(57)【要約】【課題】分離膜の洗浄に費やされる費用を削減するための技術を提供する。【解決手段】本発明の方法は、上流の分離膜モジュール１０によって原水をろ過することと、上流の分離膜モジュール１０から排出された透過水又は濃縮水を下流の処理装置１１で処理することによって透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成することと、高浸透圧液体を上流の分離膜モジュール１０の原水流路に導入して上流の分離膜モジュール１０の分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、上流の分離膜モジュール１０の分離膜を洗浄することと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流の分離膜モジュールによって原水をろ過することと、
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を下流の処理装置で処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成することと、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄することと、
を含む、水処理システムの運転方法。
【請求項２】
前記下流の処理装置は、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水又は前記濃縮水をろ過する下流の分離膜モジュールを含み、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を含む、請求項１に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項３】
前記上流の分離膜モジュールは、前記分離膜としてＲＯ膜を含み、
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてＮＦ膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記透過水を含む、請求項２に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項４】
前記上流の分離膜モジュールは、前記分離膜としてＮＦ膜を含み、
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてＲＯ膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水を含む、請求項２に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項５】
前記ＮＦ膜は、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうるＮＦ膜である、請求項３又は４に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項６】
前記下流の処理装置は、電気透析装置を含み、
前記高浸透圧液体は、前記電気透析装置によって生成された濃縮水を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項７】
前記上流の分離膜モジュールの透過水流路に前記高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって前記正浸透現象を継続させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項８】
前記洗浄水は、前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水を含む、請求項７に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項９】
前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄するとき、前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの前記原水流路に導入したのち、所定時間にわたって前記高浸透圧液体を前記原水流路の中で静止させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項１０】
前記所定時間にわたって前記高浸透圧液体を前記原水流路の中で静止させたのち、前記高浸透圧液体を前記原水流路から排出させる、請求項９に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項１１】
前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜の洗浄に使用された前記高浸透圧液体を前記原水に混合して前記水処理システムで再処理することをさらに含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水処理システムの運転方法。
【請求項１２】
上流の分離膜モジュールと、
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成する下流の処理装置と、
前記高浸透圧液体を前記下流の処理装置から前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導く洗浄用流路と、
を備え、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄する、水処理システム。
【請求項１３】
前記下流の処理装置は、前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水をろ過する下流の分離膜モジュールを含み、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を含む、請求項１２に記載の水処理システム。
【請求項１４】
前記上流の分離膜モジュールは、前記分離膜としてＲＯ膜を含み、
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてＮＦ膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記透過水を含む、請求項１３に記載の水処理システム。
【請求項１５】
前記上流の分離膜モジュールは、前記分離膜としてＮＦ膜を含み、
前記下流の分離膜モジュールは、分離膜としてＲＯ膜を含み、かつ、前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水をろ過し、
前記高浸透圧液体は、前記下流の分離膜モジュールから排出された前記濃縮水を含む、請求項１３に記載の水処理システム。
【請求項１６】
前記下流の処理装置は、電気透析装置を含み、
前記高浸透圧液体は、前記電気透析装置によって生成された濃縮水を含む、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１７】
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水を貯留するタンクを更に備え、
前記高浸透圧液体が前記洗浄用流路を通じて前記上流の分離膜モジュールの前記原水流路に導入されたとき、前記高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水として前記上流の分離膜モジュールから排出された前記透過水が前記タンクから前記上流の分離膜モジュールの透過水流路に供給される、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノフィルトレーション膜（ＮＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）などの分離膜は、超純水の製造、海水の淡水化、廃水処理、油田注入水の製造、飲食品の製造などに広く使用されている。
【０００３】
分離膜によって処理されるべき原水は、例えば、産業廃水である。廃水を分離膜で処理すると、染料、有機物、化学的酸素要求（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）成分などが分離膜の表面に吸着及び堆積して水の透過性を低下させる。そのため、分離膜を定期的に洗浄する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、ＵＦ膜モジュールにアルカリを含むＲＯ濾過水を循環させた後、その状態で保持すること、及び、ＲＯ膜モジュールに酸水溶液を循環させた後、その状態で保持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−９７３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用すればするほど、分離膜の洗浄に費やされる費用が増大する。分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することが求められている。
【０００７】
本発明は、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
上流の分離膜モジュールによって原水をろ過することと、
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を下流の処理装置で処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成することと、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄することと、
を含む、水処理システムの運転方法を提供する。
【０００９】
他の側面において、本発明は、
上流の分離膜モジュールと、
前記上流の分離膜モジュールから排出された透過水又は濃縮水を処理することによって前記透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を生成する下流の処理装置と、
前記高浸透圧液体を前記下流の処理装置から前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導く洗浄用流路と、
を備え、
前記高浸透圧液体を前記上流の分離膜モジュールの原水流路に導入して前記上流の分離膜モジュールの分離膜において正浸透現象を生じさせることによって、前記上流の分離膜モジュールの前記分離膜を洗浄する、水処理システムを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の技術によれば、水処理システムにおいて生成された高浸透圧液体を用い、正浸透現象によって分離膜が洗浄される。そのため、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る水処理システムの構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ＲＯ膜モジュールの構成図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、各流路の別の接続構造を示す構成図である。
【図３】図３は、ＲＯ膜モジュールに使用されたＲＯ膜エレメントの展開斜視図である。
【図４】図４は、洗浄運転のフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施形態２に係る水処理システムの構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態３に係る水処理システムの構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態４に係る水処理システムの構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態５に係る水処理システムの構成図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態６に係る水処理システムの構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態７に係る水処理システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る水処理システム１００の構成を示している。水処理システム１００は、ＲＯ膜モジュール１０、ＮＦ膜モジュール１１及び流路２０を備えている。ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１がこの順番で直列に接続されている。流路２０は、ＲＯ膜モジュール１０の濃縮水出口とＮＦ膜モジュール１１の原水入口とを接続している。原水は、ＲＯ膜モジュール１０に供給され、ＲＯ膜モジュール１０においてろ過される。ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水がＮＦ膜モジュール１１においてろ過される。ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１のそれぞれにおいて濃縮水及び透過水が生成される。
【００１４】
水処理システム１００は、ＺＬＤシステム（zero liquid discharge system）であってもよい。水処理システム１００によって処理されるべき原水は、例えば、染色工場からの廃水などの産業廃水である。水処理システム１００は、必要に応じて、ＵＦ（ultrafiltration）膜モジュール、ＭＦ（microfiltration）膜モジュール、硬度除去装置、電気透析装置、蒸発器などの他の処理装置を備えていてもよい。
【００１５】
ＲＯ膜モジュール１０は、上流の分離膜モジュールの一例である。ＲＯ膜モジュール１０は、分離膜としてＲＯ膜を含む。ＮＦ膜モジュール１１は、下流の分離膜モジュールの一例である。ＮＦ膜モジュール１１は、分離膜としてＮＦ膜を含み、ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水をろ過する。
【００１６】
本明細書において、「上流の」の語句は、「上流側に配置された」の意味で使用される。「下流の」の語句は、「下流側に配置された」の意味で使用される。
【００１７】
本明細書において、分離膜モジュールは、処理装置の一例である。後述するように、処理装置の他の例として、電気透析装置が挙げられる。
【００１８】
水処理システム１００は、流路２１及びタンク３０を更に備えている。タンク３０は、流路２１によって、ＲＯ膜モジュール１０の透過水出口に接続されている。タンク３０には、ＲＯ膜モジュール１０から排出された透過水が貯留される。
【００１９】
水処理システム１００は、流路２２及びタンク３１を更に備えている。タンク３１は、流路２２によって、ＮＦ膜モジュール１１の透過水出口に接続されている。タンク３１には、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が貯留される。
【００２０】
水処理システム１００は、洗浄用流路２３を更に備えている。洗浄用流路２３は、ＲＯ膜モジュール１０の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１からＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導く流路である。水処理システム１００において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導入してＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜が洗浄される。
【００２１】
高浸透圧液体は、ＲＯ膜モジュール１０に導入されるべき原水の全溶存固形物（ＴＤＳ：total dissolved solid）濃度よりも高い全溶存固形物濃度を有する液体であってもよい。このような液体を高浸透圧液体として用いることによって正浸透現象を確実に生じさせることができ、ひいてはＲＯ膜などの分離膜の表面に堆積したファウリング物質を効率的に取り除くことができる。
【００２２】
浸透圧は、浸透圧計（例えば、Advanced Instruments社製、3250 Single-Sample Osmometer）で直接測定したり、電気伝導度の測定結果から概算したりすることによって特定されうる。
【００２３】
また、高浸透圧液体は、上流の分離膜モジュールであるＲＯ膜モジュール１０に導入されるべき原水におけるＣＯＤ成分の濃度よりも低いＣＯＤ成分の濃度を持つ液体でありうる。本実施形態において、高浸透圧液体は、ＲＯ膜（又はＮＦ膜）によって少なくとも１回はろ過された水であり、ＣＯＤ成分が除去された清浄な水である。このような液体を高浸透圧液体として用いることによって高い洗浄効果を得ることができる。このことは、他の実施形態にも当てはまる。
【００２４】
ＣＯＤ成分の濃度は、例えば、過マンガン酸カリウム（KMnO4）を用い、工場排水試験方法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２（２０１６））に従って測定することができる。
【００２５】
洗浄運転における高浸透圧液体の流れ方向は、原水をろ過するための通常運転における原水の流れ方向と逆方向である。この場合、原水流路を形成するための原水スペーサに付着した汚れを同時に除去できる。ただし、洗浄運転における高浸透圧液体の流れ方向と、原水をろ過するための通常運転における原水の流れ方向とを一致させることも可能である。
【００２６】
本実施形態において、高浸透圧液体は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を含む。つまり、ＲＯ膜モジュール１０の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム１００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム１００において生成されるＮａＣｌ、Ｎａ2ＳＯ4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。
【００２７】
液体におけるＴＤＳ濃度（全溶存固形物濃度）は、例えば、市販のＴＤＳメータを用いて測定されうる。
【００２８】
本実施形態において、洗浄用流路２３は、タンク３１とＲＯ膜モジュール１０の高ＴＤＳ液体入口とを接続している。洗浄用流路２３は、流路２２から分岐した流路であってもよく、タンク３１に直接接続された流路であってもよい。
【００２９】
流路２０，２１，２２，２３のそれぞれは、少なくとも１つの配管によって構成されている。各流路には、必要に応じて、ポンプ、弁、センサなどの機器が設けられていてもよい。これらの説明は、後述する他の流路にも当てはまる。
【００３０】
図２Ａは、ＲＯ膜モジュール１０の構成を概略的に示している。ＲＯ膜モジュール１０は、容器５９及び少なくとも１つのＲＯ膜エレメント６０によって構成されている。少なくとも１つのＲＯ膜エレメント６０は、容器５９の内部に配置されている。本実施形態では、ＲＯ膜モジュール１０は、複数のＲＯ膜エレメント６０を有している。複数のＲＯ膜エレメント６０を原水が順番に流れるように、複数のＲＯ膜エレメント６０が直列に並べられている。ＲＯ膜エレメント６０の数は特に限定されず、例えば、１〜７である。ＲＯ膜エレメント６０は、スパイラル型膜エレメントでありうる。
【００３１】
本実施形態において、「ＲＯ膜モジュール１０の原水流路」とは、ＲＯ膜モジュール１０を構成するＲＯ膜エレメント６０の原水流路を意味する。「ＲＯ膜モジュール１０の透過水流路」とは、ＲＯ膜モジュール１０を構成するＲＯ膜エレメント６０の透過水流路を意味する。このことは、ＮＦ膜モジュール１１を含む他の分離膜モジュールにも当てはまる。
【００３２】
容器５９は、円筒の形状を有する。容器５９の一端には、原水入口７１及び高浸透圧液体出口７４が設けられている。容器５９の他端には、濃縮水出口７２、高浸透圧液体入口７３及び透過水出口７５が設けられている。原水入口７１、濃縮水出口７２、高浸透圧液体入口７３及び高浸透圧液体出口７４は、容器５９の内部空間を介して、ＲＯ膜エレメント６０の原水流路に連通している。透過水出口７５は、ＲＯ膜エレメント６０の集水管６１に連通している。濃縮水出口７２には流路２０が接続されている。高浸透圧液体入口７３には洗浄用流路２３が接続されている。透過水出口７５には流路２１が接続されている。
【００３３】
図２Ｂは、各流路の別の接続構造を示している。図２Ｂに示すように、弁７７及び７８を用いた接続構造によって、原水入口７１を高浸透圧液体出口７４に兼用させることも可能である。濃縮水出口７２を高浸透圧液体入口７３に兼用させることも可能である。例えば、洗浄用流路２３が弁７８を介して流路２０に接続されている。このような構造は、既存の分離膜モジュールの構造の変更を必要としない。弁７７及び７８は、例えば、三方弁である。三方弁を複数の開閉弁に置き換えることも可能である。
【００３４】
図３は、ＲＯ膜エレメント６０を部分的に展開して示している。ＲＯ膜エレメント６０は、ＲＯ膜６２、原水スペーサ６３及び透過水スペーサ６４によって構成されている。詳細には、ＲＯ膜エレメント６０は、複数のＲＯ膜６２、複数の原水スペーサ６３及び複数の透過水スペーサ６４によって構成されている。
【００３５】
複数のＲＯ膜６２は、互いに重ね合わされ、袋状の構造を有するように３辺において封止され、集水管６１に巻きつけられている。袋状の構造の外部に位置するように、ＲＯ膜６２とＲＯ膜６２との間に原水スペーサ６３が配置されている。原水スペーサ６３は、ＲＯ膜６２とＲＯ膜６２との間に原水流路としての空間を確保している。袋状の構造の内部に位置するように、ＲＯ膜６２とＲＯ膜６２との間に透過水スペーサ６４が配置されている。透過水スペーサ６４は、ＲＯ膜６２とＲＯ膜６２との間に透過水流路としての空間を確保している。透過水流路が集水管６１に連通するように、袋状の構造の開口端が集水管６１に接続されている。
【００３６】
集水管６１は、各ＲＯ膜６２を透過した透過水を集めてＲＯ膜エレメント６０の外部に導く役割を担っている。集水管６１には、その長手方向に沿って複数の貫通孔６１ｈが所定間隔で設けられている。透過水は、これらの貫通孔６１ｈを通じて集水管６１の中に流入する。
【００３７】
原水は、集水管６１の長手方向に平行に原水流路を流れる。ＲＯ膜エレメント６０を洗浄するとき、高浸透圧液体は、原水の流れ方向とは逆方向に原水流路を流れる。
【００３８】
ＮＦ膜モジュール１１もＲＯ膜モジュール１０と同じ構造を有していてもよい。ＲＯ膜モジュール１０に関する説明の「ＲＯ」を「ＮＦ」に読み替えることができる。ただし、本実施形態において、ＮＦ膜モジュール１１には、高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられていない。あるいは、ＮＦ膜モジュール１１に高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられていたとしても、それらは閉じられている。
【００３９】
ＮＦ膜モジュール１１に使用されたＮＦ膜は、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうるＮＦ膜でありうる。具体的には、ＮＦ膜モジュール１１に使用されたＮＦ膜は、２価イオンを阻止し、１価イオンを透過させる。１価イオンと２価イオンとが互いに十分に分離されていると、有価なイオン、例えば、硫酸イオンを回収しやすい。ＮＦ膜モジュール１１に使用されたＮＦ膜は、２価イオン選択分離性能に優れている。
【００４０】
本明細書において、２価イオン選択分離性能は、２価イオンの阻止率に加えて、１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差によって評価される性能である。２価イオンの阻止率が高く、１価イオンの阻止率が低い場合、２価イオン選択分離性能が優れていると言える。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差が小さい場合、２価イオンの阻止率が高かったとしても、２価イオン選択分離性能が優れているとは言えない。
【００４１】
１価イオンの阻止率及び２価イオンの阻止率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ３８０５（１９９０）に従い、以下の方法によって測定されうる。２価イオンの阻止率の測定には、２５℃、ｐＨ６．５〜７、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＭｇＳＯ4水溶液を使用する。１価イオンの阻止率の測定には、２５℃、ｐＨ６．５〜７、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を使用する。
【００４２】
所定のサイズの分離膜にＭｇＳＯ4水溶液又はＮａＣｌ水溶液を操作圧力１．５ＭＰａで透過させる。３０分間の準備段階の終了後、電導度測定装置を用いて透過液及び供給液の電導度測定を行い、その結果及び検量線（濃度−電導度）から、下記式に基づいて、２価イオンの阻止率としてのＭｇＳＯ4阻止率及び１価イオンの阻止率としてのＮａＣｌ阻止率を算出できる。電導度測定に代えて、イオンクロマトグラフィー法によって濃度測定を行ってもよい。
・ＭｇＳＯ4阻止率（％）＝（１−（透過液のＭｇＳＯ4濃度／供給液のＭｇＳＯ4濃度）
）×１００
・ＮａＣｌ阻止率（％）＝（１−（透過液のＮａＣｌ濃度／供給液のＮａＣｌ濃度））×１００
【００４３】
例えば、１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差が１５％以上であるとき、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる分離膜であると言える。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差が５０％以上であってもよい。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差の上限値は特に限定されず、理論的には１００％である。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差は、２価イオン選択分離性能の指標として使用可能である。
【００４４】
本明細書において、「ＮＦ膜」とは、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を操作圧力１．５ＭＰａ、２５℃の条件でろ過したときのＮａＣｌ阻止率が５％以上９３％未満である分離膜を意味する。ＲＯ膜は、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を操作圧力１．５ＭＰａ、２５℃の条件でろ過したときのＮａＣｌ阻止率が９３％以上である分離膜を意味する。
【００４５】
ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１に使用された分離膜エレメントの構造はスパイラル型に限定されず、中空糸型、チューブラー型、フレームアンドプレート型（平板積層型）などの他のタイプであってもよい。ＲＯ膜モジュール１０の構造がＮＦ膜モジュール１１の構造と異なっていてもよい。このことは、後述する他の分離膜エレメントについても当てはまる。
【００４６】
次に、水処理システム１００の運転について説明する。
【００４７】
［通常運転］
通常運転は、産業廃水などの原水を浄化するための運転である。通常運転を行うとき、ＲＯ膜モジュール１０の原水入口に原水を供給する。原水は、ＲＯ膜モジュール１０によってろ過される。これに伴い、ＲＯ膜モジュール１０において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路２１を通じてタンク３０に導かれ、タンク３０に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路２０を通じて、ＮＦ膜モジュール１１に導かれる。
【００４８】
ＮＦ膜モジュール１１は、ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、ＮＦ膜モジュール１１において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの２価イオンの塩が含まれる。
【００４９】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水は、流路２２を通じてタンク３１に導かれ、タンク３１に一時的に貯留される。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水は、ＲＯ膜モジュール１０の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体でありうる。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水の塩濃度は、ＲＯ膜モジュール１０に導入されるべき原水の塩濃度よりも高い可能性もある。ＮＦ膜モジュール１１において、高浸透圧液体が生成される。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水の一部が高浸透圧液体としてタンク３１に貯留され、ＲＯ膜モジュール１０の洗浄に使用される。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水の残部は、電気透析装置、蒸発器などの処理装置によって更に処理される。
【００５０】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水は、例えば、１価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びＣＯＤ成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を好適に使用できる。
【００５１】
ＲＯ膜モジュール１０から排出された透過水のＴＤＳ濃度は、例えば、０．０５％〜０．１％である。ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水のＴＤＳ濃度は、例えば、５．５％〜１０％である。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水のＴＤＳ濃度は、例えば、１％〜２．０％である。
【００５２】
［洗浄運転］
洗浄運転は、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。本実施形態では、正浸透現象を利用してファウリング物質をＲＯ膜から浮き上がらせて除去する。通常運転において、水分子は、原水流路から透過水流路へとＲＯ膜を透過する。これに対し、洗浄運転において、水分子は、透過水流路から原水流路へとＲＯ膜を透過する。
【００５３】
図４は、洗浄運転のフローチャートである。ステップＳ１において、ＲＯ膜モジュール１０への原水の供給を停止し、洗浄用流路２３を通じて高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導入する。高浸透圧液体は、ＲＯ膜モジュール１０の容器５９に導入され、各ＲＯ膜エレメント６０の原水流路に流入する。
【００５４】
洗浄運転の開始直後において、ＲＯ膜モジュール１０の透過水流路は透過水で満たされている。そのため、高浸透圧液体の浸透圧と透過水の浸透圧との差に基づいて正浸透現象が起こり、透過水流路から原水流路へと水が移動する。これにより、ＲＯ膜に堆積したファウリング物質が浮き上がる。
【００５５】
本実施形態では、ＲＯ膜モジュール１０の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップＳ２において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。高浸透圧液体を静止させることによって、高浸透圧液体を節約できる。また、高浸透圧液体を原水流路の中で静止させると、高浸透圧液体を流し続けることによる浸透圧差の縮小を回避できる。さらに、高浸透圧液体を静止させることと、高浸透圧液体を流すこととを繰り返してもよい。言い換えれば、高浸透圧液体を少量ずつ間欠的に流してもよい。このようにすれば、正浸透によって浸透した水によって正浸透効果が徐々に低下することを回避でき、正浸透効果が継続的に得られる。
【００５６】
ステップＳ２の操作と並行して、ステップＳ３の操作を実行する。ステップＳ３では、ＲＯ膜モジュール１０の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＲＯ膜モジュール１０から排出された透過水がタンク３０からＲＯ膜モジュール１０の透過水流路に供給される。透過水流路への透過水の供給は、例えば、タンク３０とＲＯ膜モジュール１０との高低差に基づいて行われる。このようにすれば、ＲＯ膜モジュール１０の破損を防止できる。なお、ＲＯ膜モジュール１０が積層型の分離膜モジュールである場合、透過水流路に洗浄水としての透過水を供給しやすい。
【００５７】
図２Ａ及び図３を参照して説明したように、ＲＯ膜モジュール１０にスパイラル型のＲＯ膜エレメント６０が使用されている場合、洗浄運転の開始時点、言い換えれば、原水の供給を停止した時点では、集水管６１の内部空間を含む透過水流路が透過水で満たされている。正浸透現象が進行するにつれて、透過水が徐々に原水流路に移動する。本実施形態によれば、洗浄水としての透過水が透過水流路に供給され続けるので、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。
【００５８】
本実施形態において、洗浄水は、ＲＯ膜モジュール１０から排出された透過水を含む。つまり、ＲＯ膜モジュール１０の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム１００によって自給されている。洗浄水を水処理システム１００の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム１００の外部から供給されてもよい。ＲＯ水のような正常な水は、洗浄水として使用されうる。
【００５９】
原水流路における高浸透圧液体の圧力は、大気圧に近い圧力であってもよい。これにより、正浸透現象を効率的に進行させることができる。透過水流路における透過水の圧力は、例えば、タンク３０とＲＯ膜モジュール１０との高低差に基づく圧力である。
【００６０】
次に、ステップＳ４において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧濃度が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。正浸透現象が停止すると予測される時間、例えば、５〜１０分間を所定時間として採用すれば、洗浄運転を短い時間で終わらせることができる。
【００６１】
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップＳ５において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってＲＯ膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。
【００６２】
ＲＯ膜モジュール１０から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム１００で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム１００で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、ＲＯ膜、ＮＦ膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
【００６３】
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置（ＮＦ膜モジュール１１）で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール（ＲＯ膜モジュール１０）が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム１００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
【００６４】
本実施形態の方法による洗浄は、定期的に実施されうる。本実施形態の方法による洗浄は、短時間で終了するので、水処理システム１００のシステムダウン時間が短縮されうる。
【００６５】
本実施形態の方法による洗浄と洗浄剤を用いた従来の洗浄とを組み合わせて実施してもよい。この場合、洗浄剤を用いた洗浄の頻度を下げることができる。例えば、図４のフローチャートによる洗浄を複数回行ったのち、洗浄剤を用いた洗浄を１回行ってもよい。このような洗浄のサイクルを繰り返すことによって、高い洗浄効果が得られるだけでなく、費用の削減及びシステムダウン時間の短縮も達成できる。
【００６６】
本実施形態の方法によれば、分離膜が酸、アルカリ、特殊薬品などの洗浄剤に接触する頻度を下げることができるので、分離膜の寿命も延びる。
【００６７】
以下、他のいくつかの実施形態について説明する。実施形態１と他の実施形態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。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。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。
【００６８】
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る水処理システム２００の構成を示している。水処理システム２００は、ＮＦ膜モジュール１１、ＲＯ膜モジュール１２及び流路２４を備えている。ＮＦ膜モジュール１１及びＲＯ膜モジュール１２がこの順番で直列に接続されている。流路２４は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水出口とＲＯ膜モジュール１２の原水入口とを接続している。原水は、ＮＦ膜モジュール１１に供給され、ＮＦ膜モジュール１１においてろ過される。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水がＲＯ膜モジュール１２においてろ過される。
【００６９】
ＮＦ膜モジュール１１は、上流の分離膜モジュールの一例である。ＲＯ膜モジュール１２は、下流の分離膜モジュールの一例である。ＲＯ膜モジュール１２は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水をろ過する。
【００７０】
水処理システム２００は、流路２５及びタンク３２を更に備えている。タンク３２は、流路２５によって、ＮＦ膜モジュール１１の透過水出口に接続されている。本実施形態では、流路２５は、流路２４から分岐している。タンク３２には、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が貯留される。
【００７１】
水処理システム２００は、流路２６及びタンク３３を更に備えている。タンク３３は、流路２６によって、ＲＯ膜モジュール１２の濃縮水出口に接続されている。タンク３３には、ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水が貯留される。
【００７２】
水処理システム２００は、洗浄用流路２７を更に備えている。洗浄用流路２７は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１２からＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導く流路である。水処理システム２００において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導入してＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、ＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜が洗浄される。
【００７３】
本実施形態において、高浸透圧液体は、ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水を含む。つまり、ＮＦ膜モジュール１１の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム２００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム２００において生成されるＮａＣｌ、Ｎａ2ＳＯ4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。高浸透圧液体は、ＮＦ膜モジュール１１に導入されるべき原水のＴＤＳ濃度よりも高いＴＤＳ濃度を有していてもよい。
【００７４】
本実施形態において、洗浄用流路２７は、タンク３３とＮＦ膜モジュール１１の高浸透圧液体入口とを接続している。洗浄用流路２７は、流路２６から分岐した流路であってもよく、タンク３３に直接接続された流路であってもよい。
【００７５】
ＮＦ膜モジュール１１は、実施形態１のＲＯ膜モジュール１０と同じ構造を有していてもよい。本実施形態においては、ＮＦ膜モジュール１１に高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられている。
【００７６】
ＲＯ膜モジュール１２は、実施形態１におけるＲＯ膜モジュール１０と同じ構造を有していてもよい。ＲＯ膜モジュール１０に関する説明は、全て、ＲＯ膜モジュール１２に適用されうる。ただし、ＲＯ膜モジュール１２には、高浸透圧液体入口及び高浸透圧液体出口が設けられていない。
【００７７】
次に、水処理システム２００の運転について説明する。
【００７８】
［通常運転］
通常運転を行うとき、ＮＦ膜モジュール１１の原水入口に原水を供給する。原水は、ＮＦ膜モジュール１１によってろ過される。これに伴い、ＮＦ膜モジュール１１において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの２価イオンの塩が含まれる。透過水は、流路２４を通じて、ＲＯ膜モジュール１２に導かれる。透過水の一部は、流路２５を通じてタンク３２に導かれ、タンク３２に一時的に貯留される。
【００７９】
ＲＯ膜モジュール１２は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を更にろ過する。これに伴い、ＲＯ膜モジュール１２において、濃縮水と透過水とが生成される。
【００８０】
ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水は、流路２６を通じてタンク３３に導かれ、タンク３３に一時的に貯留される。ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体でありうる。ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水の塩濃度は、ＮＦ膜モジュール１１に導入されるべき原水の塩濃度よりも高い可能性もある。ＲＯ膜モジュール１２において、高浸透圧液体が生成される。ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水の一部が高浸透圧液体としてタンク３３に貯留され、ＮＦ膜モジュール１１の洗浄に使用される。ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水の残部は、電気透析装置、蒸発器などの処理装置によって更に処理される。
【００８１】
ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水は、例えば、１価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びＣＯＤ成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水を好適に使用できる。
【００８２】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水のＴＤＳ濃度は、例えば、１％〜２％である。ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水のＴＤＳ濃度は、例えば、２％〜３％である。ＲＯ膜モジュール１２から排出された透過水のＴＤＳ濃度は、例えば、０．０２％〜０．０５％である。
【００８３】
［洗浄運転］
洗浄運転は、ＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。本実施形態では、正浸透現象を利用してファウリング物質をＮＦ膜から浮き上がらせる。通常運転において、水分子は、原水流路から透過水流路へとＮＦ膜を透過する。これに対し、洗浄運転において、水分子は、透過水流路から原水流路へとＮＦ膜を透過する。
【００８４】
実施形態１で説明したように、洗浄運転は、図４に示すフローチャートに沿って行われる。ステップＳ１において、ＮＦ膜モジュール１１への原水の供給を停止し、洗浄用流路２７を通じて高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導入する。
【００８５】
洗浄運転の開始直後において、ＮＦ膜モジュール１１の透過水流路は透過水で満たされている。そのため、高浸透圧液体の浸透圧と透過水の浸透圧との差に基づいて正浸透現象が起こり、透過水流路から原水流路へと水が移動する。これにより、ＮＦ膜に堆積したファウリング物質が浮き上がる。
【００８６】
ＮＦ膜モジュール１１の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップＳ２において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
【００８７】
ステップＳ２の操作と並行して、ステップＳ３の操作を実行する。ステップＳ３では、ＮＦ膜モジュール１１の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水がタンク３２からＮＦ膜モジュール１１の透過水流路に供給される。
【００８８】
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。
【００８９】
本実施形態において、洗浄水は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を含む。つまり、ＮＦ膜モジュール１１の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム２００によって自給されている。洗浄水を水処理システム２００の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム２００の外部から供給されてもよい。
【００９０】
次に、ステップＳ４において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。
【００９１】
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップＳ５において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってＮＦ膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。
【００９２】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、ＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム２００で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム２００で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、ＲＯ膜、ＮＦ膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
【００９３】
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置（ＲＯ膜モジュール１２）で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール（ＮＦ膜モジュール１１）が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム２００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
【００９４】
（実施形態３）
図６は、実施形態３に係る水処理システム３００の構成を示している。水処理システム３００は、ＮＦ膜モジュール１１、電気透析装置１３及び流路２８を備えている。ＮＦ膜モジュール１１及び電気透析装置１３がこの順番で直列に接続されている。流路２８は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水出口と電気透析装置１３の入口とを接続している。原水は、ＮＦ膜モジュール１１に供給され、ＮＦ膜モジュール１１においてろ過される。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が電気透析装置１３において処理される。
【００９５】
ＮＦ膜モジュール１１は、上流の分離膜モジュールの一例である。電気透析装置１３は、下流の処理装置の一例である。電気透析装置１３は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を処理する。
【００９６】
水処理システム３００は、流路２９及びタンク３４を更に備えている。タンク３４は、流路２９によって、ＮＦ膜モジュール１１の透過水出口に接続されている。本実施形態では、流路２９は、流路２８から分岐している。タンク３４には、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が貯留される。
【００９７】
水処理システム３００は、流路４０及びタンク３５を更に備えている。タンク３５は、流路４０によって、電気透析装置１３の濃縮水出口に接続されている。タンク３５には、電気透析装置１３から排出された濃縮水が貯留される。
【００９８】
水処理システム３００は、洗浄用流路４１を更に備えている。洗浄用流路４１は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を電気透析装置１３からＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導く流路である。水処理システム３００において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導入してＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、ＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜が洗浄される。
【００９９】
本実施形態において、高浸透圧液体は、電気透析装置１３によって生成された濃縮水を含む。つまり、ＮＦ膜モジュール１１の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム３００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、電気透析装置１３によって生成された濃縮水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム３００において生成されるＮａＣｌ、Ｎａ2ＳＯ4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。
【０１００】
本実施形態において、洗浄用流路４１は、タンク３５とＮＦ膜モジュール１１の高浸透圧液体入口とを接続している。洗浄用流路４１は、流路４０から分岐した流路であってもよく、タンク３５に直接接続された流路であってもよい。
【０１０１】
電気透析装置１３は、イオン交換膜及び電極対を備えた膜分離装置である。
【０１０２】
次に、水処理システム３００の運転について説明する。
【０１０３】
［通常運転］
通常運転を行うとき、ＮＦ膜モジュール１１の原水入口に原水を供給する。原水は、ＮＦ膜モジュール１１によってろ過される。これに伴い、ＮＦ膜モジュール１１において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの２価イオンの塩が含まれる。透過水は、流路２８を通じて、電気透析装置１３に導かれる。透過水の一部は、流路２９を通じてタンク３４に導かれ、タンク３４に一時的に貯留される。
【０１０４】
電気透析装置１３は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を処理する。これに伴い、電気透析装置１３において、濃縮水と脱塩水とが生成される。脱塩水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。
【０１０５】
電気透析装置１３から排出された濃縮水は、流路４０を通じてタンク３５に導かれ、タンク３５に一時的に貯留される。電気透析装置１３から排出された濃縮水は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体でありうる。電気透析装置１３から排出された濃縮水の塩濃度は、ＮＦ膜モジュール１１に導入されるべき原水の塩濃度よりも高い可能性もある。電気透析装置１３において、高浸透圧液体が生成される。電気透析装置１３から排出された濃縮水の一部が高浸透圧液体としてタンク３５に貯留され、ＮＦ膜モジュール１１の洗浄に使用される。電気透析装置１３から排出された濃縮水の残部は、蒸発器などの処理装置によって更に処理される。
【０１０６】
電気透析装置１３から排出された濃縮水は、例えば、１価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びＣＯＤ成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、電気透析装置１３から排出された濃縮水を好適に使用できる。
【０１０７】
［洗浄運転］
実施形態１及び実施形態２で説明したように、洗浄運転は、図４に示すフローチャートに沿って行われる。ステップＳ１において、ＮＦ膜モジュール１１への原水の供給を停止し、洗浄用流路４１を通じて高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導入する。
【０１０８】
洗浄運転の開始直後において、ＮＦ膜モジュール１１の透過水流路は透過水で満たされている。そのため、高浸透圧液体の浸透圧と透過水の浸透圧との差に基づいて正浸透現象が起こり、透過水流路から原水流路へと水が移動する。これにより、ＮＦ膜に堆積したファウリング物質が浮き上がる。
【０１０９】
ＮＦ膜モジュール１１の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップＳ２において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
【０１１０】
ステップＳ２の操作と並行して、ステップＳ３の操作を実行する。ステップＳ３では、ＮＦ膜モジュール１１の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水がタンク３４からＮＦ膜モジュール１１の透過水流路に供給される。
【０１１１】
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。
【０１１２】
本実施形態において、洗浄水は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を含む。つまり、ＮＦ膜モジュール１１の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム３００によって自給されている。洗浄水を水処理システム３００の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム３００の外部から供給されてもよい。
【０１１３】
次に、ステップＳ４において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。
【０１１４】
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップＳ５において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってＮＦ膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。
【０１１５】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、ＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム３００で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム３００で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、ＲＯ膜、ＮＦ膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
【０１１６】
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置（電気透析装置１３）で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール（ＮＦ膜モジュール１１）が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム３００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を削減することができる。
【０１１７】
なお、本実施形態において、ＮＦ膜モジュール１１に代えて、ＲＯ膜モジュールを用いてもよい。この場合、ＲＯ膜モジュールの濃縮水が電気透析装置１３に導かれる。
【０１１８】
（実施形態４）
図７は、実施形態４に係る水処理システム４００の構成を示している。水処理システム４００は、実施形態１の水処理システム１００と実施形態２の水処理システム２００との組み合わせである。
【０１１９】
水処理システム４００は、ＲＯ膜モジュール１０、ＮＦ膜モジュール１１、ＲＯ膜モジュール１２、流路２０及び流路２４を備えている。ＲＯ膜モジュール１０、ＮＦ膜モジュール１１及びＲＯ膜モジュール１２がこの順番で直列に接続されている。原水は、ＲＯ膜モジュール１０に供給され、ＲＯ膜モジュール１０においてろ過される。ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水がＮＦ膜モジュール１１においてろ過される。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水がＲＯ膜モジュール１２においてろ過される。
【０１２０】
水処理システム４００は、流路２１、流路２５、流路２６、タンク３０、タンク３２及びタンク３３を更に備えている。これらの流路及びタンクの構成及び機能は、実施形態１及び実施形態２において説明した通りである。
【０１２１】
水処理システム４００は、洗浄用流路２３及び２７を更に備えている。これらの流路の構成及び機能も実施形態１及び実施形態２において説明した通りである。なお、本実施形態では、洗浄用流路２３は、タンク３２に貯留された透過水を高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導くように構成されている。洗浄用流路２３は、タンク３３に貯留された透過水を高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導くように構成されていてもよい。
【０１２２】
本実施形態によれば、実施形態１及び実施形態２で説明した効果が得られる。複数のＲＯ膜モジュール１０及び１２によって原水を処理することによって、最終的に生じる濃縮水の量を大幅に減らすことができる。このことは、水処理システム４００がＺＬＤシステムである場合に非常に有意である。なぜなら、最終的に生じる濃縮水の量が少なければ少ないほど、蒸発器で消費されるエネルギーを減らすことができるからである。
【０１２３】
次に、水処理システム４００の運転について説明する。
【０１２４】
［通常運転］
通常運転を行うとき、ＲＯ膜モジュール１０の原水入口に原水を供給する。原水は、ＲＯ膜モジュール１０によってろ過される。これに伴い、ＲＯ膜モジュール１０において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路２１を通じてタンク３０に導かれ、タンク３０に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路２０を通じて、ＮＦ膜モジュール１１に導かれる。
【０１２５】
ＮＦ膜モジュール１１は、ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、ＮＦ膜モジュール１１において、濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水は、例えば、蒸発器によって処理される。残渣には、例えば、硫酸イオンなどの２価イオンの塩が含まれる。透過水は、流路２４を通じて、ＲＯ膜モジュール１２に導かれる。透過水の一部は、流路２５を通じてタンク３２に導かれ、タンク３２に一時的に貯留される。
【０１２６】
ＲＯ膜モジュール１２は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を更にろ過する。これに伴い、ＲＯ膜モジュール１２において、濃縮水と透過水とが生成される。
【０１２７】
ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水は、流路２６を通じてタンク３３に導かれ、タンク３３に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。
【０１２８】
［洗浄運転］
洗浄運転は、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜及びＮＦ膜モジュール１１のＮＦ膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。実施形態１及び実施形態２で説明したように、洗浄運転は、図４に示すフローチャートに沿って行われる。ステップＳ１において、ＲＯ膜モジュール１０への原水の供給を停止し、洗浄用流路２３を通じて高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導入する。洗浄用流路２７を通じて高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導入する。
【０１２９】
ＲＯ膜モジュール１０の原水流路及びＮＦ膜モジュール１１の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップＳ２において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
【０１３０】
ステップＳ２の操作と並行して、ステップＳ３の操作を実行する。ステップＳ３では、ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＲＯ膜モジュール１０から排出された透過水がタンク３０からＲＯ膜モジュール１０の透過水流路に供給される。高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水がタンク３２からＮＦ膜モジュール１１の透過水流路に供給される。
【０１３１】
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。
【０１３２】
本実施形態においても、ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム４００によって自給されている。洗浄水を水処理システム４００の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム４００の外部から供給されてもよい。
【０１３３】
次に、ステップＳ４において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。
【０１３４】
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップＳ５において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってＲＯ膜又はＮＦ膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。
【０１３５】
ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム４００で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム４００で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、ＲＯ膜、ＮＦ膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
【０１３６】
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置（ＮＦ膜モジュール１１又はＲＯ膜モジュール１２）で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール（ＲＯ膜モジュール１０又はＮＦ膜モジュール１１）が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム４００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を低減することができる。
【０１３７】
（実施形態５）
図８は、実施形態５に係る水処理システム５００の構成を示している。水処理システム５００は、実施形態４の水処理システム４００の変形例に相当する。
【０１３８】
水処理システム５００は、ＲＯ膜モジュール１０、ＲＯ膜モジュール１２、ＮＦ膜モジュール１１、流路２０ａ及び流路２０ｂを備えている。ＲＯ膜モジュール１０、ＲＯ膜モジュール１２及びＮＦ膜モジュール１１がこの順番で直列に接続されている。流路２０ａは、ＲＯ膜モジュール１０の濃縮水出口とＲＯ膜モジュール１２の原水入口とを接続している。流路２０ｂは、ＲＯ膜モジュール１２の濃縮水出口とＮＦ膜モジュール１１の原水入口とを接続している。原水は、ＲＯ膜モジュール１０に供給され、ＲＯ膜モジュール１０においてろ過される。ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水がＲＯ膜モジュール１２においてろ過される。ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水がＮＦ膜モジュール１１においてろ過される。
【０１３９】
水処理システム５００は、流路２１、流路２２、タンク３０及びタンク３１を更に備えている。これらの流路及びタンクの構成及び機能は、実施形態１において説明した通りである。
【０１４０】
水処理システム５００は、流路４２及びタンク３６を更に備えている。タンク３６は、流路４２によって、ＲＯ膜モジュール１２の透過水出口に接続されている。本実施形態では、タンク３６には、ＲＯ膜モジュール１２から排出された透過水が貯留される。
【０１４１】
水処理システム５００は、洗浄用流路２３を更に備えている。洗浄用流路２３の構成及び機能は、実施形態１で説明した通りである。洗浄用流路２３は、タンク３１に貯留された透過水を高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導くように構成されていてもよい。
【０１４２】
水処理システム５００は、洗浄用流路４４を更に備えている。洗浄用流路４４は、ＲＯ膜モジュール１２の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体をＮＦ膜モジュール１１からＲＯ膜モジュール１２の原水流路に導く流路である。水処理システム５００において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１２の原水流路に導入してＲＯ膜モジュール１２のＲＯ膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、ＲＯ膜モジュール１２のＲＯ膜が洗浄される。
【０１４３】
本実施形態において、高浸透圧液体は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を含む。つまり、ＲＯ膜モジュール１０及び１２の洗浄に用いられる高浸透圧液体が水処理システム５００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。高浸透圧液体は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水のみを含んでいてもよい。経済性を著しく悪化させるといった大きな不利益を招かない限り、高浸透圧液体は、他の液体、他の添加剤などを含んでいてもよい。高浸透圧液体は、例えば、分離膜を洗浄するための洗浄剤を含んでいてもよい。また、水処理システム５００において生成されるＮａＣｌ、Ｎａ2ＳＯ4などの塩を追加して高浸透圧液体の浸透圧を高めてもよい。
【０１４４】
本実施形態において、洗浄用流路４４は、タンク３１とＲＯ膜モジュール１２の高浸透圧液体入口とを接続している。洗浄用流路４４は、流路２２から分岐した流路であってもよく、タンク３１に直接接続された流路であってもよい。
【０１４５】
次に、水処理システム５００の運転について説明する。
【０１４６】
［通常運転］
通常運転を行うとき、ＲＯ膜モジュール１０の原水入口に原水を供給する。原水は、ＲＯ膜モジュール１０によってろ過される。これに伴い、ＲＯ膜モジュール１０において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路２１を通じてタンク３０に導かれ、タンク３０に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路２０ａを通じて、ＲＯ膜モジュール１２に導かれる。
【０１４７】
ＲＯ膜モジュール１２は、ＲＯ膜モジュール１０から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、ＲＯ膜モジュール１２において、濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、流路４２を通じてタンク３６に導かれ、タンク３６に一時的に貯留される。透過水は、溶質を殆ど含まない清浄な水であり、例えば産業用水として再利用される。濃縮水は、流路２０ｂを通じて、ＮＦ膜モジュール１１に導かれる。
【０１４８】
ＮＦ膜モジュール１１は、ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水を更にろ過する。これに伴い、ＮＦ膜モジュール１１において、濃縮水と透過水とが生成される。
【０１４９】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水は、流路２２を通じてタンク３１に導かれ、タンク３１に一時的に貯留される。
【０１５０】
ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水は、例えば、１価イオンを高い濃度で含むが、染料、有機物及びＣＯＤ成分が取り除かれた清浄な水である。そのため、洗浄運転のための高浸透圧液体として、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水を好適に使用できる。
【０１５１】
［洗浄運転］
洗浄運転は、ＲＯ膜モジュール１０及び１２のＲＯ膜に堆積したファウリング物質を取り除くための運転である。洗浄運転は、図４に示すフローチャートに沿って行われる。ステップＳ１において、ＲＯ膜モジュール１０への原水の供給を停止し、洗浄用流路２３を通じて高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１０の原水流路に導入する。洗浄用流路４４を通じて高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１２の原水流路に導入する。
【０１５２】
ＲＯ膜モジュール１０及び１２の原水流路に高浸透圧液体を導入したのち、ステップＳ２において、所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させる。
【０１５３】
ステップＳ２の操作と並行して、ステップＳ３の操作を実行する。ステップＳ３では、ＲＯ膜モジュール１０及び１２の透過水流路に高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水を供給することによって正浸透現象を継続させる。本実施形態では、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＲＯ膜モジュール１０から排出された透過水がタンク３０からＲＯ膜モジュール１０の透過水流路に供給される。高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＲＯ膜モジュール１２から排出された透過水がタンク３６からＲＯ膜モジュール１２の透過水流路に供給される。
【０１５４】
本実施形態においても、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。また、本実施形態によれば、透過水が枯渇して分離膜の空孔から水が失われることを防止できる。その結果、分離膜の疎水化、ひいては分離膜の性能の劣化を抑制できる。
【０１５５】
本実施形態においても、ＲＯ膜モジュール１０及び１２の洗浄に用いられる洗浄水が水処理システム５００によって自給されている。洗浄水を水処理システム５００の外部から供給する必要がなく、経済的である。ただし、洗浄水は、水処理システム５００の外部から供給されてもよい。
【０１５６】
次に、ステップＳ４において、洗浄運転の開始時点から所定時間が経過したかどうかを判断する。正浸透現象が進行すると、原水流路における分離膜の表面の近傍で浸透圧が徐々に低下し、浸透圧差が縮小する。その結果、正浸透現象が停止する。
【０１５７】
所定時間にわたって高浸透圧液体を原水流路の中で静止させたのち、ステップＳ５において、原水流路への高浸透圧液体の供給を再開し、高浸透圧液体を原水流路から排出させる。高浸透圧液体には、正浸透現象によってＲＯ膜から剥離したファウリング物質が含まれている。ファウリング物質をフラッシングによって取り除くことによって、高い洗浄効果が期待できる。
【０１５８】
ＲＯ膜モジュール１０及び１２から排出された高浸透圧液体は、例えば、原水の流路又は原水のタンクに戻される。つまり、ＲＯ膜モジュール１０及び１２の洗浄に使用された高浸透圧液体は、原水に混合されて水処理システム５００で再処理されてもよく、蒸発器などの別の処理装置で処理されてもよい。高浸透圧液体を原水に混ぜて水処理システム５００で再処理する場合、特別な処理装置が必要無いので経済的である。高浸透圧液体に特殊薬品が含まれていない場合、ＲＯ膜、ＮＦ膜などの分離膜にダメージが及ぶおそれもない。
【０１５９】
本実施形態の方法によれば、下流の処理装置（ＮＦ膜モジュール１１）で生成された高浸透圧液体を用いて上流の分離膜モジュール（ＲＯ膜モジュール１０及び１２）が洗浄される。高浸透圧液体は、水処理システム５００によって自給されている。高浸透圧液体をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。アルカリ、酸、特殊薬品などの洗浄剤を使用する必要が無いので、分離膜の洗浄に費やされる費用を低減することができる。
【０１６０】
（実施形態６）
図９は、実施形態６に係る水処理システム６００の構成を示している。水処理システム６００は、実施形態４の水処理システム４００の構成を含む。
【０１６１】
水処理システム６００は、水処理システム４００の構成に加え、タンク３８を更に備えている。タンク３８は、未処理の原水である廃水を貯留する。
【０１６２】
水処理システム６００は、前処理装置１４、ＲＯ膜モジュール１５及び硬度除去装置１６を更に備えている。
【０１６３】
流路５０を通じて、タンク３８から前処理装置１４に未処理の廃水が供給される。前処理装置１４は、例えば、沈殿槽によって構成されており、固形成分を除去する役割を担う。前処理装置１４において処理された原水は、流路５１を通じて、ＲＯ膜モジュール１５に供給される。前処理装置１４は、ＮＦ膜、ＵＦ膜などの分離膜を備えていてもよい。
【０１６４】
ＲＯ膜モジュール１５は、先に説明したＲＯ膜モジュール１０と同じ構造を有していてもよい。
【０１６５】
水処理システム６００は、流路５４及びタンク３７を更に備えている。タンク３７は、流路５４によって、ＲＯ膜モジュール１５の透過水出口に接続されている。タンク３７には、ＲＯ膜モジュール１５から排出された透過水が貯留される。
【０１６６】
水処理システム６００は、洗浄用流路４５を更に備えている。洗浄用流路４５は、ＲＯ膜モジュール１５の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からＲＯ膜モジュール１５の原水流路に導く流路である。水処理システム６００において洗浄運転を行うとき、高浸透圧液体をＲＯ膜モジュール１５の原水流路に導入してＲＯ膜モジュール１５のＲＯ膜において正浸透現象を生じさせる。これにより、ＲＯ膜モジュール１５のＲＯ膜が洗浄される。
【０１６７】
洗浄運転が行われるとき、高浸透圧液体の浸透圧よりも低い浸透圧を有する洗浄水としてＲＯ膜モジュール１５から排出された透過水がタンク３７からＲＯ膜モジュール１５の透過水流路に供給される。これにより、透過水が枯渇して正浸透現象が停止することを防止できる。
【０１６８】
上流の分離膜モジュールがＲＯ膜モジュール１５であるとき、下流の処理装置がＮＦ膜モジュール１１である。洗浄運転において、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１５の原水流路に供給される。詳細には、タンク３２からＲＯ膜モジュール１５の原水流路にＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が供給される。
【０１６９】
ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水が高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１０及び／又はＲＯ膜モジュール１５に供給されてもよい。ＲＯ膜モジュール１０に対して、ＲＯ膜モジュール１２は下流の処理装置でありうる。ＲＯ膜モジュール１５に対して、ＲＯ膜モジュール１２は下流の処理装置でありうる。
【０１７０】
ＲＯ膜モジュール１５から排出された濃縮水は、流路５２を通じて硬度除去装置１６に供給される。硬度除去装置１６は、カルシウム、マグネシウムなどの硬度成分を除去するための装置である。硬度除去装置１６の構成は特に限定されない。硬度除去装置１６は、イオン交換樹脂によって硬度成分を除去するように構成されていてもよく、原水にアルカリ剤を加えることによって硬度成分を沈殿させて除去するように構成されていてもよい。
【０１７１】
硬度除去装置１６は、前処理装置１４に含まれていてもよい。
【０１７２】
硬度除去装置１６によって処理された廃水は、流路５３を通じて原水としてＲＯ膜モジュール１０に供給される。
【０１７３】
水処理システム６００は、電気透析装置１３を更に備えている。電気透析装置１３は、ＲＯ膜モジュール１２から排出された濃縮水を処理する。
【０１７４】
水処理システム６００は、蒸発器１７及び１８を更に備えている。蒸発器１７は、ＮＦ膜モジュール１１から排出された濃縮水を加熱して水分を蒸発させる。残渣として、主に、硫酸イオンなど２価イオンの塩が得られる。蒸発器１８は、電気透析装置１３から排出された濃縮水を加熱して水分を蒸発させる。残渣として、主に、塩化物イオンなどの１価イオンの塩が得られる。
【０１７５】
水処理システム６００は、排水路５５を更に備えている。排水路５５は、各分離膜モジュールの高浸透圧液体出口とタンク３８とを接続している流路である。ＲＯ膜モジュール１５、ＲＯ膜モジュール１０及びＮＦ膜モジュール１１の洗浄運転において使用された高浸透圧液体は、排水路５５を通じてタンク３８に回収され、未処理の廃水と混合される。このようにすれば、洗浄運転で使用された高浸透圧液体を処理するための特別な装置が必要無いので経済的である。
【０１７６】
本実施形態においても、洗浄運転は、図４に示すフローチャートに沿って行われる。
【０１７７】
洗浄運転に使用される高浸透圧液体及び洗浄水は、全て、水処理システム６００によって自給されている。高浸透圧液体及び洗浄水をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。
【０１７８】
（実施形態７）
図１０は、実施形態７に係る水処理システム７００の構成を示している。水処理システム７００は、実施形態３の水処理システム３００の構成及び実施形態５の水処理システム５００の構成を含む。
【０１７９】
水処理システム７００は、タンク３８を更に備えている。タンク３８は、未処理の原水である廃水を貯留する。
【０１８０】
水処理システム７００は、前処理装置１４、ＲＯ膜モジュール１５及び硬度除去装置１６を更に備えている。これらの構成及び機能は、実施形態６で説明した通りである。
【０１８１】
水処理システム７００は、流路５４及びタンク３７を更に備えている。これらの構成及び機能は、実施形態６で説明した通りである。
【０１８２】
水処理システム７００は、蒸発器１７及び１８を更に備えている。これらの構成及び機能は、実施形態６で説明した通りである。
【０１８３】
水処理システム７００は、洗浄用流路４６，４７及び４８を更に備えている。洗浄用流路４６は、ＲＯ膜モジュール１５の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からＲＯ膜モジュール１５の原水流路に導く流路である。本実施形態において、ＲＯ膜モジュール１５に対する下流の処理装置は、ＮＦ膜モジュール１１である。洗浄運転において、ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１５の原水流路に供給される。詳細には、タンク３４からＲＯ膜モジュール１５の原水流路にＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が供給される。
【０１８４】
洗浄用流路４７は、ＲＯモジュール膜１２の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からＲＯ膜モジュール１２の原水流路に導く流路である。洗浄用流路４８は、ＮＦ膜モジュール１１の透過水の浸透圧よりも高い浸透圧を有する高浸透圧液体を下流の処理装置からＮＦ膜モジュール１１の原水流路に導く流路である。本実施形態において、ＮＦ膜モジュール１１及びＲＯ膜モジュール１２に対する下流の処理装置は、電気透析装置１３である。洗浄運転において、電気透析装置１３から排出された濃縮水が高浸透圧液体としてＮＦ膜モジュール１１及びＲＯ膜モジュール１２の原水流路に供給される。詳細には、タンク３５からＮＦ膜モジュール１１及びＲＯ膜モジュール１２の原水流路に電気透析装置１３から排出された濃縮水が供給される。
【０１８５】
電気透析装置１３から排出された濃縮水が高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１０及び／又はＲＯ膜モジュール１５に供給されてもよい。ＲＯ膜モジュール１０に対して、電気透析装置１３は下流の処理装置でありうる。ＲＯ膜モジュール１５に対して、電気透析装置１３は下流の処理装置でありうる。ＮＦ膜モジュール１１から排出された透過水が高浸透圧液体としてＲＯ膜モジュール１２に供給されてもよい。ＲＯ膜モジュール１２に対して、ＮＦ膜モジュール１１は下流の処理装置でありうる。
【０１８６】
本実施形態においても、洗浄運転は、図４に示すフローチャートに沿って行われる。
【０１８７】
洗浄運転に使用される高浸透圧液体及び洗浄水は、全て、水処理システム７００によって自給されている。高浸透圧液体及び洗浄水をシステムの外部から供給する必要がなく、経済的である。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】
本発明の技術は、廃水処理などの水処理に適用されうる。本発明の技術は、特に、ＺＬＤシステムに有用である。
【符号の説明】
【０１８９】
１０，１２，１５  ＲＯ膜モジュール
１１  ＮＦ膜モジュール
１３  電気透析装置
１４  前処理装置
１６  硬度除去装置
１７，１８  蒸発器
２０，２１，２２，２４，２５，２６，２８，２９，４０，４２，５０，５１，５２，５３，５４  流路
２０ａ，２０ｂ  流路
２３，２７，４１，４４，４５，４６，４７，４８  洗浄用流路
３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８  タンク
５５  排水路
５９  容器
６０  ＲＯ膜エレメント
６１  集水管
６１ｈ  貫通孔
６２  ＲＯ膜
６３  原水スペーサ
６４  透過水スペーサ
７１  原水入口
７２  濃縮水出口
７３  高浸透圧液体入口
７４  高浸透圧液体出口
７５  透過水出口
７７，７８  弁
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００  水処理システム
【図１】
2020099870.tif 000003
【図２Ａ】
2020099870.tif 000004
【図２Ｂ】
2020099870.tif 000005
【図３】
2020099870.tif 000006
【図４】
2020099870.tif 000007
【図５】
2020099870.tif 000008
【図６】
2020099870.tif 000009
【図７】
2020099870.tif 000010
【図８】
2020099870.tif 000011
【図９】
2020099870.tif 000012
【図１０】
2020099870.tif 000013