(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水供給ライン及び濃縮水側の配管を有する逆浸透膜モジュールに、前記被処理水供給ラインとは別個の逆洗水供給ラインを、前記濃縮水側の配管から分岐して含む加圧水供給手段、前記加圧水供給手段へ圧縮空気を供給するために前記逆洗水供給ラインに配置された気体供給手段、及び前記逆浸透膜モジュール内に保有されている水を系外に排出するため前記被処理水供給ラインに配置された原水受入バルブと、前記原水受入バルブとは別個のブローバルブを有することを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の逆浸透膜モジュールの洗浄装置を用い、前記逆洗水供給ライン及び前記気体供給手段によって供給される加圧された気液二相流を、前記逆浸透膜モジュール内を通過させ前記ブローバルブから排出させることにより前記逆浸透膜モジュールの逆洗を行うことを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄方法。
【請求項３】
被処理水供給ライン及び濃縮水側の配管を有する逆浸透膜モジュールに、前記被処理水供給ラインとは別個の逆洗水供給ラインを、前記濃縮水側の配管から分岐して含む加圧水供給手段、前記逆洗水供給ラインに配置された空気遮断バルブ、及び前記被処理水供給ラインに配置された原水受入バルブと、前記原水受入バルブとは別個のブローバルブとを有する逆浸透膜モジュールの洗浄装置を用い、前記空気遮断バルブ及び前記ブローバルブを開き、かつ前記原水受入バルブを閉じることによって前記逆浸透膜モジュール内に保有されている水の１／２以上を系外に排出するとともに排出された水を空気によって置換し、次に前記加圧水供給手段によって前記逆浸透膜モジュール内に逆洗水を送り込むことにより前記逆浸透膜モジュール内に逆洗水及び空気が共存する加圧状態とし、さらに一気に前記ブローバルブを開き、かつ前記原水受入バルブを閉じることにより気液２相流の状態で洗浄液を排出させて前記逆浸透膜モジュールの逆洗を行ったのち、前記空気遮断バルブ及びブローバルブを閉じ前記原水受入バルブを開くことを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水やかん水の淡水化などに適用される逆浸透膜モジュールの圧損上昇の回復のための洗浄方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透法による淡水化装置では、逆浸透膜モジュールの劣化原因となる濁質・懸濁物質など（以下“懸濁物質など”という）をあらかじめ除去することが必要であり、このための前処理装置を有している。しかしながら、懸濁物質などを完全に除去することは不可能であり、装置の長期間の運用により、逆浸透膜モジュール内には次第に懸濁物質などが付着蓄積し、同モジュールの圧力損失が大きくなってくる。
一般には、この圧損上昇に対しては酸洗浄などの化学洗浄により懸濁物質などを除去したり、通常の原水の流れに対して逆の流れを供給して逆洗する物理的手段により懸濁物質などを除去している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の懸濁物質などが逆浸透膜モジュール内に付着蓄積した場合、逆洗のような物理的手段による同物質などの除去は多少効果は期待できるものの、その効果は不十分であり、また化学洗浄による除去は有効ではあるが、薬品を用いることから大がかりな対策・処置となる。
本発明は、上記技術水準に鑑み、前処理が不十分であったり、原水の性状に起因して逆浸透モジュールの差圧上昇が大き過ぎる場合の対策として、また化学洗浄の頻度を少なくするための対策として、特に後者の逆洗のような物理的手段の改良手段により逆浸透膜モジュール内の懸濁物質などの排出を行う効率的な洗浄方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）被処理水供給ライン及び濃縮水側の配管を有する逆浸透膜モジュールに、前記被処理水供給ラインとは別個の逆洗水供給ラインを、前記濃縮水側の配管から分岐して含む加圧水供給手段、前記加圧水供給手段へ圧縮空気を供給するために前記逆洗水供給ラインに配置された気体供給手段、及び前記逆浸透膜モジュール内に保有されている水を系外に排出するため前記被処理水供給ラインに配置された原水受入バルブと、前記原水受入バルブとは別個のブローバルブを有することを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄装置、（２）前記（１）に記載の逆浸透膜モジュールの洗浄装置を用い、前記逆洗水供給ライン及び前記気体供給手段によって供給される加圧された気液二相流を、前記逆浸透膜モジュール内を通過させ前記ブローバルブから排出させることにより前記逆浸透膜モジュールの逆洗を行うことを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄方法、および（３）被処理水供給ライン及び濃縮水側の配管を有する逆浸透膜モジュールに、前記被処理水供給ラインとは別個の逆洗水供給ラインを、前記濃縮水側の配管から分岐して含む加圧水供給手段、前記逆洗水供給ラインに配置された空気遮断バルブ、及び前記被処理水供給ラインに配置された原水受入バルブと、前記原水受入バルブとは別個のブローバルブとを有する逆浸透膜モジュールの洗浄装置を用い、前記空気遮断バルブ及び前記ブローバルブを開き、かつ前記原水受入バルブを閉じることによって前記逆浸透膜モジュール内に保有されている水の１／２以上を系外に排出するとともに排出された水を空気によって置換し、次に前記加圧水供給手段によって前記逆浸透膜モジュール内に逆洗水を送り込むことにより前記逆浸透膜モジュール内に逆洗水及び空気が共存する加圧状態とし、さらに一気に前記ブローバルブを開き、かつ前記原水受入バルブを閉じることにより気液２相流の状態で洗浄液を排出させて前記逆浸透膜モジュールの逆洗を行ったのち、前記空気遮断バルブ及びブローバルブを閉じ前記原水受入バルブを開くことを特徴とする逆浸透膜モジュールの洗浄方法である。
【０００５】
（作用）
逆浸透膜モジュールは一般的に、内側に懸濁物質などを含有する原水が通過する中空糸が多数集まった構造のものであるが、この中空糸型逆浸透膜モジュールの圧力損失は、中空糸の外側に付着物が詰まり、中空糸間の空間が狭くなって流れを阻害することで生じている。原水中の懸濁物質などの一部はそのまま濃縮水側に流れ出るものもあるが、一部は中空糸に付着したり、中空糸間に堆積したりしている。この付着・堆積した懸濁物質などは単なる逆洗では流れが逆になるだけであり、中空糸間に堆積した一部は流れにそって排出されるが、圧損を回復させるには至らない。
【０００６】
気液２相流または加圧した液体に加圧した気体を断続的に供給した逆洗流の場合は、逆浸透モジュール内の中空糸間の流通状態がガスと液が混合した状態で通りぬけるため、流れが不均一となり、中空糸膜面を振動させることになる。この物理的な変動により付着物がゆすられ、中空糸膜面から剥がされることにより、効果的な懸濁物質などの排出を可能とするものである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の逆浸透膜モジュールの洗浄方法及び装置の具体例をあげると共に、従来の同モジュールの逆洗による具体例をあげ、本発明方法及び装置の効果を明らかにする。
なお、本発明における「逆洗」とは、逆浸透膜モジュール内を被処理液が通過する場合に、逆浸透膜を通過せずに濃縮された濃縮水が逆浸透膜モジュール内を流れる流路にそって、前記濃縮水の流れ方向と逆方向に洗浄水を流すことにより、逆浸透膜モジュールの膜に付着した物を除去し排出することを意味する。すなわち、本発明で用いる意味の「逆洗」は、逆浸透膜モジュールの膜自体を通る生産水の流れとは逆方向に、逆浸透膜自体に洗浄水を通過させて逆浸透膜を洗浄するものではない。本発明における「逆洗」の場合の洗浄水の流れについては実施例を用いて以下でさらに具体的に説明する。
【０００８】
（比較例）
先ず、一般的な海水の淡水化における逆浸透膜モジュールの周辺の構成を図３に示す。図３において、原水受入ライン１から取り入れられた原水は、原水受入バルブ２を経由して原水供給ポンプ３により高圧、例えば５０〜７０ｋｇ／ｃｍ２  Ｇに加圧され、配管４により接続された逆浸透膜モジュール５に送られる。この逆浸透膜モジュール５は酢酸セルロース等の中空糸型や合成膜製のスパイラル型などが一般には使用されるが、ここでは径：１０インチの酢酸セルロース中空糸型エレメントを採用した。淡水化された生産水は生産水ライン６を経由して生産水貯槽７に製品として回収される。この際の生産水の水質は、逆浸透膜の圧力や回収率に影響されることから、原水供給ポンプ３の設定流量と濃縮水（ブライン）側の配管８に配置された圧力調整バルブ９の開度により、圧力や回収率を調整している。
【０００９】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例を図１によって説明する。図１における実験では逆浸透膜モジュールとして、径：１０インチの酢酸セルロース中空糸型エレメントを採用し、約１ｍ３  ／ｈの生産水が製造できる装置を用いた。図１は空気の断続投入による逆洗を行った実施例を示したもので、図１において、図３と同一部位には同一符号を付してあるので、説明は省略する。濃縮水（ブライン）側の配管８を分岐し、逆洗水用供給バルブ１０を介し、逆洗ポンプ１２と、逆浸透膜モジュール５の入口配管４に逆洗用ブローバルブ１１を設置し、逆洗が可能な構成とした。さらに、逆洗水が供給されるラインには空気遮断バルブ１３とコンプレッサ１４を設置し、逆洗水中に空気を断続的に供給できるようにした。
【００１０】
以上の構成により、逆浸透膜モジュール５の圧損が大きくなった時には、原水供給ポンプ３を停止し、原水供給バルブ２と圧力調整バルブ９を閉とし、逆洗用ブローバルブ１１を開とした状態で逆洗ポンプ１２を起動し圧力３〜４ｋｇ／ｃｍ2Ｇで、１〜２ｍ3／ｈで逆洗通水を行い、同時にコンプレッサ１４を起動し空気遮断バルブ１３の断続的な開閉により、６〜７ｋｇ／ｃｍ2Ｇの圧力で空気を断続的に３回供給した。この操作により、逆洗水である原海水は、逆洗ポンプ１２から逆洗水用供給バルブ１０を通り、逆浸透膜モジュール５から濃縮水を流す濃縮水側配管８を通って逆浸透膜モジュール内に流れ込み、配管４を通って逆洗用ブローバルブ１１から排出される。さらに上述のようにコンプレッサ１４から逆洗ラインに空気を供給した場合は、逆洗水及び空気が混合された混合物が逆洗水用供給バルブ１０、さらには濃縮水側配管８を通って逆浸透膜モジュール５に流れ込み、逆洗用ブローバルブ１１を通って排出される。ここで、逆浸透膜モジュール５から排出される濃縮水は、逆浸透膜モジュール５内において逆浸透膜を通過せずに流れ出るものである。したがって、本発明の洗浄装置は、濃縮水の流れる配管を濃縮水とは逆方向に上記洗浄水を流すものであるから、洗浄水は濃縮水の流れと逆の流路を通って逆浸透膜モジュール５内を流れるものであり、逆浸透膜モジュールの膜を通過して生産水が流れる経路と逆方向に洗浄水が流れるのではない。実験では逆洗通水のみではブロー排水は透明な状態であったが、空気の断続投入により排水は濁質分により濁り、差圧の上昇の原因となっていた逆浸透膜モジュール付着物の排出・除去ができた。この実施例の効果を後述の表１に比較例と共に示す。
【００１１】
（実施例２）
本発明の他の実施例を図２によって説明する。図２は実施例１とは異なる断続加圧・ブローにより逆洗を行った実施例を示すものである。なお、図２において、図１と同一部位には同一符号が付してある。逆洗の実施要領としては、原水供給ポンプ３の停止後、原水受入バルブ２を閉、空気遮断バルブ１３と逆洗用ブローバルブ１１を開とし、逆浸透膜モジュール５内に保有している水をこれらの両バルブ１３，１１口より系外へ１／２以上ブローし、その後両バルブ１３，１１とも閉めた状態で逆洗ポンプ１２を起動し、逆洗水を逆浸透膜モジュール５内に送り込み加圧の状態とした。その後、逆洗用ブローバルブ１１を一気に開とし、気液２相流の状態で排出した。この場合の逆洗水の流れを説明すると、上述のように逆浸透膜モジュール５内に保有されている水の１／２以上を系外にブローして排出した状態とするが、このとき空気遮断バルブ１３は開いているので逆浸透膜モジュール５内には排出された水に代わって空気が入る。その後、バルブ１３及び１１を閉めた状態で、逆洗ポンプ１２から逆洗水（原海水）が送り出される。逆洗水は逆洗水用供給バルブ１０を通り、濃縮水側配管８を通って逆浸透膜モジュール５内へ流入し、逆浸透膜モジュール５内部が加圧された状態になる。上記実施例１で説明したとおり、生産水は逆浸透膜を通過して得られるものであるのに対し、濃縮水は逆浸透膜モジュールの膜を通過しない経路を流路とするものであるから、この濃縮水の流路を通って濃縮水と逆の方向に流れる洗浄水は、逆浸透膜自体を通過するものではない。上記のとおり逆浸透膜モジュール内の１／２以上の水は予め系外に排出され、前記モジュール内には前記排出された分の水に代わって空気が入っている。そこにバルブ１３及び１１を閉めた状態で逆洗水を逆浸透膜モジュール５内に送り込むことにより、図２の装置において逆浸透膜モジュール５内は洗浄水及び空気が共存し、かつ加圧された状態になる。さらにその状態で一気に逆洗用ブローバルブ１１を開にすることにより、洗浄水及び空気が混合した状態の気液２相流が逆浸透膜モジュール５内を通過し、逆洗用ブローバルブ１１から排出される。この際の排水も濁っており、この操作を３〜５回のくり返しで有効な濁質分の排出が可能であった。
【００１２】
表１に排水中の懸濁物質などをＳＳと表示し、前記比較例及び実施例１，２の結果の一例を示す。試験は原水（海水、ＳＳ：１ｐｐｍ）を７２時間運転後の逆浸透膜モジュールを対象として行った。逆洗は各例に示す条件でそれぞれ５回（１回の操作は排水が２０リットルまでに達する時間とした）行った。
【表１】
0003615918.tif 000002
上記表１より、本発明方法による懸濁物質などの排出除去は従来法（比較例）より優れていることが確認された。
【００１３】
表２には逆洗後の逆浸透膜モジュール差圧の測定結果の一例を示した。
【表２】
0003615918.tif 000003
逆浸透膜モジュールの差圧は７２時間の連続運転により０．２〜０．３ｋｇ／ｃｍ２  Ｇ上昇し、０．６ｋｇ／ｃｍ２  Ｇとなったが、実施例１による逆洗操作の場合、０．４ｋｇ／ｃｍ２  Ｇまで低下させることができた。また実施例２の操作でも０．６ｋｇ／ｃｍ２  Ｇから、０．３ｋｇ／ｃｍ２  Ｇまで低下させることができたが、通常の逆洗操作だけでは、ほとんど差圧の低減効果は認められず、効果は０．１ｋｇ／ｃｍ  ２Ｇ未満であった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明方法及び装置によれば、逆浸透膜モジュールの懸濁物質などの逆洗が従来法に比較して効果的に行え、その工業的効果が極めて優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の逆浸透膜モジュールの逆洗方法及び装置の一実施例を示す概略図。
【図２】本発明の逆浸透膜モジュールの逆洗方法の他の実施例を示す概略図。
【図３】逆浸透膜モジュールの従来の逆洗方法及び装置の一例を示す概略図。
【図１】
0003615918.tif 000004
【図２】
0003615918.tif 000005
【図３】
0003615918.tif 000006