、膜分離装置１０Ｂの浸透気化膜１１Ｂと同じであってもよく、異なっていてもよい。浸透気化膜１１Ａの膜面積と浸透気化膜１１Ｂの膜面積との合計値（ｍ2）に対する、浸透気化膜１１Ａの膜面積（ｍ2）の比率は、特に限定されない。
　膜分離システム１１０は、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂについて、互いに独立して、膜分離運転及び洗浄運転を実行することができる。一例として、膜分離システム１１０は、次の方法によって運転することができる。まず、ポンプ４０を稼働させて、タンク２０から膜分離装置１０Ａに溶液Ｓを供給し、さらに、膜分離装置１０Ａから膜分離装置１０Ｂに溶液Ｓを供給する。これにより、膜分離装置１０Ａの浸透気化膜１１Ａ及び膜分離装置１０Ｂの浸透気化膜１１Ｂのそれぞれに溶液Ｓを接触させることができる。
　次に、透過空間出口１４ａを通じて、膜分離装置１０Ａの透過空間を減圧し、透過空間出口１４ｂを通じて、膜分離装置１０Ｂの透過空間を減圧する。これにより、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂの両方で膜分離運転を実行し、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれから透過流体を得ることができる。なお、膜分離装置１０Ａで処理された溶液Ｓ（非透過流体）は、接続経路６３を通じて膜分離装置１０Ｂに送られ、膜分離装置１０Ｂでさらに処理される。
　次に、ポンプ４０を稼働させた状態で、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのうちのいずれか一方について、透過空間の圧力を上昇させ、膜分離運転を停止する。これにより、膜分離運転を停止した膜分離装置では、溶液Ｓが供給空間に供給され、洗浄運転が実行される。膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのうちの他方の膜分離装置では、引き続き、膜分離運転が実行される。洗浄運転が実行されている膜分離装置については、透過空間を減圧することによって、洗浄運転を膜分離運転に容易に切り替えることができる。
　上記の方法によれば、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのうちの一方の膜分離装置で膜分離運転を実行しつつ、膜分離運転を実行していない他方の膜分離装置で洗浄運転を実行することができる。これにより、膜分離システム１１０において、一定量以上の透過流体を常時得ることができる。膜分離システム１１０では、洗浄運転を実行するために、全ての膜分離装置で膜分離運転を停止させる必要がない。
　なお、膜分離システム１１０の運転方法は、上記の方法に限定されない。例えば、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂの両方について、洗浄運転を同時に実行してもよい。洗浄運転を実行しているときには、上述した溶液Ｓの移動方向とは反対方向に溶液Ｓを移動させてもよい。特に、膜分離装置１０Ａで膜分離運転を実行し、膜分離装置１０Ｂで洗浄運転を実行する場合には、ポンプ４１を稼働させて、タンク２０から膜分離装置１０Ｂに溶液Ｓを移動させることによって、膜分離装置１０Ｂでの不要な微生物の増殖を効果的に抑制することができる。
　図６Ｂは、互いに並列に接続されている２つの膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂを備えた膜分離システム１２０の概略構成図である。膜分離システム１２０は、２つの膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂを備えていることなどを除き、膜分離システム１００と同じ構成を有する。
　上述のとおり、膜分離システム１２０において、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂは、互いに並列に接続されている。詳細には、第１経路６０は、第１部分６０ａ及び第２部分６０ｂを有する。第１経路６０の第１部分６０ａが膜分離装置１０Ａの供給空間入口１３ａに接続されており、第２部分６０ｂが膜分離装置１０Ｂの供給空間入口１３ｃに接続されている。第２部分６０ｂは、分岐位置７１において、第１部分６０ａから分岐している。分岐位置７１は、例えば、ポンプ４０と膜分離装置１０Ａとの間に位置する。
　さらに、第２経路６１は、第１部分６１ａ及び第２部分６１ｂを有する。第２経路６１の第１部分６１ａが膜分離装置１０Ａの供給空間出口１３ｂに接続されており、第２部分６１ｂが膜分離装置１０Ｂの供給空間出口１３ｄに接続されている。第２部分６１ｂは、合流位置７２において、第１部分６１ａに合流している。合流位置７２は、例えば、ポンプ４１と膜分離装置１０Ａとの間に位置する。
　上述の膜分離システム１１０と同様に、第３経路６２は、第１部分６２ａ及び第２部分６２ｂを有する。第３経路６２の第１部分６２ａが膜分離装置１０Ａの透過空間出口１４ａに接続されており、第２部分６２ｂが膜分離装置１０Ｂの透過空間出口１４ｂに接続されている。第２部分６２ｂは、合流位置７０において、第１部分６２ａに合流している。
　第３経路６２には、例えば、２つの減圧装置４２Ａ及び４２Ｂが配置されている。減圧装置４２Ａは、膜分離装置１０Ａと合流位置７０との間に位置し、膜分離装置１０Ａの透過空間内を減圧することができる。減圧装置４２Ｂは、膜分離装置１０Ｂと合流位置７０との間に位置し、膜分離装置１０Ｂの透過空間内を減圧することができる。ただし、第３経路６２には、１つの減圧装置が配置されており、当該減圧装置が合流位置７０と回収部３０との間に位置していてもよい。すなわち、１つの減圧装置が膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂに共用されていてもよい。
　なお、膜分離システム１２０において、膜分離装置１０Ａの浸透気化膜１１Ａは、膜分離装置１０Ｂの浸透気化膜１１Ｂと同じであってもよく、異なっていてもよい。浸透気化膜１１Ａの膜面積と浸透気化膜１１Ｂの膜面積との合計値（ｍ2）に対する、浸透気化膜１１Ａの膜面積（ｍ2）の比率は、特に限定されない。
　膜分離システム１２０は、膜分離システム１１０と同様に、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂについて、互いに独立して、膜分離運転及び洗浄運転を実行することができる。一例として、膜分離システム１２０は、次の方法によって運転することができる。まず、ポンプ４０を稼働させて、タンク２０から膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれに溶液Ｓを供給する。これにより、膜分離装置１０Ａの浸透気化膜１１Ａ及び膜分離装置１０Ｂの浸透気化膜１１Ｂのそれぞれに溶液Ｓを接触させることができる。
　次に、透過空間出口１４ａを通じて、膜分離装置１０Ａの透過空間を減圧し、透過空間出口１４ｂを通じて、膜分離装置１０Ｂの透過空間を減圧する。これにより、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂの両方で膜分離運転を実行し、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれから透過流体を得ることができる。
　次に、ポンプ４０を稼働させた状態で、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのうちのいずれか一方について、透過空間の圧力を上昇させ、膜分離運転を停止する。これにより、膜分離運転を停止した膜分離装置では、溶液Ｓが供給空間に供給され、洗浄運転が実行される。膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのうちの他方の膜分離装置では、引き続き、膜分離運転が実行される。洗浄運転が実行されている膜分離装置については、透過空間を減圧することによって、洗浄運転を膜分離運転に容易に切り替えることができる。
　上記の方法によれば、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂのうちの一方の膜分離装置で膜分離運転を実行しつつ、膜分離運転を実行していない他方の膜分離装置で洗浄運転を実行することができる。これにより、膜分離システム１２０において、一定量以上の透過流体を常時得ることができる。膜分離システム１２０では、洗浄運転を実行するために、全ての膜分離装置で膜分離運転を停止させる必要がない。
　なお、膜分離システム１２０の運転方法は、上記の方法に限定されない。例えば、膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂの両方について、洗浄運転を同時に実行してもよい。洗浄運転を実行しているときには、上述した溶液Ｓの移動方向とは反対方向に溶液Ｓを移動させてもよい。
　上記の図６Ａ及び６Ｂでは、２つの膜分離装置１０Ａ及び１０Ｂを備えた膜分離システム１１０及び１２０について説明している。ただし、膜分離システムが備える膜分離装置１０の数は３以上であってもよい。一例として、Ｎ1個（Ｎ1は３以上の奇数）の膜分離装置１０を備える膜分離システムでは、（Ｎ1－１）／２個の膜分離装置１０の群と、残りの（Ｎ1－１）／２＋１個の膜分離装置１０の群とに分けて、洗浄運転が交互に実施されてもよい。さらに、Ｎ2個（Ｎ2は４以上の偶数）の膜分離装置１０を備える膜分離システムでは、Ｎ2／２個の膜分離装置１０の群と、残りのＮ2／２個の膜分離装置１０の群とに分けて、洗浄運転が交互に実施されてもよい。
　本実施形態の膜分離システムは、膜分離装置の内部における不要な微生物の増殖を抑制することに適している。
 

Claims (13)

  1. 　膜分離装置を備えた膜分離システムであって、
    　前記膜分離装置は、浸透気化膜と、前記浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間と、を有し、
    　前記膜分離システムは、
    　揮発性の有機化合物を含む溶液を前記供給空間に供給した状態で前記透過空間を減圧することによって、前記溶液を透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転と、
    　前記膜分離運転が停止した状態で、前記溶液を前記供給空間に供給して、前記溶液で前記浸透気化膜を洗浄する洗浄運転と、
    を実行する、膜分離システム。
  2. 　前記洗浄運転において、前記透過空間の圧力を、前記膜分離運転での前記透過空間の圧力よりも高い値に調整する、請求項１に記載の膜分離システム。
  3. 　前記膜分離運転と前記洗浄運転とを交互に繰り返し実行する、請求項１に記載の膜分離システム。
  4. 　前記膜分離装置は、前記膜分離運転において、前記溶液を前記供給空間に供給するための供給空間入口をさらに有し、
    　前記洗浄運転において、前記溶液を前記供給空間入口から供給する、請求項１に記載の膜分離システム。
  5. 　前記膜分離装置は、前記膜分離運転において、前記非透過流体を前記供給空間から排出するための供給空間出口をさらに有し、
    　前記洗浄運転において、前記溶液を前記供給空間出口から供給する、請求項１に記載の膜分離システム。
  6. 　前記透過流体における前記有機化合物の含有率は、前記溶液における前記有機化合物の含有率よりも高い、請求項１に記載の膜分離システム。
  7. 　前記有機化合物は、微生物が生成した発酵物であり、
    　前記溶液が発酵液である、請求項１に記載の膜分離システム。
  8. 　前記有機化合物がアルコールである、請求項１に記載の膜分離システム。
  9. 　前記溶液における前記有機化合物の含有率が１ｗｔ％以上である、請求項１に記載の膜分離システム。
  10. 　前記膜分離装置に供給されるべき前記溶液を貯蔵するタンクをさらに備えた、請求項１に記載の膜分離システム。
  11. 　複数の前記膜分離装置を備え、
    　複数の前記膜分離装置は、互いに直列又は並列に接続されている、請求項１に記載の膜分離システム。
  12. 　前記膜分離システムは、複数の前記膜分離装置のうち、少なくとも１つの前記膜分離装置で前記膜分離運転を実行しつつ、前記膜分離運転を実行していない他の前記膜分離装置で前記洗浄運転を実行する、請求項１１に記載の膜分離システム。
  13. 　浸透気化膜と、前記浸透気化膜によって隔てられた供給空間及び透過空間とを有する膜分離装置の洗浄方法であって、
    　前記膜分離装置は、揮発性の有機化合物を含む溶液が前記供給空間に供給された状態で前記透過空間が減圧されることによって、前記溶液を透過流体と非透過流体とに分離する膜分離運転を行うことができ、
    　前記洗浄方法は、前記膜分離運転が停止した状態で、前記溶液を前記供給空間に供給して、前記溶液で前記浸透気化膜を洗浄することを含む、膜分離装置の洗浄方法。
     
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