(57)【要約】【課題】メイン逆浸透膜装置の膜性能を長期間維持することができるとともにメンテナンス作業を軽減でき、効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能な水処理システムを提供する。【解決手段】被処理水４を溶質濃度が高い濃縮水５と淡水６に分離するためのメイン逆浸透膜装置３と、メイン逆浸透膜装置３に供給する前に、予め被処理水４からメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を除去するための前処理装置１、２とを備える。そして、前処理装置１、２は、サブ逆浸透膜装置１１を備えて構成する。【選択図】図１
2014161795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を溶質濃度が高い濃縮水と淡水に分離するためのメイン逆浸透膜装置と、
前記メイン逆浸透膜装置に供給する前に、予め被処理水から前記メイン逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を除去するための前処理装置としてのサブ逆浸透膜装置とを備えて構成されていることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の水処理システムにおいて、
一つの前記メイン逆浸透膜装置に対して、処理した被処理水をそれぞれ個別に供給するとともに、第１開閉弁を介してそれぞれ前記メイン逆浸透膜装置に接続して設けられた複数の前記前処理装置を備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水処理システムにおいて、
前記前処理装置は、第２開閉弁を介して前記サブ逆浸透膜装置に接続して設けられ、前記サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に対し被処理水流通方向下流側から上流側に向けて逆洗水を供給する逆洗手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記前処理装置は、第３開閉弁を介して前記サブ逆浸透膜装置に接続して設けられ、前記サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に付着したスケールを除去するための酸性剤を被処理水に供給する酸性剤供給手段、
及び／又は第４開閉弁を介して前記サブ逆浸透膜装置に接続して設けられ、前記サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に付着した生物を除去するための殺菌剤を被処理水に供給する殺菌剤供給手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記前処理装置は、前記サブ逆浸透膜装置の被処理水流通方向上流側と下流側の圧力差を計測するための差圧計測手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
請求項５記載の水処理システムにおいて、
前記前処理装置は、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁と前記第３開閉弁と前記第４開閉弁のうち、前記前処理装置に具備された開閉弁を、前記差圧計測手段の計測結果に基づいて開閉制御する制御手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関し、特に海水から淡水を製造する際に用いて好適な水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば砂漠地帯や離島、発展途上国、大量の淡水を要する工業地帯など、河川や湖沼等の淡水源がないあるいは十分に確保できず、気候特性によって雨水に依存することもできず、慢性的または季節的に深刻な水不足が生じる地域がある。このような地域の一部では、大量に存在する海水を処理して淡水（飲料水）を造りだすことが行われ、この淡水の製造手法として、海水を中空糸膜やスパイラル膜などの逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）に通し、淡水を漉し出す方法が多用されている（例えば、特許文献１参照）。また、逆浸透膜装置は、例えば、スペーサーを挟んで複数の逆浸透膜を積層形成してなる逆浸透膜ユニット（逆浸透膜エレメント）を圧力容器に複数収容して構成されている。
【０００３】
一方、海水から淡水を製造する際には、逆浸透膜に浸透させる前に海水を前処理装置で処理する必要がある。この前処理では、一般に、海水を取水する取水口や配管、水路に藻類や貝類等の生物付着を防止するために、次亜塩素酸などの酸化剤を添加する。また、塩化第二鉄などの無機凝集剤、またはＰＡＣなどの高分子凝集剤を添加して、海水中の微粒子やコロイドなどの懸濁物を凝集させ、砂ろ過器でろ過して除去し、さらに、フィルター、例えばカートリッジフィルター（ＣＦ）と呼ばれるろ過材を充填した容器に通水して、砂ろ過で除去しきれない５〜１０μｍ以下の粒子を除去するようにしている。また、海水のｐＨを調整し、海水中の無機イオン、特にカルシウムイオン、マグネシウムイオンの析出（スケーリング）の発生を抑えるようにしている。
【０００４】
また、塩素系の酸化剤が残留すると、逆浸透膜の酸化を招き、これに伴って逆浸透膜の膜性能の低下が生じるため、逆浸透膜に海水が透過する前に重亜硫酸ソーダ（ＳＢＳ）などの還元剤を、酸化還元電位を計測しながら添加し、中和処理するようにしている。
【０００５】
そして、このような海水の前処理を行うことによって、海水を取水する取水口や配管、水路などへの生物付着を防止し、また、生物の繁殖や懸濁物、無機イオンの析出物の目詰まりによる逆浸透膜の膜性能の早期低下（ファウリング）を防止し、効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４３８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の水処理システムでは、海水（被処理水）の水質によってカートリッジフィルターなどでのろ過効率が十分とは言えない場合もあり、これに起因して、後段の逆浸透膜装置の逆浸透膜表面や膜間にあるスペーサーに懸濁粒子が捕集され、膜性能が早期に低下してしまう場合があった。
【０００８】
また、特に、上流側の逆浸透膜、複数の逆浸透膜ユニットを備えている場合にはより上流側の逆浸透膜ユニットの膜性能が早期に低下することになるが、一般に、メンテナンスによって逆浸透膜装置の処理性能（逆浸透膜の膜性能）を回復させる際には、各逆浸透膜ユニット全体、さらに逆浸透膜装置全体を逆洗（逆流洗浄／正浸透）するようにしており、このメンテナンス作業に多大な時間と労力を要している。また、逆浸透膜装置のメンテナンスを行うために、水処理システムの運転を停止、ひいては淡水の製造を停止しなければならない。
【０００９】
このため、逆浸透膜装置の膜性能の低下（ファウリング）を極力抑え、メンテナンス作業を軽減して、より効率的且つ経済的に淡水を製造できるようにすることが強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の水処理システムは、被処理水を溶質濃度が高い濃縮水と淡水に分離するためのメイン逆浸透膜装置と、前記メイン逆浸透膜装置に供給する前に、予め被処理水から前記メイン逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を除去するための前処理装置としてのサブ逆浸透膜装置とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、淡水を生成するメイン逆浸透膜装置に供給する前で、海水などの被処理水を処理するための前処理装置がサブ逆浸透膜装置を備えていることにより、被処理水中に存在し、逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物、すなわち、逆浸透膜を目詰まりさせる微細粒子や、逆浸透膜で繁殖して目詰まりを生じさせる微生物などの阻害物を、メイン逆浸透膜装置よりも前のサブ逆浸透膜装置の逆浸透膜で捕集することができる。言い換えれば、サブ逆浸透膜装置をろ過装置のように使用することで、逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を、被処理水の前処理の段階で除去することができる。
【００１２】
これにより、被処理水から淡水を生成するメイン逆浸透膜装置の逆浸透膜（逆浸透膜モジュール）、特に被処理水流通方向上流側に配置されたメイン逆浸透膜装置の逆浸透膜（逆浸透膜モジュール）の膜性能が早期に低下することを防止できる。
【００１３】
また、本発明の水処理システムにおいては、一つの前記メイン逆浸透膜装置に対して、処理した被処理水をそれぞれ個別に供給するとともに、第１開閉弁を介してそれぞれ前記メイン逆浸透膜装置に接続して設けられた複数の前記前処理装置を備えていることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、複数の前処理装置が設けられ、サブ逆浸透膜装置を備えた各前処理装置が第１開閉弁を介して一つのメイン逆浸透膜装置に接続されているため、すなわち、複数の前処理装置が複数の第１開閉弁を介してそれぞれ一つのメイン逆浸透膜装置に接続されているため、ある前処理装置のサブ逆浸透膜装置の膜性能が低下した場合に、この前処理装置の第１開閉弁を閉じてメイン逆浸透膜装置への被処理水の供給を停止するとともに、他の前処理装置の第１開閉弁をあけて、この他の前処理装置のサブ逆浸透膜装置で処理した被処理水をメイン逆浸透膜装置に供給することができる。
【００１５】
これにより、膜性能が低下して、前処理装置のサブ逆浸透膜装置のメンテナンスが必要になった場合であっても、他の前処理装置のサブ逆浸透膜装置で阻害物を除去した被処理水をメイン逆浸透膜装置に供給することができるため、水処理システムの運転を停止する必要がなく、さらに効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能になる。
【００１６】
さらに、本発明の水処理システムにおいて、前記前処理装置は、第２開閉弁を介して前記サブ逆浸透膜装置に接続して設けられ、前記サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に対し被処理水流通方向下流側から上流側に向けて逆洗水を供給する逆洗手段を備えていることがより望ましい。
【００１７】
この発明においては、サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜性能が低下した際に、第２開閉弁を開けて逆洗手段からサブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に、被処理水流通方向下流側から上流側に向けて（正浸透方向に）逆洗水を供給することによって、例えば逆浸透膜に目詰まりした懸濁粒子など、逆浸透膜の膜性能を低下させている阻害物を逆洗除去することができる。また、このとき、サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に対し、逆洗水を正浸透させることで逆洗するため、ポンプなどを用いることなく、水位差等を利用して逆浸透膜の逆洗を行うことも可能である。これにより、サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜性能を効率的且つ経済的に回復させることが可能になる。
【００１８】
また、本発明の水処理システムにおいて、前記前処理装置は、第３開閉弁を介して前記サブ逆浸透膜装置に接続して設けられ、前記サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に付着したスケールを除去するための酸性剤を被処理水に供給する酸性剤供給手段、及び／又は第４開閉弁を介して前記サブ逆浸透膜装置に接続して設けられ、前記サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜に付着した生物を除去するための殺菌剤を被処理水に供給する殺菌剤供給手段を備えていることがさらに望ましい。
【００１９】
この発明においては、サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜性能が低下した際に、第３開閉弁や第４開閉弁を選択的に開けることで、酸性剤供給手段から酸性剤、殺菌剤供給手段から殺菌剤を適宜サブ逆浸透膜装置内の被処理水に供給することができる。そして、例えば逆浸透膜に炭酸カルシウムなどのスケールが付着生成して膜性能が低下している場合には、酸性剤供給手段から酸性水（酸性剤）を供給することで、スケールを溶解させて除去することができる。また、例えば、逆浸透膜に生物が付着繁殖して膜性能が低下している場合には、殺菌剤供給手段から次亜塩素酸等の塩素系殺菌剤を供給することで、生物を死滅させて除去することができる。これにより、サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜性能をより効率的且つ経済的に回復させることが可能になる。
【００２０】
さらに、本発明の水処理システムにおいて、前記前処理装置は、前記サブ逆浸透膜装置の被処理水流通方向上流側と下流側の圧力差を計測するための差圧計測手段を備えていることが望ましい。
【００２１】
この発明においては、差圧計測手段によってサブ逆浸透膜装置の被処理水流通方向上流側と下流側の圧力差を計測することによって、サブ逆浸透膜装置の膜性能（膜性能の低下状況）を確認することができる。これにより、サブ逆浸透膜装置の逆浸透膜のメンテナンス、交換の要否を判断することができる。
【００２２】
さらに、例えば、被処理水の処理水量に応じて比例的に圧力差が大きくなる場合には、逆浸透膜に懸濁粒子が目詰まりして膜性能が低下していると判断したり、被処理水の処理水量に相関なく圧力差が大きくなる場合には、生物やスケールの付着によって膜性能が低下していると判断するなど、被処理水の種類や性状などとともに、圧力差を計測することによって、膜性能の低下要因を特定することが可能になる。これにより、特定した膜性能の低下要因に応じて、例えば逆洗手段、酸性剤供給手段、殺菌剤供給手段のいずれかを選択して、確実且つ効果的に膜性能の回復を図ることが可能になる。
【００２３】
また、本発明の水処理システムにおいて、前記前処理装置は、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁と前記第３開閉弁と前記第４開閉弁のうち、前記前処理装置に具備された開閉弁を、前記差圧計測手段の計測結果に基づいて開閉制御する制御手段を備えていることがより望ましい。
【００２４】
この発明においては、差圧計測手段の計測結果に基づいて、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁と前記第３開閉弁と前記第４開閉弁のうち、前記前処理装置に具備された開閉弁を開閉制御することで、サブ逆浸透膜装置のメンテナンスや淡水の製造を、例えば全自動、半自動で、効率的に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の水処理システムにおいては、淡水を生成するメイン逆浸透膜装置に供給する前で、海水などの被処理水を処理するための前処理装置がサブ逆浸透膜装置を備えていることにより、被処理水中に存在し、逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を、メイン逆浸透膜装置よりも前のサブ逆浸透膜装置の逆浸透膜で捕集することができる。
【００２６】
これにより、被処理水から淡水を生成するメイン逆浸透膜装置の逆浸透膜（逆浸透膜モジュール）、特に被処理水流通方向上流側に配置されたメイン逆浸透膜装置の逆浸透膜（逆浸透膜モジュール）の膜性能が早期に低下することを防止できる。そして、例えばサブ逆浸透膜装置の逆浸透膜の膜数をメイン逆浸透膜装置よりも少なくして構成することにより、被処理水の前処理の段階で前記阻害物を捕集する前処理装置のサブ逆浸透膜装置のメンテナンスや逆浸透膜の交換を行う際、従来よりもメンテナンス作業に要する時間と労力を軽減することが可能になる。
【００２７】
よって、本発明の水処理システムによれば、メイン逆浸透膜装置の膜性能を長期間維持することができるとともにメンテナンス作業を軽減でき、効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水処理システムの変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る水処理システムについて説明する。ここで、本実施形態では、本発明に係る水処理システムが、被処理水として海水を用い、この海水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で濃縮水と淡水に分離して淡水を製造するシステムであるものとして説明を行う。なお、本発明に係る被処理水は必ずしも海水に限定する必要はなく、河川水など他の被処理水を処理するために本発明を適用してもよい。
【００３０】
本実施形態の水処理システムＡは、図１に示すように、前処理装置１、２と、メイン逆浸透膜装置（メインＲＯ膜装置）３とを備えて構成されている。
【００３１】
まず、メイン逆浸透膜装置３は、複数の逆浸透膜ユニット３ａを圧力容器に収容して構成され、並列配置された複数の逆浸透膜ユニット３ａに順次、前処理装置１、２で処理した後の海水（被処理水）４を通過させて処理し、溶質濃度が高い濃縮水（濃縮塩水）５と淡水６とに分離する。また、このメイン逆浸透膜装置３の各逆浸透膜ユニット３ａは、例えば、スペーサーを挟んで複数の逆浸透膜を積層して構成されている。そして、このメイン逆浸透膜装置３には、各逆浸透膜ユニット３ａで処理した後の濃縮水５を外部に排出させるための濃縮水排出管７と、透過水の淡水６を排出させるための透過水管８が接続して設けられている。さらに、メイン逆浸透膜装置３には、前処理装置１、２で処理した海水４を給水するための被処理水給水管９が海水流通方向Ｔ上流側（被処理水流通方向上流側、原水側）に接続されている。
【００３２】
一方、本実施形態の前処理装置１、２は、メイン逆浸透膜装置３に供給する前に、予め被処理水である海水４からメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を除去するためのものである。より具体的に、前処理装置１、２は、海水４中の微粒子やコロイド、藻類や貝類などの微生物などを除去し、メイン逆浸透膜装置３の各逆浸透膜ユニット３ａの膜性能が低下する現象（ファウリング現象）を抑えるためのものであり、メイン逆浸透膜装置３の海水流通方向Ｔ上流側に設けられている。
【００３３】
そして、本実施形態の水処理システムＡでは、複数の前処理装置１、２を備えて構成されており、一つのメイン逆浸透膜装置３に対して、複数の前処理装置１、２がそれぞれ、処理した海水４を個別に供給するように、第１開閉弁１０を備えた被処理水給水管９を介してメイン逆浸透膜装置３に接続されている。
【００３４】
また、本実施形態において、各前処理装置１、２は、サブ逆浸透膜装置１１と、逆洗手段１２と、酸性剤供給手段１３と、殺菌剤供給手段１４と、還元剤供給手段１５と、差圧計測手段１６と、ｐＨ計測手段１７と、制御手段１８とを備えて構成されている。
【００３５】
サブ逆浸透膜装置１１は、メイン逆浸透膜装置３よりも逆浸透膜の膜数を少なくして構成したものであり、本実施形態では、メイン逆浸透膜装置３が、複数の逆浸透膜ユニット３ａを圧力容器に並列に収容して構成されているのに対し、サブ逆浸透膜装置１１は、メイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜ユニット３ａと同じ構成の逆浸透膜ユニット１１ａを一つ、圧力容器に収容して構成されている。そして、このサブ逆浸透膜装置１１は、原水の海水４を供給するための原水供給管２０と、サブ逆浸透膜装置１１で処理した後の海水４をメイン逆浸透膜装置３に供給するための被処理水給水管９とを接続して設けられている。
【００３６】
なお、サブ逆浸透膜装置１１は、例えばメイン逆浸透膜装置３で使用した後の逆浸透膜（逆浸透膜ユニット３ａ）を再利用して構成してもよい。また、図１には、原水供給管２０を通じて原水の海水４がそのままサブ逆浸透膜装置１１に供給されるように図示したが、本実施形態の水処理システムＡの各前処理装置１、２は、別途、カートリッジフィルター、砂ろ過器、酸化剤供給装置、還元剤供給装置を備え、これらの装置をサブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ上流側に設けて構成してもよい。
【００３７】
逆洗手段（逆洗装置）１２は、逆洗水Ｗ１を一時的に貯留する逆洗水タンクと、逆洗水タンク１２ａとサブ逆浸透膜装置１１を繋ぐ逆洗水管１２ｂとを備えて構成されている。また、逆洗水管１２ｂには電磁弁などの第２開閉弁２１が設けられ、逆洗手段１２は、第２開閉弁２１を介してサブ逆浸透膜装置１１に接続されている。さらに、このとき、逆洗手段１２は、第２開閉弁２１を開けると、逆洗水タンク１２ａ内の逆洗水Ｗ１がサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に対し、海水流通方向Ｔ下流側から上流側に向けて供給されるように構成されている。すなわち、本実施形態では、ポンプ等を用いず、第２開閉弁２１を開けると、水位差によって逆洗水タンク１２ａ内の逆洗水Ｗ１がサブ逆浸透膜装置１１に供給され、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜を正浸透方向に流通するように構成されている。また、逆洗水Ｗ１としては、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜を逆洗（逆流洗浄）することが可能であれば、水道水や地下水などの清浄水であっても、海水であっても、メイン逆浸透膜装置３で生成した濃縮水５や淡水６であってもよく、特に限定を必要としない。
【００３８】
酸性剤供給手段（酸性剤供給装置）１３は、酸性剤（酸性水）Ｗ２を一時的に貯留する酸性水タンク１３ａと、酸性水タンク１３ａとサブ逆浸透膜装置１１を繋ぐ酸性水管１３ｂと、酸性水管１３ｂを通じて酸性水Ｗ２をサブ逆浸透膜装置１１に供給するための酸性水ポンプ１３ｃとを備えて構成されている。また、酸性水管１３ｂには電磁弁などの第３開閉弁２２が設けられ、酸性剤供給手段１３は、第３開閉弁２２を介してサブ逆浸透膜装置１１に接続されている。
【００３９】
なお、酸性剤供給手段１３は、酸性水Ｗ２をサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に接触させることが可能であれば、酸性水管１３ｂを直接、サブ逆浸透膜装置１１に接続しても、酸性水管１３ｂを原水供給管２０に接続して原水の海水４に酸性水Ｗ２を供給するようにしても、酸性水管１３ｂを逆洗水管１２ｂに接続して逆洗水Ｗ１とともにサブ逆浸透膜装置１１に酸性水Ｗ２を供給するようにしてもよい。さらに、酸性剤Ｗ２は、海水４中の無機イオン、例えばカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどが析出して逆浸透膜に付着したスケールを溶解して除去するためのものである。このため、スケールを溶解させることが可能な酸性側のｐＨを備えていれば、塩酸、硫酸、硝酸など、特に酸性剤（酸性水）Ｗ２を生成するための薬剤を限定する必要はない。言い換えれば、析出するスケールに適した薬剤を用いればよい。
【００４０】
殺菌剤供給手段（殺菌剤供給装置）１４は、例えば次亜塩素酸などの塩素系の殺菌剤（殺菌水Ｗ３）を一時的に貯留する殺菌水タンク１４ａと、殺菌水タンク１４ａとサブ逆浸透膜装置１１を繋ぐ殺菌水管１４ｂと、殺菌水管１４ｂを通じて殺菌水Ｗ３をサブ逆浸透膜装置１１に供給するための殺菌水ポンプ１４ｃとを備えて構成されている。また、殺菌水管１４ｂには電磁弁などの第４開閉弁２３が設けられ、殺菌剤供給手段１４は、第４開閉弁２３を介してサブ逆浸透膜装置１１に接続されている。
【００４１】
この殺菌剤供給手段１４においても、酸性剤供給手段１３と同様、殺菌水Ｗ３をサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に接触させることが可能であれば、殺菌水管１４ｂを直接、サブ逆浸透膜装置１１に接続しても、殺菌水管１４ｂを原水供給管２０に接続して原水の海水４に殺菌水Ｗ３を供給するようにしても、殺菌水管１４ｂを逆洗水管１２ｂに接続して逆洗水Ｗ１とともにサブ逆浸透膜装置１１に殺菌水Ｗ３を供給するようにしてもよい。さらに、殺菌剤Ｗ３は、逆浸透膜に付着した微生物（生物）を死滅させて除去するためのものである。このため、逆浸透膜に付着した微生物を死滅させることが可能であれば、特に、殺菌剤（殺菌水Ｗ３）を生成するための薬剤を限定する必要はない。言い換えれば、被処理水（海水４）の性状に合わせた薬剤を用いればよい。
【００４２】
還元剤供給手段（還元剤供給装置）１５は、前段で、殺菌剤供給手段１４によって供給され、海水４中に残った塩素系の殺菌剤Ｗ３を中和処理するためのものであり、還元剤Ｗ４を供給して中和処理することによって、後段のメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜が酸化されて、膜性能が低下することを防止するためのものである。
【００４３】
そして、本実施形態の還元剤供給手段１５は、例えば重亜硫酸ソーダ（ＳＢＳ）などの還元剤Ｗ４を一時的に貯留する還元剤タンク１５ａと、還元剤タンク１５ａと被処理水給水管９を繋ぐ還元剤管１５ｂと、還元剤管１５ｂを通じて還元剤Ｗ４を被処理水給水管９内の海水４に供給するための還元剤ポンプ１５ｃと、還元剤Ｗ４を添加した海水４の酸化還元電位を計測するための酸化還元電位計とを備えて構成されている。また、還元剤管１５ｂには電磁弁などの第５開閉弁２４が設けられ、還元剤供給手段１５は、第５開閉弁２４を介して被処理水給水管９に接続されている。
【００４４】
差圧計測手段（差圧計測装置）１６は、サブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ上流側と下流側の圧力差を計測するためのものであり、２つの水圧計でサブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ上流側と下流側の圧力を検知し、圧力差を計測する。そして、差圧計測手段１６は、圧力差を計測することによって、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能の状態を確認するためのものである。
【００４５】
ｐＨ計測手段（ｐＨ計）１７は、サブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ下流側の被処理水である海水４のｐＨを計測するものであり、ｐＨを計測することによって、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能の状態を確認するためのものである。
【００４６】
制御手段（制御装置）１８は、前処理装置１、２に具備された第１開閉弁１０と第２開閉弁２１と第３開閉弁２２と第４開閉弁２３と第５開閉弁２４を、差圧計測手段１６やｐＨ計測手段１７の計測結果に基づいて開閉制御する。また、本実施形態では、この制御手段１８が、第１から第５開閉弁１０、２１、２２、２３、２４を開閉制御するとともに、差圧計測手段１６やｐＨ計測手段１７の計測結果に基づいて、酸性水ポンプ１３ｃ、殺菌水ポンプ１４ｃ、還元剤ポンプ１５ｃの駆動を制御する。なお、複数の前処理装置１、２は一つの制御手段１８で制御されている。
【００４７】
そして、上記構成からなる本実施形態の水処理システムＡにおいては、原水供給管２０を通じて、取水した海水４がサブ逆浸透膜装置１１に送られ、このサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜ユニット１１ａの逆浸透膜を通過する。
【００４８】
このとき、淡水６を生成するメイン逆浸透膜装置３に供給する前で海水４を処理する前処理装置１、２として、サブ逆浸透膜装置１１を用いることで、海水４中に存在し、逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物、すなわち、逆浸透膜を目詰まりさせる微細粒子や、逆浸透膜で繁殖して目詰まりを生じさせる微生物などの阻害物が、メイン逆浸透膜装置３よりも前のサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜で捕集される。
【００４９】
このように、従来、海水４から淡水６を生成するメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物が同じ逆浸透膜を備えるサブ逆浸透膜装置１１によって事前に除去されるため、メイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜（逆浸透膜ユニット３ａ）、特に海水流通方向Ｔ上流側に配置されたメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜（逆浸透膜ユニット３ａ）の膜性能が早期に低下することがなくなる。
【００５０】
一方、サブ逆浸透膜装置１１によって前記阻害物が捕集されるため、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能が徐々に低下してゆく。このため、ある程度膜性能が低下した段階で、メンテナンスや交換を行い、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜（逆浸透膜ユニット１１ａ）の膜性能の回復、向上を図ることが必要になる。
【００５１】
これに対し、本実施形態の水処理システムＡでは、一つのメイン逆浸透膜装置３に対して、処理した海水（被処理水）４をそれぞれ個別に供給するとともに、第１開閉弁１０を介してそれぞれメイン逆浸透膜装置３に接続して設けられた複数の前処理装置１、２を備えている。このため、ある前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１の膜性能が低下した場合には、この前処理装置１の第１開閉弁１０を閉じてメイン逆浸透膜装置３への海水４の供給を停止するとともに、他の前処理装置２の第１開閉弁１０をあけて、この他の前処理装置２のサブ逆浸透膜装置１１で処理した海水４をメイン逆浸透膜装置３に供給する。
【００５２】
これにより、膜性能が低下して、前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１のメンテナンスが必要になった場合であっても、他の前処理装置２のサブ逆浸透膜装置１１で阻害物を除去した海水４がメイン逆浸透膜装置３に供給され、継続的に淡水６の製造が行われる。このため、水処理システムＡの運転を停止することなく、膜性能が低下したサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜のメンテナンスが行える。
【００５３】
また、本実施形態では、差圧計測手段１６によってサブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ上流側と下流側の圧力差が計測され、この圧力差によって、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能の状態が監視されている。さらに、ｐＨ計測手段１７によってサブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ下流側の海水４のｐＨが計測され、このｐＨ計測値によっても、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能の状態が監視されている。
【００５４】
また、本実施形態では、前処理装置１、２が制御手段１８を備え、この制御手段１８が、前処理装置１、２の第１から第５開閉弁１０、２１、２２、２３、２４を差圧計測手段１６やｐＨ計測手段１７の計測結果に基づいて開閉制御している。さらに、制御手段１８が、差圧計測手段１６やｐＨ計測手段１７の計測結果に基づいて、酸性水ポンプ１３ｃ、殺菌水ポンプ１４ｃ、還元剤ポンプ１５ｃの駆動を制御している。
【００５５】
そして、例えば、差圧計測手段１６によって計測される圧力差が、海水４の処理水量に応じて比例的に大きくなる場合には、逆浸透膜に懸濁粒子が目詰まりして膜性能が低下していると判断できうる。また、海水４の処理水量に相関なく圧力差が大きくなる場合には、生物やスケールの付着によって膜性能が低下していると判断できうる。
【００５６】
また、これと同様に、サブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ下流側の海水４のｐＨの大小変化の傾向を捉えることによっても、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜の膜性能の低下要因が、懸濁粒子の目詰まりによるものか、生物やスケールの付着によるものかを判断することができうる。
【００５７】
このため、例えば、差圧計測手段１６の計測結果、ｐＨ計測手段１７の計測結果に基づいて、逆浸透膜に懸濁粒子が目詰まりして膜性能が低下していると判断される場合、制御手段１８は、このサブ逆浸透膜装置１１を備えている前処理装置１の第１開閉弁１０を閉じるとともに第２開閉弁２１を開けて、逆洗手段１２からサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に逆洗水Ｗ１を供給する。これにより、逆浸透膜に目詰まりした懸濁粒子が逆洗除去され、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能の回復、向上が図られる。なお、逆洗手段１２による逆洗を行うことによって、懸濁粒子だけが除去されるわけではなく、逆浸透膜の膜性能を低下させる他の阻害物の微生物やスケールも逆洗除去することが可能である。
【００５８】
一方、例えば、差圧計測手段１６の計測結果、ｐＨ計測手段１７の計測結果を季節や温度などの過去のデータに照らし合わせるなどして、逆浸透膜の膜性能が生物やスケールの付着によって低下していると判断される場合、制御手段１８は、このサブ逆浸透膜装置１１を備えている前処理装置１の第１開閉弁１０を閉じるとともに第３開閉弁２２及び／又は第４開閉弁２３を開けて、酸性剤供給手段１３、及び／又は殺菌剤供給手段１４からサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に酸性水Ｗ２及び／又は殺菌剤Ｗ３を供給する。また、殺菌剤Ｗ３を供給する場合には、第５開閉弁２４を開けて、還元剤供給手段１５から被処理水の海水４に還元剤Ｗ４を供給する。
【００５９】
そして、酸性剤供給手段１３で酸性水Ｗ２を供給した場合には、この酸性水Ｗ２によってサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に付着したスケールが除去される。また、殺菌剤供給手段１４で殺菌剤Ｗ３を供給した場合には、この殺菌剤Ｗ３によってサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に付着した生物が死滅して除去される。さらに、還元剤供給手段１５によって還元剤Ｗ４を供給することで、残った殺菌剤Ｗ３が中和処理されるため、後段のメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜が酸化して、膜性能が低下するおそれが解消できる。
【００６０】
したがって、本実施形態の水処理システムＡにおいては、淡水６を生成するメイン逆浸透膜装置３に供給する前で、海水（被処理水）４を処理するための前処理装置１、２がサブ逆浸透膜装置１１を備えていることにより、逆浸透膜を目詰まりさせる微細粒子や、逆浸透膜で繁殖して目詰まりを生じさせる微生物などの阻害物を、メイン逆浸透膜装置３よりも前のサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜で捕集することができる。すなわち、サブ逆浸透膜装置１１をろ過装置のように使用することで、逆浸透膜の膜性能を低下させる阻害物を、海水４の前処理の段階で除去することができる。
【００６１】
これにより、海水４から淡水６を生成するメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜、特に海水流通方向Ｔ上流側に配置されたメイン逆浸透膜装置３の逆浸透膜の膜性能が早期に低下することを防止できる。そして、本実施形態のように、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜の膜数をメイン逆浸透膜装置３よりも少なくして構成することにより、海水４の前処理の段階で阻害物を捕集する前処理装置１、２のサブ逆浸透膜装置１１のメンテナンスや逆浸透膜の交換を行う際、従来よりもメンテナンス作業に要する時間と労力を軽減することが可能になる。
【００６２】
よって、本実施形態の水処理システムＡによれば、メイン逆浸透膜装置３の膜性能を長期間維持することができるとともにメンテナンス作業を軽減でき、効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能になる。
【００６３】
また、本実施形態の水処理システムＡにおいては、複数の前処理装置１、２が設けられ、サブ逆浸透膜装置１１を備えた各前処理装置１、２が第１開閉弁１０を介して一つのメイン逆浸透膜装置３に接続されているため、ある前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１の膜性能が低下した場合に、この前処理装置１の第１開閉弁１０を閉じてメイン逆浸透膜装置３への海水４の供給を停止するとともに、他の前処理装置２の第１開閉弁１０をあけて、この他の前処理装置２のサブ逆浸透膜装置１１で処理した海水４をメイン逆浸透膜装置３に供給することができる。
【００６４】
これにより、膜性能が低下して、前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１のメンテナンスが必要になった場合であっても、他の前処理装置２のサブ逆浸透膜装置１１で阻害物を除去した海水４をメイン逆浸透膜装置３に供給することができるため、水処理システムＡの運転を停止する必要がなく、さらに効率的且つ経済的に淡水６を製造することが可能になる。
【００６５】
さらに、本実施形態の水処理システムＡにおいては、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜の膜性能が低下した際に、第２開閉弁２１を開けて逆洗手段１２からサブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に、海水流通方向Ｔ下流側から上流側に向けて（正浸透方向に）逆洗水Ｗ１を供給することによって、例えば逆浸透膜に目詰まりした懸濁粒子など、逆浸透膜の膜性能を低下させている阻害物を逆洗除去することができる。また、このとき、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜に対し、逆洗水Ｗ１を正浸透させることで逆洗するため、ポンプなどを用いることなく、水位差等を利用して逆浸透膜の逆洗を行うことも可能である。これにより、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜の膜性能を効率的且つ経済的に回復させることが可能になる。
【００６６】
また、本実施形態の水処理システムＡにおいては、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜の膜性能が低下した際に、第３開閉弁２２や第４開閉弁２３を選択的に開けることで、酸性剤供給手段１３から酸性剤Ｗ２、殺菌剤供給手段１４から殺菌剤Ｗ３を適宜サブ逆浸透膜装置１１内の海水４に供給することができる。そして、例えば逆浸透膜に炭酸カルシウムなどのスケールが付着生成して膜性能が低下している場合には、酸性剤供給手段１３から酸性水（酸性剤）Ｗ２を供給することで、スケールを溶解させて除去することができる。また、例えば、逆浸透膜に生物が付着繁殖して膜性能が低下している場合には、殺菌剤供給手段１４から次亜塩素酸等の塩素系殺菌剤Ｗ３を供給することで、生物を死滅させて除去することができる。これにより、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜の膜性能をより効率的且つ経済的に回復させることが可能になる。
【００６７】
さらに、本実施形態の水処理システムＡにおいては、差圧計測手段１６によってサブ逆浸透膜装置１１の海水流通方向Ｔ上流側と下流側の圧力差を計測することによって、サブ逆浸透膜装置１１の膜性能（膜性能の低下状況）を確認することができる。これにより、サブ逆浸透膜装置１１の逆浸透膜のメンテナンス、交換の要否を判断することができる。
【００６８】
さらに、例えば、海水４の処理水量に応じて比例的に圧力差が大きくなる場合には、逆浸透膜に懸濁粒子が目詰まりして膜性能が低下していると判断したり、海水４の処理水量に相関なく圧力差が大きくなる場合には、生物やスケールの付着によって膜性能が低下していると判断するなど、被処理水の種類や性状などとともに、圧力差を計測することによって、膜性能の低下要因を特定することが可能になる。これにより、特定した膜性能の低下要因に応じて、例えば逆洗手段１２、酸性剤供給手段１３、殺菌剤供給手段１４のいずれかを選択して、確実且つ効果的に膜性能の回復を図ることが可能になる。
【００６９】
また、本実施形態の水処理システムＡにおいては、差圧計測手段１６やｐＨ計測手段１７の計測結果に基づいて、第１開閉弁１０と第２開閉弁２１と第３開閉弁２２と第４開閉弁２３と第５開閉弁２４を開閉制御することで、サブ逆浸透膜装置１１のメンテナンスや淡水６の製造を、例えば全自動、半自動で、効率的に行うことが可能になる。
【００７０】
以上、本発明に係る水処理システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７１】
例えば、本実施形態では、水処理システムＡが、一つのメイン逆浸透膜装置３に対して、処理した海水（被処理水）４をそれぞれ個別に供給するとともに、第１開閉弁１０を介してそれぞれメイン逆浸透膜装置３に接続して設けられた複数の前処理装置１、２を備えているものとし、この構成によって、ある前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１の膜性能が低下し、メンテナンスや交換が必要になったとき、他の前処理装置２で処理した海水４をメイン逆浸透膜装置３に供給することで、水処理システムＡの運転を停止することなく、効率的に淡水６を製造できると説明した。
【００７２】
これに対し、本発明に係る水処理システムＡにおいては、必ずしも複数の前処理装置１、２を備えることに限定しなくてもよく、図２に示すように、一つの前処理装置１を備えて構成してもよい。そして、この場合には、例えば、前処理装置１（サブ逆浸透膜装置１１）で処理した海水４を一時的に溜める貯留タンク２５と、貯留タンク２５からメイン逆浸透膜装置３に海水４を送る送水ポンプ２６を備えて構成することが望ましい。すなわち、前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１で処理した海水４を一時的に貯留タンク２５に溜め、送水ポンプ２６によって貯留タンク２５からメイン逆浸透膜装置３に送ることで、淡水６を製造することができる。このため、一つの前処理装置１のサブ逆浸透膜装置１１の膜性能が低下してメンテナンスや交換が必要になった場合であっても、貯留タンク２５に溜めた海水４を用いて淡水６の製造を継続することができ、複数の前処理装置１、２を備えた本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１      前処理装置
２      前処理装置
３      メイン逆浸透膜装置
３ａ    逆浸透膜ユニット
４      海水（被処理水）
５      濃縮水
６      淡水
７      濃縮水排出管
８      透過水管
９      被処理水給水管
１０    第１開閉弁
１１    サブ逆浸透膜装置
１１ａ  逆浸透膜ユニット
１２    逆洗手段
１２ａ  逆洗水タンク
１２ｂ  逆洗水管
１３    酸性剤供給手段
１３ａ  酸性水タンク
１３ｂ  酸性水管
１３ｃ  酸性水ポンプ
１４    殺菌剤供給手段
１４ａ  殺菌水タンク
１４ｂ  殺菌水管
１４ｃ  殺菌水ポンプ
１５    還元剤供給手段
１５ａ  還元剤タンク
１５ｂ  還元剤管
１５ｃ  還元剤ポンプ
１６    差圧計測手段
１７    ｐＨ計測手段
１８    制御手段
２０    原水供給管
２１    第２開閉弁
２２    第３開閉弁
２３    第４開閉弁
２４    第５開閉弁
２５    貯留タンク
２６    送水ポンプ
Ａ      水処理システム
Ｔ      被処理水流通方向
Ｗ１    逆洗水
Ｗ２    酸性水（酸性剤）
Ｗ３    殺菌水（殺菌剤）
Ｗ４    還元剤
【図１】
2014161795.tif 000003
【図２】
2014161795.tif 000004