(57)【要約】【課題】  水処理システムにおいて、分離膜間に配置されるスペーサの影響をも考慮して、早期にファウリングを検出可能とする。【解決手段】  水処理システム１は、原水を前処理する前処理部２０と、前処理部で前処理された原水から分離膜を用いて被分離物質を分離する分離膜ユニット３２を有する脱塩部３０と、前処理部と脱塩部との間に配置したモニタ部２５を備える。モニタ部は、バイパス配管ＰＢに設けられ少なくとも１面が透明または半透明の密閉容器で構成されたモニタ手段２５ｂと、容器内を流動する原水を透明または半透明な面から可視化する撮像手段２５ｄとを有する。容器内に、分離膜ユニットが有する分離膜２５３および分離膜ユニットにおいて多層に配置される分離膜間を離間するスペーサを模擬したファウリング形成材２５１を重ねて配置した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を前処理する前処理部と、この前処理部で前処理された原水から分離膜を用いて被分離物質を分離する分離膜ユニットを有する脱塩部と、前記前処理部と前記脱塩部との間にモニタ部を備え、前記分離膜ユニットは、多層に配置される分離膜と該分離膜間を離間するスペーサとがスパイラル状に巻かれて形成されたＲＯ膜エレメントを有し、前記モニタ部は、前記前処理部と前記脱塩部を接続する配管のバイパス配管に設けられ少なくとも１面が透明または半透明の密閉容器で構成されたモニタ手段と、この容器内を流動する原水を前記透明または半透明な面から可視化する撮像手段とを有し、前記容器内に、前記分離膜および前記スペーサを模擬したファウリング形成材を配置しており、前記撮像手段は前記ファウリング形成材を流動する原水を前記透明または半透明な面から撮像可能とし、前記モニタ手段は、前記脱塩部よりもファウリングを生じやすい構成としたことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記モニタ手段の前記ファウリング形成材は、所定の間隔をおいてドットを形成した繊維をＲＯ膜供給水の流れと直交方向に並べられ、隣り合った繊維のドットの位置が千鳥配置となっていることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項３】
前記モニタ手段の前記ファウリング形成材は、縦糸と横糸を交互に織り込んでメッシュ状に形成されており、該メッシュの間隔が前記ＲＯ膜エレメントのスペーサのメッシュ間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項４】
前記モニタ手段の前記ファウリング形成材は、多数の球状の突起を有していることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項５】
前記モニタ手段の通水抵抗は、前記分離膜ユニットの通水抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項６】
前記モニタ手段のファウリング形成材の膜面の線流速は、前記分離膜ユニットのＲＯ膜エレメントの膜面の線流速よりも大きいことを特徴とする請求項５記載の水処理システム。
【請求項７】
前記前処理部は、原水に含まれる細菌を殺菌する殺菌剤注入部と原水に含まれる被処理物質を凝集させる凝集剤注入部とを有する薬注システムと限外ろ過膜ユニットを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水処理システム。
【請求項８】
前記モニタ手段は、少なくとも一方が透明または半透明の２枚の平行に配置された平板間に形成される空間の反撮像側に前記分離膜を撮像側に前記ファウリング形成材を配置して構成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の水処理システム。
【請求項９】
前記ファウリング形成材は、ポリエチレンもしくはポリプロピレンで形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記分離膜が逆浸透膜であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の水処理システム。
【請求項１１】
原水から分離膜を用いて被分離物質を分離する分離膜ユニットを有する水処理システムにおいて分離膜ユニット内に被分離物質が吸着して発生するファウリングによる閉塞を防止する水処理システムの水処理方法であって、前記分離膜ユニットの上流側で原水をバイパスさせ、前記分離膜ユニットが有する分離膜およびスペーサよりもファウリングを生じやすい構成としたファウリング形成材を内蔵したモニタ手段内をバイパスした原水を流動させ、前記ファウリング形成材を流動する原水を撮像手段で撮像してファウリングの発生を予測することを特徴とする水処理システムの水処理方法。
【請求項１２】
前記ファウリング形成材が着色するか、または前記ファウリング形成材に吸着した吸着物の撮像面積の前記撮像手段が撮像した面積中に占める割合が所定値を超えたときに前記ファウリングが発生したものとして、水処理システムを洗浄または薬剤注入、限外ろ過膜の運転条件変更の少なくともいずれかを実施することを特徴とする請求項１１に記載の水処理システムの水処理方法。
【請求項１３】
前記水処理システムが海水淡水化システムであることを特徴とする請求項１１に記載の水処理システムの水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を浄化する水処理システムおよびその水処理方法に係り、特にＲＯ膜を用いて水を浄化する場合に好適な水処理システムおよびその水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水や排水などの原水を浄化する水処理システムでは、分離膜の目詰まり（ファウリング）の防止が運転上の重要な課題となっている。そのため、ファウリングを引き起こす原因物質が原水や前処理水（分離膜への供給水）にどの程度含まれるかを水質評価して、前処理を制御している。この様な水処理方法の例が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の逆浸透膜ろ過プラントでは、原水取水部、前処理部、逆浸透膜モジュールを有した逆浸透膜ろ過部をこの順に有する逆浸透膜ろ過プラントの運転方法にあたり、逆浸透膜ろ過部内の逆浸透膜供給水および／または逆浸透膜非透過水を逆浸透膜ろ過部の逆浸透膜モジュール内の非透過水線速度と同等の線速度で流水させる条件下に、バイオフィルム形成基材を配しておき、バイオフィルム形成基材状のバイオフィルム量を１日〜６カ月に１回の頻度で評価し、その評価結果に基づいて、ブラントの運転方法を制御している。特に、バイオフィルム形成基材として、逆浸透膜ろ過プラントで使用されている逆浸透膜を使用している。
【０００４】
特許文献２には、通水器と、該通水器の水中に配置されたバイオフィルムを形成可能な透明な面を有する基材を複数配置したバイオフィルム形成部と、通水器に水を供給可能な接続部と、該通水器の水を排出可能な流出部とを有して構成することにより、プロセスの状態をシンプルかつ安価な装置構成で感度及び精度良く、すぐに、いつでも定量評価することが可能なバイオファウリング発生リスク評価装置が記載されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、ファウリングの予測および制御のための道具としてのファウリングシミュレータが開示されている。この文献に記載のシミュレータは、スパイラルＲＯ（reverse osmosis）膜と同一の膜であって、同様の大きさおよび流動状況を示す膜と、サイトグラスとを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０３８５７５号公報
【特許文献２】特開２００８−１０７３３０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J. S. Vrouwenvelder, et. al., Journal of Membrane Science, vol. 281, pp. 316-324, 15 Sept., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ファウリングとは、狭義には分離膜の閉塞などによる膜間差圧の上昇を指す。一方本発明で扱う水処理システムに用いられる分離膜では、少ない体積の膜エレメントの内部に多くの膜を収納する必要上、中空糸やスパイラルという構成を採用し、膜と膜の間の流路が狭くなっている。そのため、分離膜上に堆積した堆積物などにより流路が閉塞して通水抵抗が高くなる。この流路の閉塞を、広義のファウリングとして、以下説明する。
【０００９】
上記特許文献１に記載の逆浸透膜ろ過プラントでは、分離膜である逆浸透膜に流入する原水や前処理水により分離膜が閉塞することに着目し、逆浸透膜ろ過部に主流から分岐した分岐配管を設け、この配管にバイオフィルム形成基材を収容した通水容器を介在させている。そして、この通水容器からバイオフィルム基材の一部を１日〜６カ月の間隔で取り出し、表面のバイオフィルム量を測定している。
【００１０】
しかしながらこの特許文献１に記載のものでは、評価のためには通水容器回路の原水または前処理水の流動を停止し、評価装置を分化する必要があり、処理工数が増大する。さらに離膜による流路閉塞のみを考慮しているので、分離膜間に介装されるスペーサに起因するファウリングについては十分には考慮されていない。しかもこの評価方法では通水抵抗を検出しておらず、通水抵抗の変化からファウリングの形成を発見するという、より評価が容易な現場的な対処方法に対応できない。
【００１１】
特許文献２には、主管路の分岐管に膜プロセス用モニタリング装置の接続部を接続することが記載されている。しかし、このように分岐管にモニタリング装置を接続したとしても、分岐管の条件が主管路と同様の条件であればファウリングの形成速度は主管路と同等となるため、主管路よりも早期にファウリングを検出することはできない。また、特許文献２におけるバイオフィルム形成部は平面状であり、スパイラル状の場合に分離膜間に介装されるスペーサに起因して発生するファウリングについては考慮されていない。
【００１２】
非特許文献１に記載のファウリングシミュレーション装置においては、流路を実際の膜エレメントに近似して構成しており、閉塞による通水抵抗を検出することが可能になっているが、膜間差圧の上昇によりファウリングをモニタしているため、ファウリングの発生に起因する膜間差圧が生じるまでファウリングの発生を検知することができない。
【００１３】
本発明は上記従来技術に鑑みなされたものであり、その目的は、水処理システムにおいて、スパイラル構成の分離膜間に配置されるスペーサの影響をも考慮して、早期にファウリングを検出可能とすることにある。また、ファウリングの検出を、水処理システムを分解または停止することなく実施できるようにすることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明の特徴は、水処理システムが、原水を前処理する前処理部と、この前処理部で前処理された原水から分離膜を用いて被分離物質を分離する分離膜ユニットを有する脱塩部と、前記前処理部と前記脱塩部との間にモニタ部を備え、前記分離膜ユニットは、多層に配置される分離膜と該分離膜間を離間するスペーサとがスパイラル状に巻かれて形成されたＲＯ膜エレメントを有し、前記モニタ部は、前記前処理部と前記脱塩部を接続する配管のバイパス配管に設けられ少なくとも１面が透明または半透明の密閉容器で構成されたモニタ手段と、この容器内を流動する原水を前記透明または半透明な面から可視化する撮像手段とを有し、前記容器内に、前記分離膜および前記スペーサを模擬したファウリング形成材を配置しており、前記撮像手段は前記ファウリング形成材を流動する原水を前記透明または半透明な面から撮像可能とし、前記モニタ手段は、前記脱塩部よりもファウリングを生じやすい構成としたことにある。
【００１５】
また、原水から分離膜を用いて被分離物質を分離する分離膜ユニットを有する水処理システムにおいて分離膜ユニット内に被分離物質が吸着して発生するファウリングによる閉塞を防止する水処理システムの水処理方法が、前記分離膜ユニットの上流側で原水をバイパスさせ、前記分離膜ユニットが有する分離膜およびスペーサよりもファウリングを生じやすい構成としたファウリング形成材を内蔵したモニタ手段内をバイパスした原水を流動させ、前記ファウリング形成材を流動する原水を撮像手段で撮像してファウリングの発生を予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スペーサに起因するものも含め、ファウリングを早期に検出することが可能になる。また、水処理システムを分解または停止することなく監視できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る海水淡水化システムの一実施例のシステム図である。
【図２】図１に示した海水淡水化システムが備えるエレメントの一部分解斜視図及び側面図、部分詳細断面図である。
【図３】図１に示した海水淡水化システムが備えるモニタ部の縦断面図及び上面図である。
【図４】図１に示した海水淡水化システムが備えるスペーサの一実施例の模式図である。
【図５】スペーサの他の実施例の模式図である。
【図６】スペーサのさらに他の実施例の模式図であり、上面図及びモニタ部に組み込んだ状態を示す縦断面図である。
【図７】通水抵抗の圧力変化とファウリング発生の関係を説明するためのグラフである。
【図８】ファウリングの制御のための海水淡水化システム運転方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る水処理システムを、添付の図面を用いて詳細に説明する。水処理システムでは、原水または前処理水から被分離物質を除去するが、この被分離物質の除去には、多く分離膜を使用する。分離膜を使用する水処理システムでは、分離膜として、精密ろ過膜や限外ろ過膜、逆浸透膜（ＲＯ膜）、ナノフィルタ膜（ＮＦ膜）、イオン交換膜などが使用される。この中で逆浸透膜（ＲＯ膜）は、海水淡水化に適しており多用されている。そこで、以下の説明では、エレメント構造を有するＲＯ膜を用いた海水淡水システムを例として説明する。
【００１９】
なお、本発明は、以下に詳述するスペーサと分離膜が接触する構造であればよく、分離膜はＲＯ膜に限るものではない。つまり、ＮＦ膜やイオン交換膜などを分離膜に用いてもよく、また水処理システムも海水淡水化システムだけではなく、地下水、河川水、排水等を浄化して再利用水を生成する再利用水製造システム、および純水や超純水を生成する純水・超純水製造システム等であってもよい。
【００２０】
図１は、水処理システムとしての海水淡水化システム１の一実施例を示す、システム図である。海水淡水化システム１では、海水に含まれる、塩分や有機物、微生物、菌類、ホウ素、懸濁物質となる固形浮遊物などを被分離物質として除去して淡水化する。そのため、主要部として、海水取水部１０および前処理部２０、脱塩部３０が上流側から順に配置されている。なお、以下の記載においては、微生物は菌類も含む。
【００２１】
海水淡水化システム１の最も上流側に位置する海水取水部１０は、海水をこの海水淡水化システム１に取り入れる取水管１１と、海水を汲み上げる取水ポンプ１２と、汲み上げた海水を貯留する原水タンク１３とを有している。
【００２２】
ここで、取水管１１はその先端部を海中に投入して原水となる海水を取水する構造でもよく、沖まで延ばして深層水を原水として取水する構造でもよい。また、海底に埋設して海底砂でろ過した後に海水（原水）を取水する構造でもよい。取水管１１内で微生物や藻類、貝類等が増殖して取水管１１が閉塞するのを防止するため、これらの生物の増殖を防止する薬品（殺菌剤等）を取水管１１内に注入するようにしてもよい。取水ポンプ１２は、図１に示すように陸上に設置されてもよく、海中に設置されてもよい。
【００２３】
海水取水部１０が取水した海水を処理する前処理部２０は、砂ろ過槽２１と送水ポンプ２２ａと限外ろ過膜ユニット２２と供給水タンク２３を有している。砂ろ過槽２１では、槽内部に所定量だけ砂が内蔵されており、被分離物質となる懸濁成分（有機物）を分離する。限外ろ過膜ユニット２２は、微生物等をろ過する限外ろ過膜を有している。送水ポンプ２２ａは、限外ろ過膜ユニット２２に砂ろ過槽２１からろ過水を送給する。供給水タンク２３は、下流側の脱塩部３０が有するＲＯ膜ユニット３２に供給する原水を一時的に貯留する。
【００２４】
前処理部２０では、生きている微生物を殺菌したり、その他の有機物を除去する前処理工程を実行する。そのため、前処理部２０は、複数種類の薬品を原水に注入する薬注システム２４を備えている。薬注システム２４は原水に注入する薬品の種類ごとに設けられており、各々薬品貯留用のタンクと送液ポンプとを有している。図１に示した海水淡水化システム１の例では、薬注システム２４は、殺菌剤注入部２４ａとｐＨ調整剤注入部２４ｂと凝集剤注入部２４ｃと中和還元剤注入部２４ｄとを有している。
【００２５】
殺菌剤注入部２４ａは、殺菌剤の貯留タンク２４ａ１と送液ポンプ２４ａ２とを有し、微生物を殺菌する殺菌剤を、配管２４ａ３、２４ａ４を介して原水の取水管１１または砂ろ過槽２１の上流側に注入する。なお配管２４ａ３、２４ａ４の途中にはそれぞれ調節バルブＶＬ１１、ＶＬ１２が設けられている。なお、原水の取水管１１に殺菌剤を注入する配管２４ａ３は、海水の汚れの程度によっては省略することも可能である。
【００２６】
この殺菌剤注入部２４ａからは、微生物を殺菌する殺菌剤として、次亜塩素酸や塩素などが原水に注入される。殺菌剤注入部２４ａからは殺菌剤が間歇注入されるが、殺菌剤の注入間隔や濃度により、原水における微生物の死滅率や生存率が変化する。そこで、殺菌剤の注入量や注入間隔を、調節バルブＶＬ１を用いて制御する。
【００２７】
なお、殺菌剤として注入される次亜塩素酸や塩素は、脱塩部３０のＲＯ膜ユニット３２に備わるＲＯ膜の膜機能を低下させる。そのため後述するように、原水がＲＯ膜ユニット３２に送水される前に還元するとともに、殺菌剤の過剰な注入を回避する。
【００２８】
ｐＨ調整剤注入部２４ｂは、ｐＨ調整剤の貯留タンク２４ｂ１と送液ポンプ２４ｂ２とを有し、多価イオンによるスケール防止や凝集の効率向上のために、配管２４ｂ３を介して、ｐＨ調整剤を砂ろ過槽２１の上流側に注入する。配管２４ｂ３の途中には、調節バルブＶＬ２が設けられている。
【００２９】
多価イオンによるスケールの発生を防止し、かつ、凝集効率を向上させるため、海水淡水化システム１で処理される原水は、酸性（ｐＨ３〜５）に調整されることが好ましい。そこで、ｐＨ調整剤注入部２４ｂから、硫酸などのｐＨ調整剤を原水に注入して好適なｐＨに調整する。ｐＨ調整剤の注入量は、調節バルブＶＬ２で制御される。
【００３０】
凝集剤注入部２４ｃは、凝集剤の貯留タンク２４ｃ１と送液ポンプ２４ｃ２とを有しており、砂ろ過槽２１で効率よく被分離物質となる懸濁成分（有機物）を取り除くために、配管２４ｃ３を介して、凝集剤を砂ろ過槽２１の上流側に注入する。配管２４ｃ３の途中には、調節バルブＶＬ３が設けられている。
【００３１】
凝集剤注入部２４ｃから、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムや塩化第２鉄などが原水に注入される。原水に含まれる懸濁成分（有機物）のフロックは、凝集剤によって成長が促進される。凝集剤を注入すると、懸濁成分の０．１μｍ以上の微粒子が１μｍ以上のフロックに成長しやすくなり、砂ろ過槽２１における懸濁成分除去の効率が向上する。
【００３２】
凝集剤の注入量が少な過ぎる場合にはフロックの成長が不十分となり、被分離物質である懸濁成分（有機物）が砂ろ過槽２１を通り抜けることがある。逆に、凝集剤の注入量が過剰であると、フロックの成長に使用されない余剰分の凝集剤が、脱塩部３０のＲＯ膜ユニット３２が有するＲＯ膜の負荷となる。そこで、凝集剤の注入量を、調節バルブＶＬ３を用いて制御する。
【００３３】
中和還元剤注入部２４ｄは、中和還元剤の貯留タンク２４ｄ１と送液ポンプ２４ｄ２とを有し、中和剤や還元剤を、配管２４ｄ３を介して限外ろ過膜ユニット２２の下流側であって供給水タンク２３の上流側に注入する。配管２４ｄ３の途中には、調整バルブＶＬ４が設けられている。中和還元剤注入部２４ｄでは、ｐＨ３〜５の酸性に調節されている原水を中和するための中和剤や、主に殺菌剤を還元するための還元剤を原水に注入する。これら中和剤や還元剤の注入量を、調節バルブＶＬ４を用いて制御する。
【００３４】
ここで、本発明の特徴的構成として、中和された原水がＲＯ膜ユニット３２を流通する際に発生するファウリングをモニタするモニタ部２５を、前処理部２０の最下流部の供給水タンク２３と脱塩部３０との間に設けている。すなわち、供給水タンク２３の直下流には保安フィルタ２３ｂが設けられている。前処理部２０で取り除かれなかった被分離物質、および保安フィルタ２３ｂに流入するまでに微小な有機物が再凝集して形成された被分離物質、配管から剥離した有機物等であって数μｍの大きさの被分離物質は、この保安フィルタ２３ｂで除去される。なお、１μｍ以上の大きな被分離物質は、前処理部２０で取り除かれる。
【００３５】
保安フィルタ２３ｂから流出する原水は、主配管ＰＭと分岐配管ＰＢとに分流して流れる。大部分の原水は主配管ＰＬから脱塩部３０に流入する。残りの原水は、分岐配管ＰＢに設けられたポンプ２５ａにより、モニタ手段２５ｂに送られる。この分解配管ＰＢを流れる原水の流量は、分解配管ＰＢに設けた圧力計２６ａ及び流量計２６ｂの出力に基づいて、分岐配管に介在させた調節バルブ２５ｃを制御して、決定される。モニタ手段２５ｂは詳細を後述するように可視化されており、モニタ手段２５ｂに近接して撮像カメラ２５ｄが配置されている。モニタ手段２５ｂを通過した原水は、主配管ＰＭ内の流れと混合して下流側の脱塩部３０に送られる。
【００３６】
脱塩部３０は、高圧ポンプ３１とＲＯ膜ユニット３２と淡水タンク３３を有する主ラインＬＭ、およびＲＯ膜ユニット３２とエネルギ回収装置３４と濃縮水タンク３５を有する副ラインＬＳを備える。主ラインＬＭに配置した高圧ポンプ３１は、ＲＯ膜ユニット３２における流路抵抗に打ち勝って原水を流すのに必要な圧力を得るものである。
【００３７】
ＲＯ膜ユニット３２はＲＯ膜を有しており、ＲＯ膜表面には半透膜が用いられている。半透膜は、水分子および被分離物質と膜の相互作用の違いにより水分子のみを透過させる膜であり、酢酸セルロース系膜と芳香族ポリアミド系膜が使用される。このうち、芳香族ポリアミド系を使用したＲＯ膜は、水分子の透過性や電解質除去性能が高いので工業用の半透膜として広く用いられている。
【００３８】
ポリアミド系のＲＯ膜を、中心軸周りに複数層巻回して膜エレメントとして形成したものを、スパイラル型エレメントと呼んでいる。商用のスパイラル型エレメントは各社で規格化されており、直径が４インチ（約１０ｃｍ）、８インチ（約２０ｃｍ）、１６インチ（約４０ｃｍ）で、長さが１ｍ程度の円筒形に形成されている。複数、例えば６本のエレメントをベッセルと称する耐圧容器内に直列に並べ、複数、例えば２０個のベッセルをマトリクス状に組み上げてＲＯ膜ユニット３２を構成する。淡水タンク３３は、ＲＯ膜ユニット３２で被分離物質が除去された原水を、淡水として貯水する。
【００３９】
副ラインＬＳを構成するエネルギ回収装置３４は、例えば、濃縮水タンク３５に貯水された高圧の濃縮水（高圧水）が排水されるときのエネルギで回転するタービン及びこのタービンに接続された発電機で構成される。濃縮水は、高圧ポンプ３１で加圧されており、被分離物質を含んでいる。エネルギ回収装置３４で発電した電力は、高圧ポンプ３１等の駆動電力として利用される。また、他の方法として、高圧の濃縮水が排水されるときのエネルギで回転するタービンの軸方向の反対側の端部にもタービンを持ち、低圧の供給水の一部を供給して加圧する方法もある（図示せず）。濃縮水タンク３５は、ＲＯ膜ユニット３２のＲＯ膜を透過しなかった原水である濃縮水を貯水するためのタンクである。
【００４０】
このように構成した海水淡水化システムの動作について、以下に詳述する。海水淡水化システム１では、海水取水部１０の取水ポンプ１２が取水管１１を介し海水（原水）を海から取水する。取水された原水は、原水タンク１３に一時貯水され、原水に含まれる被分離物質の一部が原水タンク１３内で沈殿除去されて前処理部２０に送水される。
【００４１】
前処理部２０では、殺菌剤注入部２４ａから原水に殺菌剤を注入し、ｐＨ調整剤注入部２４ｂからｐＨ調整剤を原水に注入し、凝集剤注入部２４ｃから原水に凝集剤を注入する。これらの薬剤が注入された原水は、砂ろ過槽２１に導かれる。主に凝集剤により１μｍ以上に成長した原水内の被分離物質（有機物）のフロックは、砂ろ過槽２１でろ過されて除去される。砂ろ過槽２１を透過した原水は、送水ポンプ２２ａにより限外ろ過膜モジュール２２に送水される。
【００４２】
限外ろ過膜モジュール２２では、砂ろ過槽２１でろ過された被分離物質よりもさらに細かい０．０５μｍ以上の粒子状の被分離物質や分子量が数千の高分子、細菌などが、原水から分離除去される。原水に含まれる細菌などの微生物は、限外ろ過膜モジュール２２によりほぼ１００％除去される。
【００４３】
その際原水は、送水ポンプ２２ａにより０．１〜０．５ＭＰａ程度まで加圧されて、限外ろ過膜モジュール２２に送水される。限外ろ過膜モジュール２２に送水される原水は、高圧であるほど限外ろ過膜モジュール２２を透過する速度が高くなる。しかしながら、原水の圧力が高くなるほど、被分離物質を原水から分離する性能（分離性能）は低下する。
【００４４】
限外ろ過膜モジュール２２を透過した原水に、中和還元剤注入部２４ｄから中和剤と還元剤を注入する。ｐＨ調整剤で酸性に調整された原水は中和剤により中和される。それとともに、注入された殺菌剤を還元する。このように中和・還元された原水は、ＲＯ膜供給水タンク２３に貯水される。
【００４５】
ＲＯ膜供給水タンク２３に貯水された原水は、高圧ポンプ３１でＲＯ膜ユニット３２に圧送され、ＲＯ膜ユニット３２でろ過される。ＲＯ膜ユニット３２で被分離物質が除去された原水は、淡水タンク３３に貯水される。一方、ＲＯ膜ユニット３２のＲＯ膜を透過しない原水は、被分離物質を含む濃縮水となって濃縮水タンク３５に貯水される。
【００４６】
なお、濃縮水タンク３５に貯水された濃縮水を、例えば海に戻す排水系を備えるようにしてもよい。その場合、排水系は、塩分濃度を低下させる処理や、塩分および化学薬品の原料となりうる物質を分離する処理を実行する必要がある。
【００４７】
ところで、ＲＯ膜ユニット３２が備えるＲＯ膜は半透膜であり、水分子のみを透過する分離膜として作用する。この分離膜で目詰まり（ファウリング）が発生すると、被分離物質を原水から分離する分離性能や処理能力が低下する。具体的には、複数の膜エレメントを円筒状の容器（ベッセル）収容し、複数の容器をマトリックス状に組み上げて構成した膜ユニットの運転において、ファウリングが発生すると、透過水量が一定の運転では圧力が上昇し、圧力が一定の運転では透過水量が低下する。
【００４８】
この不具合を回避するために、海水淡水化システムを含む水処理システムでは、分離膜の目詰まりを防止するために、ファウリングの原因物質となりうる被分離物質を事前に除去する前処理工程を処理工程に組み込んでいる。また万一、ファウリングが発生した場合には、分離膜の孔径や強度に応じて洗浄方法を変え、ファウリング原因物質を膜エレメント内から排出して、膜ユニットを保守している。
【００４９】
次に、図１に示した海水淡水化システム１で、ＲＯ膜として用いているスパイラル構造の膜エレメント３２０の詳細を、図２を用いて説明する。図２(ａ)は、本発明に係る膜エレメント３２０の一実施例の斜視図であり、一部を切り開いて示した図である。図２(ｂ)は膜エレメント３２０の右側の側面図であり、図２(ｃ)は膜エレメント３２０の一部を断面で示した図である。
【００５０】
このスパイラル構造の膜エレメント３２０では、クロスフローろ過を実現している。クロスフローろ過では、供給水７９は分離膜３２１の表面に平行に流れ、一部が分離膜３２１を透過し、残りは分離膜３２１の表面に沿って流れ膜エレメント３２０から排出される。膜を透過して流出する流れは透過水８４であり、膜表面に沿って流れて流出する流れは濃縮水８５である。
【００５１】
膜エレメント３２０の中心部には中空の中心パイプ３２５が設けられている。複数の分離膜３２１は、２枚１組で積層され、一端側が中心パイプ３２５に接着されている。この複数槽の分離膜３２１を、中心パイプ３２５の周りに巻き付けることにより、分離膜３２１のスパイラル形状が形成される。分離膜３２１のスパイラルの外側の端部３２４は、２枚１組とした分離膜３２１同士を封止して、袋状に形成されている。すなわち、図２(ｂ)に示すように、１組の分離膜７１、７２の外側端部は、封止部７３により袋状に形成される。
【００５２】
外側端部を封止して袋状に形成された分離膜３２１の中心パイプ３２５側は、中心パイプ３２５内の中空の水路に連通している。これにより、分離膜３２１の袋の内部の水が中心パイプ３２５に集められる。分離膜３２１の隣り合う袋間には、詳細を後述するスペーサ３２２が配置されている。分離膜３２１の袋の内側には、分離膜３２１の袋内に流入した透過水を整流するためのメッシュ３２３が配置されている。分離膜３２１の袋は、スペーサ３２２、メッシュ３２３とともに積層されて、中心パイプ３２５の周囲にスパイラル状に巻きつけられる。スパイラル状に巻き付けられた分離膜３２１は、耐圧性の樹脂製の円筒状外筒３２６内に収容されて、膜エレメント３２０を構成する。
【００５３】
このように構成した膜エレメント３２０を用いたＲＯ膜ユニット３２では、膜エレメント３２０の内部に流入した被処理水８０は分離膜３２１の表面をクロスフローする。そして、分離膜３２１を透過して被分離物質をほとんど含まない透過水と、被分離物質が濃縮された濃縮水に分離されて、膜エレメント３２０の外に流出する。
【００５４】
より具体的には図２に示すように、分離膜３２１に供給される被処理水７９は、円筒形の逆浸透膜のエレメント３２０の一方の軸端側からエレメント３２０内に流入する。そして、分離膜３２１の袋の外表面側であってスペーサ３２２が配置された領域７４、７５へ導かれ、被処理水８０の流れを形成する。
【００５５】
スペーサ３２２が配置された領域７４、７５に流れ込んだ被処理水８０は、エレメント３２０内を軸方向に進む際に、その一部が、分離膜３２１で被処理物質を取り除かれて分離膜３２１を透過する。分離膜３２１を透過した透過水８１は浄化水となって、膜３２１の袋の内部のメッシュ３２３が配置された領域を、周方向に旋回しながら(図２(ａ)の展開部分では半径方向内側に)、矢印８２で示すようにエレメント３２０の中心部に流入する。その後、中心パイプ３２５に形成された細孔から中心パイプ３２５内に形成された流路に集められ、エレメント３２０の側板の中心部に形成された流出口６２から外部へ流出する。残りの被処理水８３は、エレメント３２０の内部を通過する際に、分離膜３２１を透過した透過水８１の水量だけ水分が減って濃縮され、濃縮水８５としてエレメント３２０の側板の周囲部６３から外部へ流出する。
【００５６】
ここで、供給水８０が導かれる領域に配置したスペーサ３２３は、太さが０．５ｍｍ以下のポリエチレンやポリプロピレンの繊維をメッシュ状に編んで形成されており、メッシュの間隔は３〜７ｍｍ程度となっている。その他、ポリエチレンやポリプロピレンのシートに多数の切れ目を形成して、切れ目部分を開いたものもスペーサ３２３に使用できる。
【００５７】
上記エレメント３２０では、分離膜３２１を中心パイプ３２５に巻きつけているので、分離膜３２１とスペーサ３２２が接触し、スペーサ部分の流路幅が１０μｍ以下に狭まる場合もある。特に、メッシュ状にスペーサ３２２を形成した場合には、繊維が交差する格子点でスペーサ３２２が厚くなり、その分、分離膜３２１に食い込んで流路幅が狭まる。
【００５８】
スペーサ３２２の厚さで確保した流路の幅が狭まった状態で、サブミクロンの大きさの粒子を含む供給水が流路７４、７５に流入したり、濃縮水から被分離物質が析出したりすると、スペーサ３２２と分離膜３２１の間７４、７５に、粒子や被分離物質が蓄積する恐れがある。本発明者らの実験的研究では、粒子や被分離物質の蓄積は、エレメント３２０の入口側の１０〜２０ｃｍくらいの範囲に顕著に発生することが判明した。
【００５９】
このように蓄積された物質は流路を閉塞させ、膜間差圧上昇の原因である膜面の閉塞が生じていない場合でも供給水が流入せず、ＲＯ膜ユニット３２の処理能力を低下させる。そこで、スペーサ３２２が形成する流路７４、７５に蓄積された物質により、流路７４、７５が閉塞され、通水抵抗が変化または増大するのを監視する必要が生じている。
【００６０】
一般に流路７４、７５の通水抵抗が増大したら、ＲＯ膜ユニット３２を洗浄して通水抵抗の低減を図っている。しかしながら、通水抵抗が圧力上昇として検出されるほどに閉塞した状態では、洗浄液が十分にＲＯ膜ユニット３２の内部まで入り込めず、洗浄効果が小さい。
【００６１】
また、閉塞が大きくて洗浄効果が期待できない場合には、膜エレメント３２１を交換せざるを得ないが、エレメント３２１を交換するためには、海水淡水化システム１を長時間停止する必要があり、海水淡水化システムの稼動率が低下する。さらに、エレメント３２１の部品代や交換の作業費用がランニングコストに加算され、海水淡水化システム１のランニングコストが上昇する。
【００６２】
一方、この不具合を解消するために、圧力上昇が見られない比較的流路の閉塞がない状態と考えられる短い周期で、定期的に洗浄することも考えられる。しかしながら、短い周期で洗浄を実施すると、洗浄液のコストが増大すると共に洗浄後の廃液の処理費用が増大する。また、頻繁な洗浄により、膜の透過性能が洗浄液で劣化させられる恐れがある。
【００６３】
そこで本発明では、ＲＯ膜供給水タンク２３と脱塩部３０間にモニタ部２５を設け、圧力上昇はしていないものの流路の閉塞の兆候が見られる場合にＲＯ膜を洗浄するようにした。このモニタ部２５の詳細を、以下に説明する。
【００６４】
図３はモニタ部２５が備えるモニタ手段２５ｂとこのモニタ手段を撮像する撮像手段２５ｄ及びその画像処理手段を示した図である。図３(ａ)は、モニタ手段２５ｂを断面で示した正面図であり、図３(ｂ)はモニタ手段２５ｂの上面図である。なお、本実施例ではモニタ手段２５ｂを撮像手段２５ｄでモニタし画像処理しているが、画像処理手段２５ｅは必ずしも必要なく、目視で監視してもよい。
【００６５】
図１に示したようにモニタ手段２５ｂは、分岐流路ＰＢに配置されている。さらに、モニタ手段２５ｂは、ほぼ平行に配置された２枚の平板Ｐ１、Ｐ２と、一方の板、図３では下側の平板Ｐ２に形成した凹部に収容したファウリング形成材２５１と、ファウリング形成部材２５１の周囲を取り囲み、下側の平板Ｐ２の凹部に収容されたギャップ保持スペーサ２５２とを有している。
【００６６】
下側の平板Ｐ２の周縁部にはＯリング溝が形成されており、Ｏリング２５７がこの溝に嵌め込まれている。２枚の平板Ｐ１、Ｐ２の周縁部はフランジとして使用され、上側の平板Ｐ１に形成したボルト孔と下側の平板Ｐ２に形成された複数のねじ穴２５８ｂとへボルト２５８ａ通して、２枚の平板Ｐ１、Ｐ２間をシールしている。
【００６７】
上側の平板Ｐ１の長手方向端部近傍には、原水（ＲＯ膜供給水）が流入する流入口２５６ａと原水が流出する流出口２５６ｂが設けられている。２枚の平板Ｐ１、Ｐ２の少なくともいずれかは、アクリルやガラス等の透明な板である。透明な平板に対向して、撮像装置２５ｄを配置する。
【００６８】
ファウリング形成材２５１は、膜エレメント３２０内に配設したスペーサ３２２を模擬しているので、材質はポリエチレンやポリプロピレンが好ましい。膜エレメント３２０のスペーサ３２２部の流路７４、７５内流れをシミュレートするために、ファウリング形成材２５１の外観形状は、膜エレメント３２０に使用するスペーサ３２２と同様のものである。具体的には、繊維をメッシュ形状に織り込んだものや突起を持つシート、多数の孔の空けられたシート、などを用いる。また、２枚の平板Ｐ１、Ｐ２間を、ＲＯ膜供給水が確実に流れる隙間が形成される形状とする。
【００６９】
撮像装置２５ｄの邪魔にならない、図３(ａ)では平板Ｐ２の凹部の底面には、ＲＯ膜２５３と同一の材質の部材を配置するのが好ましい。同一の材質を配置するためには、ＲＯ膜２５３と同一の膜の一部を平板Ｐ２に接着する方法、ＲＯ膜と同一の材質をＰ２表面に直接成膜する方法、平板Ｐ２にポリアミド板を使用する方法などを取ればよい。しかしながら、Ｐ２の凹部の底面は必ずしもＲＯ膜２５３と同一の材質は必要ではない。その理由は、本モニタ部では、ファウリング形成材２５１と平板Ｐ２の隙間の感覚がファウリング形成の主要因であり、平板Ｐ２の表面材質の影響は小さいと考えられるためである。
【００７０】
モニタ部２５のディメンションでは、２枚の平板Ｐ１、Ｐ２間の隙間が重要である。２枚の平板Ｐ１、Ｐ２の間隔は、平行もしくは流入口２５６ａから流出口２５６ｂに向かって間隔が狭くなるようにする。２枚の平板Ｐ１、Ｐ２間の間隔は０．５ｍｍ以下とし、膜ユニット３２で用いるエレメント３２１のスペーサ３２２の厚さより狭くする。これは、モニタ部２５でのファウリングを加速するためである。
【００７１】
流路２５５の幅（水の流れ方向と直交方向の長さ）は１ｃｍ以上で、好ましくは１．５〜４ｃｍである。これは、ファウリング形成材の繰り返し構造が複数含まれて、水の流れに均一性が得られる幅である。
【００７２】
平板Ｐ２の凹部に形成される流路２５５の流れ方向の長さは、１ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。これは、通水抵抗となるファウリングの形成はエレメント３２０の入口から約１５ｃｍ程度の範囲で多く発生するためであり、最低でも１ｃｍ以上あればファウリングを形成することが可能である。また、ファウリング形成範囲の下流の影響を考慮しても、ファウリング形成範囲の２倍程度の長さがあれば実際にエレメント３２０内で生じる現象と同様の現象を実現し得るからである。なお、設備の小型化と現象の近似性とを考慮すれば、上記範囲は、１０〜２０ｃｍで十分である。
【００７３】
なお、ファウリング形成材２５１は膜エレメント３２０内のスペーサ３２２に対応するものである。したがって、膜エレメント３２０内のスペーサ３２２と同一のものを用いれば海水淡水化システム１でこのモニタ手段２５ｂの下流に配置したＲＯ膜ユニット３２内の現象を忠実に実現できる。一方、ＲＯ膜ユニット３２内で起こり得る現象を加速して監視したい場合には、異なる形状としてファウリングの予防措置を講ずることを可能にしてもよい。
【００７４】
ファウリング形成を加速できるファウリング形成材の形状例を、図４ないし図６に示す。図４は、ファウリング形成材２５１ａの上面図であり、一部を取り出した図である。間隔をおいてドット４２を形成した繊維４１を、ＲＯ膜供給水の流れと直交方向に並べる。隣り合った繊維４１のドット４２の位置が、千鳥配置になるようにする。各繊維４１は両端側で締結材４３に取り付けられており、締結材４３間に適度な張力を付与して、ファウリング形成材２５１ａの浮き上がり等を防止する。なお、ドット４２は繊維４１と同一材質の繊維を丸めて形成する。
【００７５】
図５に、ファウリング形成材２５１ｂの他の例を正面図で示す。縦糸４４と横糸４５を交互に織り込んで、メッシュ状に形成する。縦糸４１と横糸４２の交点は、格子点４６を形成する。メッシュの間隔は２ｍｍ以下であり、実際にエレメント３２０で用いるスペーサ３２２の間隔よりも狭めことでファウリング形成材２５による抵抗を大きくしてファウリングを加速する。
【００７６】
以上の２例では、繊維の材料は実際にエレメント３２０で使用する繊維と同じものを用いるのが好ましい。すなわち、ポリエチレンやポリプロピレンの繊維を用いる。
【００７７】
図６に、ファウリング形成材２５１ｃのさらに他の例を示す。図６(ａ)は、ファウリング形成材２５１ｃの上面図であり、図６(ｂ)はファウリング形成材２５１ｃを組み込んだモニタ手段２５ｂの断面図である。なお、この図６(ｂ)では、モニタ手段２５ｂの周縁部に形成するシール手段及び締結手段の図示を省略しているが、当然のことながら図３(ｂ)に示したようにこれらの手段をモニタ手段２５ｂは有している。
【００７８】
透明な材質のシート５１の片面に、多数の球状の突起５２、５３を形成して、ＲＯ膜供給水が流れる流路の隙間を調整する。突起５２、５３の大きさは、大小２種類、形成している。なお突起の大きさは３種類以上あってもよい。これは実際の膜エレメント３２０内流路では、スペーサ３２２を構成しメッシュ状に編まれる繊維と分離膜３２１との相対関係が、繊維がない部分、繊維が１本のみある部分、繊維の交点である格子点が分離膜３２１に接している部分を構成するためである。これにより、モニタ手段２５ｂでは、繊維がない部分を突起がないシート５１の部分で、繊維が１本のみある部分を小突起５３の部分で、繊維の交点である格子点が分離膜３２１に接している部分を大突起５２で模擬することが可能になる。
【００７９】
モニタ手段２５ｂ内のＲＯ膜供給水の挙動は、撮像装置２５４で観察する。そして流路閉塞に到るファウリングが形成されているか否かを判断する。その際、ファウリング形成材５２１の形状の変化や色の変化に注目する。膜間差圧に影響を及ぼす膜面の閉塞は、ごく微量の有機物の付着でも発生する。付着物の量が少量であってほぼ透明とみなされる場合や付着物の種類が透明な材質のものである場合には、光学的に観察するのが難しい。
【００８０】
しかしながら、スペーサ３２２部に付着物が付着すると、スペーサ３２２部の付着物によりスペーサ３２２が膨張したり、スペーサ３２２が着色して目視観察で可能な変化が生じる。この変化は圧力損失の変化より前段階で生じるので、撮像による観察でモニタリングが可能となる。なお、本実施例ではモニタリングを目視で実行しているが、画像処理手段２５ｅを用いてスペーサ３２２部の変化や付着物の大きさの変化を定量的に把握するようにしてもよい。また、ＣＣＤカメラ等の撮像手段の代わりに分光計を用いて、定量的に付着の有無を判断するようにしてもよいし、両者を併用してもよい。
【００８１】
図７は、モニタ部２５におけるモニタ結果の一例を示すグラフである。モニタ手段２５ｂの前後に取り付けた圧力計２６ａ、２６ａと撮像手段２５ａを用いて、通水抵抗と撮像手段２５ａの撮像画像の対応を調べた結果である。横軸にモニタ開始からの経過時間を、縦軸に２個の圧力計２６ａ、２６ａが検出した圧力の差圧を示す。なおスペーサ３２２には、縦糸と横糸を編み込んでメッシュ状にしたものを用いた。
【００８２】
通水抵抗が上がり始めた時間ｔ１(図７では１００時間経過後)に、撮像手段２５ａの撮像画面では、すでにスペーサ３２２部に着色が現れていた。そして、時間ｔ１から約５０時間経過後の時間ｔ２になって、通水抵抗が有意な増加として検出された。つまり、流路の閉塞につながる通水抵抗の変化を、被処理水の流動圧力の変化で検出するよりも、目視で観察する方が早期に検出できた。
【００８３】
上述したように、モニタ部２５で観察または測定する通水抵抗は、ＲＯ膜ユニット３２と同じか先んじた状態、すなわち、ＲＯ膜ユニット３２内の被処理水の流動を忠実にシミュレートするかまたは加速してシミュレートすることが必要である。そこで、ＲＯ膜ユニット３２内の被処理水と同様に通水抵抗が上昇するかＲＯ膜ユニット３２内の被処理水よりも早く通水抵抗を上昇させるため、モニタ手段２５ｂにおける膜面の線流速をＲＯ膜ユニット３２内の膜面の線流速と同じかそれ以上とする。
【００８４】
ＲＯ膜ユニット３２内の平均線流速は０．１〜０．２ｍ／ｓであるが、ＲＯ膜ユニット３２の入口側では０．５〜０．７ｍ／ｓにも達する。そこでモニタ手段２５ａに形成した流路２５５内の線流速を、下流に配置するＲＯ膜ユニット３２の流速よりも早い０．７〜１．０ｍ／ｓとする。モニタ手段２５ａにおける線流速を増大させるために、モニタ部２５には小型のポンプ２５ａやバルブ２５ｃを設ける。または、流路の径が途中で減少するように変化させる。
【００８５】
次に、上述したモニタ部２５を備えた海水淡水化システム１の運転例を、図８を用いて説明する。図８は、海水淡水化システム１の運転フローチャートである。
【００８６】
海水淡水化システム１の運転を開始し（ステップＳ１００）たら、モニタ部２５のモニタ手段２５ｂを撮像手段２５ｄであるＣＣＤカメラで撮像し始める（ステップＳ１１０）。モニタ手段２５ｂの上面プレートＰ１は透明なアクリルまたはガラスであるからモニタ手段２５ｂの内部を流動する被処理水の様子は、カメラ２５ｄが撮像した撮像画面として図示しない制御室に設けたモニタで監視可能になっている。
【００８７】
海水淡水化システム１での海水淡水化処理が進行したら、定期的にモニタ画面を監視する。その際、（１）濁質成分の影響を除去する、（２）微生物の増殖を抑制する、（３）ＲＯ膜の洗浄時期を決定することを主眼として、以下の手順でモニタ内容を分析しながら、海水淡水化システム１の各部を制御する。
【００８８】
すなわち、モニタ部２５の撮像手段２５ｄが撮像した画面において、ＲＯ膜エレメントのスペーサに相当するファウリング形成部材２５１の狭隘部に変化が生じていないかを監視する（ステップＳ１２０）。具体的には、縦糸と横糸を織り込んで作成したファウリング形成部材２５１の場合には、縦糸と横糸の格子点などに、繊維からゲル状の塊や繊維状に成長した像が観察されたら、微生物の増殖が想定されるので、殺菌剤の濃度を増したり、投入間隔を短くする等、変更する（ステップＳ１３０）。
【００８９】
次に、モニタ手段２５ｂのファウリング形成部材２５１が着色しているか否かを監視する（ステップＳ１４０）。ファウリング形成部材２５１（２５１ａ〜２５１ｃ）が図４や図５に示した繊維状のものであれば繊維に、図７に示したシート状のものであればシート全体が着色したら、濁質成分が増加しているので、濁質除去を目的とした前処理部２０の限外ろ過膜ユニット２２内の分離膜の状態に異常が生じていないかを確認する（ステップＳ１５０）。限外ろ過膜ユニット２２の異常を確認する方法としては、限外ろ過膜ユニット２２の前後の水の濁質量を濁度計などで測定し、除去率が仕様値を満たすか否かにより判断する。
【００９０】
限外ろ過膜ユニット２２内の分離膜に不具合が生じていたら、運転条件を変更する（ステップＳ１６０）。具体的には、逆洗や薬品洗浄の頻度の増加、それらの洗浄時間延長、薬品洗浄用の洗浄液の濃度の増加などを行う。限外ろ過膜ユニット２２に異常がない場合、ＲＯ膜供給水タンク２３や限外ろ過膜ユニット２２からモニタ部２５までの配管内で濁質成分が新たに発生している可能性があるので、供給水タンク２３や配管の洗浄もしくは殺菌剤注入部２４ａの注入量を増加して発生した微生物フィルムを除去するなどの対策を行う。（ステップＳ１７０）。
【００９１】
次に、ＲＯ膜ユニット内３２の膜エレメント３２０は定期的に交換または洗浄する必要があるので、その交換または線状時期をモニタ手段の撮像画面で判断する。上述したように、ＲＯ膜ユニット３２で計測した通水抵抗の増加は、実際のファウリングの発生よりも遅いタイミングで生じるので、通水抵抗が増加して洗浄液が入りにくくなる前にＲＯ膜ユニット３２を洗浄する必要がある。
【００９２】
そこで、モニタ手段２５ｂのファウリング形成部材２５１に付着物が観察されたら、付着物の大きさを測定する。この測定値は、撮像手段２５ｄが撮像した画像に占める付着物の投影面積を、画像処理手段２５ｅで画像処理することにより求められる。得られた付着物の大きさが予め定めた閾値（例えば５％）以上となれば（ステップＳ１８０）、ＲＯ膜ユニット３２を洗浄液で洗浄する。それとともに、モニタ手段２５ｂの内部もＲＯ膜と同じ条件で洗浄する（ステップＳ１９０）。これにより、モニタ手段２５ｂのファウリング形成材２５１も洗浄されて、洗浄の効果を確認することができる。
【００９３】
以上説明したように、上記実施例の海水淡水化システム１では、ＲＯ膜ユニット３２の上流に分岐配管を介してモニタ手段２５ｂを設け、モニタ手段２５ｂの内部にスペーサを模擬するファウリング形成材２５１を配設している。そして、モニタ手段２５ｂ内部の被処理水の流動を可視化して撮像装置で監視しているので、ＲＯ膜ユニット３２における圧力上昇である通水抵抗の上昇よりも早期に、ＲＯ膜ユニット３２におけるファウリングの発生を検出することができる。
【００９４】
これにより、ＲＯ膜ユニット３２への洗浄液の注入が容易になり、ファウリングの発達により通水抵抗が上昇し、ＲＯ膜ユニット３２の洗浄不良という不具合を防止できる。特に、通水抵抗を圧力上昇で検出していた場合よりも早期にファウリングの発生を検出できるので、海水淡水化システム１の信頼性が向上する。また、通水抵抗が上昇する前に前処理部や脱塩部の汚れ具合を把握できるので、これら前処理部や脱塩部の運転条件を変更したり洗浄することにより、常に海水淡水化システム１の最適運転が可能になり、効率よく海水を淡水化できる。
【００９５】
なお、上記実施例では、モニタ手段２５ｂの流路２５２が横向きになるようモニタ手段２５ｂを設置しているが、縦向きに設置することも可能である。縦向きに設置した場合は、被処理水を下方から給水し、上方から排出するのがよい。
【００９６】
さらに、上記実施例では可視化によりＲＯ膜ユニットにおけるファウリングの発生を検出しているが、画像による着色や形状変化だけではなく、反射率の変化、反射スペクトルの吸光度変化などの指標の変化をモニタしても良い。また、本実施例のモニタ手段を設置した位置またはＲＯ膜ユニットより上流側の位置に、分離膜の閉塞をモニタ可能なセンサを併設してもよい。
【００９７】
なお、本実施例で示したＲＯ膜エレメントではクロスフローろ過を採用している。このクロスフローろ過の場合には、２種の圧力の管理が必要である。すなわち、１つが分離膜３２１、３２１間の差圧であり、他の１つが膜エレメント３２０の圧力損失である供給水７９側と濃縮水８５側の圧力差（通水抵抗）である。本実施例では、この２種の圧力の中の後者である、流路閉塞による通水抵抗分を検出することが可能である。これにより、ＲＯ膜でのろ過よりも前処理において、通水抵抗の原因となる堆積物の除去を強化でき、最適な水処理制御が可能になる。
【符号の説明】
【００９８】
１…海水淡水化システム（水処理システム）、１０…海水取水部、２０…前処理部、２５…モニタ部、２５ｂ…モニタ手段、２５ｄ…撮像手段（ＣＣＤカメラ）、２５ｅ…画像処理装置、３０…脱塩部、３２…ＲＯ膜ユニット、２５１…ファウリング形成材、３２１…ＲＯ膜、３２２…スペーサ（ＲＯ膜被処理水側スペーサ）、Ｐ１…透明平板、Ｐ２…平板、ＰＭ…主配管、ＰＢ…分岐配管（バイパス配管）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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