(57)【要約】  被処理水１１から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水１５を排出する非透過水ラインＬ11から分岐した非透過水分岐ラインＬ12に設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液１５ａとし、該検知液１５ａを検知用透過水２２と検知用非透過水２３とに分離する第１検知用分離膜２１Ａを有する第１付着物検知部２４Ａと、第１検知用分離膜２１Ａで分離した検知用透過水２２又は検知用非透過水２３のいずれか一方又は両方の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、を備える。
2016035175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、
前記第１検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、
前記第２検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、
前記第１検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、
前記第２検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記第１検知用分離液流量計測装置又は第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、
前記分離膜装置の前記分離膜への洗浄を実施する制御装置を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１検知用分離液流量計測装置又は第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、
前記分離膜装置の前記分離膜への付着物が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、
前記第１検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、
前記第１検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、
前記第２検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、
前記第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、
前記第１検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、
前記第２検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、
前記第１検知用分離液流量計測装置又は第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記第１検知用分離膜又は第２検知用分離膜を透過した検知用透過水の流量を透過水側流量計測装置で計測する場合、
計測流量が所定閾値以下となった場合に、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物付着初期段階と判断することを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記第１検知用分離膜又は第２検知用分離膜を透過した検知用非透過水の流量を非透過水側流量計測装置で計測する場合、
計測流量が所定閾値以上となった場合に、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物付着初期段階と判断することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項１又は３又は６又は８において、
第１付着物検知部の流路の長さは、前記分離膜装置で用いる前記分離膜の供給液流れ方向の総長さの１／１０以下であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
請求項２又は３又は７又は８において、
第２付着物検知部の流路の長さは、前記分離膜装置で用いる前記分離膜の供給液流れ方向の総長さの１／１０以下であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記分離膜装置からの前記非透過水の水分を蒸発させる蒸発器を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
請求項１の水処理装置の第１付着物検知部を用い、
前記分離液の流量が所定閾値に対して変化した場合、
前記第１付着物検知部の第１検知用分離膜に付着している付着物を洗浄する付着物洗浄液と、付着物の付着を抑制する付着物抑制剤とのいずれか一方又は両方の選定を行い、この選定した前記付着物洗浄液又は前記付着物抑制剤を前記分離膜装置へ供給することを特徴とする水処理装置の運転方法。
【請求項１５】
請求項２の水処理装置の第２付着物検知部を用い、
前記分離液の流量が所定閾値に対して変化した場合、
前記第２付着物検知部の第２検知用分離膜に付着している付着物を洗浄する付着物洗浄液と、付着物の付着を抑制する付着物抑制剤とのいずれか一方又は両方の選定を行い、この選定した前記付着物洗浄液又は前記付着物抑制剤を前記分離膜装置へ供給することを特徴とする水処理装置の運転方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、
前記分離膜装置からの前記非透過水の水分を蒸発させることを特徴とする水処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置及び水処理装置の運転方法に関するものである。【０００２】
例えば鉱山廃水にはパイライト（ＦｅＳ2）が含まれており、このパイライトが酸化されてＳＯ42-を生成する。鉱山廃水を中和するために安価なＣａ（ＯＨ）2が用いられる。このため、鉱山廃水にはＣａ2+及びＳＯ42-が豊富に含まれている。【０００３】
また、かん水、下水、工場廃水にもＣａ2+及びＳＯ42-が豊富に含まれていることが知られている。また、冷却塔においては、ボイラなどから排出された高温の排ガスと冷却水との間で熱交換が行われる。この熱交換により冷却水の一部が蒸気となるため、冷却水中のイオンが濃縮される。従って、冷却塔から排出された冷却水（ブローダウン水）は、Ｃａ2+及びＳＯ42-などのイオン濃度が高い状態となっている。【０００４】
これらのイオンを多量に含む水は、脱塩処理が施される。脱塩処理を実施する濃縮装置としては、例えば逆浸透膜装置、ナノろ過膜装置、イオン交換膜装置等が知られている。【０００５】
しかし、これらの装置を用いて脱塩処理する場合、高濃度の陽イオン（例えばカルシウムイオン（Ｃａ2+））と陰イオン（例えば硫酸イオン（ＳＯ42-））が、その淡水を得る際に、これらのイオンが膜表面で濃縮すると、難溶性鉱物塩である硫酸カルシウム(石膏(ＣａＳＯ4))の溶解限度を超える場合があり、膜表面に付着物として析出し、透過水の透過流束（フラックス）が低下する、という問題がある。【０００６】
このため、従来においては、逆浸透膜を監視する方法として、例えば逆浸透膜装置の逆浸透膜を監視するセルを用いて、目視で判断することで、鉱物塩の結晶生成を検出することの提案がある（特許文献１）。【０００７】
また、淡水化装置からの濃縮水の少なくとも一部を、監視用分離膜に透過させ、この監視用分離膜の前後に設けた圧力計によって、濃縮水に含まれる付着物が監視用分離膜の膜面に析出するのを監視することの提案がある（特許文献２）。この提案により、原水（海水）が濃縮されることでろ過膜の膜面に付着物が析出することを予め監視し、淡水化装置のろ過膜の膜面に付着物が析出するのを効率的に抑制している。【０００８】
また、特許文献２においては、さらに付着物析出を助長させるために、監視用分離膜に供給する濃縮水にアルカリ性薬剤を供給することの提案がある。【０００９】
さらに、逆浸透膜装置の技術マニュアルにおいて、逆浸透膜装置の運転中、ＲＯエレメントの膜表面が、鉱物スケール、微生物、コロイド状粒子、有機物によって汚染されることがあり、堆積物が膜表面に付着し、最終的には所定の透過水流量、脱塩率が得られなくなる。システム始動から最初の４８時間の運転を基準として、標準化された透過水流量が１０％以上低下した場合、標準化された塩分透過率が１０％以上上昇した場合、または標準化された差圧（供給水側の圧力−濃縮水側の圧力）が１５％以上増大した場合、エレメントを洗浄する必要がある、との提案がある（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００９−５２４５２１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３０８２３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「技術マニュアル」  ダウ  ウォーター  ソリューション“6.3  Cleaning  Requirements”（http://dowac.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/3428/kw/manual）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１の提案による監視方法においては、付着物（例えば鉱物塩結晶）の生成メカニズムは、ナノレベルの結晶核が成長し、付着物となる。逆浸透膜装置の逆浸透膜表面の細孔サイズはナノレベルであり、サブμｍ以下の付着物が膜表面に存在すると、逆浸透膜を閉塞させることとなる。このサブμｍ以下の付着物を目視確認する為には、光学撮影装置（例えば、光学顕微鏡）での撮影では、実質的に困難であり、電子顕微鏡のような撮影装置が必要となり、連続的な観察はできない、という問題がある。【００１３】
さらに、目視観察可能な逆浸透膜の表面には、逆浸透膜装置の濃縮水が流れているため、流れる液体を通して逆浸透膜の表面を精度よく連続観察することは実質的に困難である、という問題がある。  【００１４】
また、特許文献２の提案では、監視用セルの前後における差圧を検出する必要があるので、流路が付着物で塞がれ、差圧に変化が生じる程度付着物が析出した後でないと判断できないという問題がある。また、付着物の検知にはある程度の大きさ、例えば原水の淡水化装置のろ過膜程度の大きさの監視用装置が必要となり、監視装置が大がかりとなるという問題がある。【００１５】
すなわち、淡水化装置の逆浸透膜は例えば１ｍ単位の１本のスパイラル膜を複数本（例えば５〜８本）格納して、一つのろ過膜用ベッセルを構成しており、このベッセルを数１００本以上連結して原水のろ過を行う場合、監視装置のコンパクト化は、淡水化設備のコンパクト化に寄与するので、可能な限りのコンパクト化を図る付着物を監視する装置の出現が切望されている。【００１６】
また、アルカリ性薬剤を供給する場合においては、アルカリ性薬剤を供給することにより析出しやすくなる付着成分（例えば炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム等）には有効であるが、ｐＨに依存しない成分（例えば石膏(ＣａＳＯ4)、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等）には効果がなく、適用することができない、という問題がある。【００１７】
非特許文献１においては、逆浸透膜装置の透過水流量が１０％以上低下した場合にエレメントを洗浄する必要がある、としている。一般に、逆浸透膜装置は、圧力容器（ベッセル）内に例えば５〜８本のエレメントが直結されており、また、圧力容器を２本連結した場合には、エレメント例えば１０〜１６本が直結されている事となる。ここで、エレメント１本の液流れ方向の長さは例えば１ｍであり、例えば８本のエレメントを直結した場合、液流れ方向の膜の総長さは例えば１６ｍとなる。このような状況で、透過水流量の１０％が低下した場合には、エレメントには液流れ方向にかなりの長さに、スケールが析出した状態となっており、スケール付着量も多く、洗浄によるスケール除去は困難となる。【００１８】
また、逆浸透膜へのスケール析出により、逆浸透膜がダメージを受け、膜の性能低下の原因となる。従って、簡便に付着したスケールを洗浄する為に、逆浸透膜へスケールが析出し始めるタイミングを高感度で検知する装置が必要である。【００１９】
本発明は、前記問題に鑑み、逆浸透膜装置の逆浸透膜のみならず、分離膜装置の分離膜の付着物の付着開始のタイミングをコンパクトな装置で検知することができる水処理装置及び水処理装置の運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した課題を解決するための本発明の第１発明は、被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、前記第１検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２１】
第２の発明は、被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、前記第２検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２２】
第３の発明は、被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、前記第１検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、前記第２検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２３】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記第１検知用分離液流量計測装置又は第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への洗浄を実施する制御装置を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２４】
第５の発明は、第４の発明において、前記第１検知用分離液流量計測装置又は第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２５】
第６の発明は、被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、前記第１検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、前記第１検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２６】
第７の発明は、被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、前記第２検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、前記第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２７】
第８の発明は、被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第１検知用分離膜を有する第１付着物検知部と、前記第１検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置と、前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第２検知用分離膜を有する第２付着物検知部と、前記第２検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置と、前記第１検知用分離液流量計測装置又は第２検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００２８】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記第１検知用分離膜又は第２検知用分離膜を透過した検知用透過水の流量を透過水側流量計測装置で計測する場合、計測流量が所定閾値以下となった場合に、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物付着初期段階と判断することを特徴とする水処理装置にある。【００２９】
第１０の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記第１検知用分離膜又は第２検知用分離膜を透過した検知用非透過水の流量を非透過水側流量計測装置で計測する場合、計測流量が所定閾値以上となった場合に、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物付着初期段階と判断することを特徴とする水処理装置にある。【００３０】
第１１の発明は、第１又は３又は６又は８の発明において、第１付着物検知部の流路の長さは、前記分離膜装置で用いる前記分離膜の供給液流れ方向の総長さの１／１０以下であることを特徴とする水処理装置にある。【００３１】
第１２の発明は、第２又は３又は７又は８の発明において、第２付着物検知部の流路の長さは、前記分離膜装置で用いる前記分離膜の供給液流れ方向の総長さの１／１０以下であることを特徴とする水処理装置にある。【００３２】
第１３の発明は、第１乃至１２のいずれか一つにおいて、前記分離膜装置からの前記非透過水の水分を蒸発させる蒸発器を備えることを特徴とする水処理装置にある。【００３３】
第１４の発明は、第１の発明の水処理装置の第１付着物検知部を用い、前記分離液の流量が所定閾値に対して変化した場合、前記第１付着物検知部の第１検知用分離膜に付着している付着物を洗浄する付着物洗浄液と、付着物の付着を抑制する付着物抑制剤とのいずれか一方又は両方の選定を行い、この選定した前記付着物洗浄液又は前記付着物抑制剤を前記分離膜装置へ供給することを特徴とする水処理装置の運転方法にある。【００３４】
第１５の発明は、第２の発明の水処理装置の第２付着物検知部を用い、前記分離液の流量が所定閾値に対して変化した場合、前記第２付着物検知部の第２検知用分離膜に付着している付着物を洗浄する付着物洗浄液と、付着物の付着を抑制する付着物抑制剤とのいずれか一方又は両方の選定を行い、この選定した前記付着物洗浄液又は前記付着物抑制剤を前記分離膜装置へ供給することを特徴とする水処理装置の運転方法にある。【００３５】
第１６の発明は、第１４又は１５の発明において、前記分離膜装置からの前記非透過水の水分を蒸発させることを特徴とする水処理装置の運転方法にある。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の水処理装置を用いることにより、分離膜による分離膜装置を用いて被処理水を処理する場合、分離膜への付着物の付着開始タイミングを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、実施例１に係る脱塩処理装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係る第１付着物検知部の概略図である。
【図３】図３は、図２の第１付着物検知部の斜視図である。
【図４】図４は、第１付着物検知部にスパイラル型逆浸透膜を用いた場合の一部切欠き斜視図である。
【図５】図５は、スパイラル型の逆浸透膜装置のベッセルの一部切欠き概略図である。
【図６】図６は、ベッセルを２つ繋いだものの斜視図である。
【図７】図７は、エレメントの一部分解概略図である。
【図８】図８は、第１付着物検知部が本設の逆浸透膜装置の一部と対応する模式図である。
【図９】図９は、第１付着物検知部の検知用の逆浸透膜の長さＬを１６ｍｍで実施した場合のフラックス（ｍ3／ｈ／ｍ2）変化を示す図である。
【図１０】図１０は、第１付着物検知部の検知用の逆浸透膜の長さＬを１０００ｍｍで実施した場合のフラックス（ｍ3／ｈ／ｍ2）変化を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例１における運転時間の経過に伴い、流量が変化する一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例２に係る脱塩処理装置の概略図である。
【図１３】図１３は、実施例３に係る脱塩処理装置の概略図である。
【図１４】図１４は、実施例３に係る脱塩処理装置の運転条件変更の一例を示す概略図である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る脱塩処理装置の概略図である。
【図１６】図１６は、実施例５に係る脱塩処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００３９】
図１は、実施例１に係る脱塩処理装置の概略図である。図２は、実施例１に係る第１付着物検知部の概略図である。以下の実施例では、分離膜として逆浸透膜を用いた分離膜装置である逆浸透膜装置を例にし、例えば塩分等の溶解成分を脱塩処理する脱塩処理装置について説明するが、分離膜を用いて水処理する水処理装置であれば、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に示すように、本実施例に係る脱塩処理装置１０Ａは、被処理水１１からイオンや有機物を含む溶解成分（「付着成分」ともいう）を濃縮し、透過水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置１４と、イオンや有機物を含む溶解成分が濃縮された非透過水１５を排出する非透過水ラインＬ11から分岐した非透過水分岐ラインＬ12に設けられ、分岐した非透過水１５の一部を検知液１５ａとし、該検知液１５ａを検知用透過水２２と検知用非透過水２３とに分離する第１検知用逆浸透膜２１Ａを有する第１付着物検知部２４Ａと、第１検知用逆浸透膜２１Ａで分離した分離液である検知用透過水２２又は検知用非透過水２３の流量を計測する第１検知用分離液流量計測装置（第１検知用透過水側流量計４１Ａ、第１検知用非透過水側流量計４１Ｂ）と、第１検知用分離液流量計測装置（第１検知用透過水側流量計４１Ａ、第１検知用非透過水側流量計４１Ｂ）の計測の結果、計測流量が所定閾値に対して変化した場合に、逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断する判定装置４０と、を備える。なお、本実施例は、判定装置４０を設けているが、判定装置４０は必要に応じて設置するようにすればよい。
ここで、逆浸透膜装置１４は被処理水１１から透過水１３を生産する装置であるので、以下「本設の逆浸透膜装置」という場合もある。【００４０】
なお、図１中、符号１６は被処理水１１を逆浸透膜装置１４へ供給する高圧ポンプ、１７は調整弁、Ｌ1は被処理水供給ライン、Ｌ2は透過水排出ライン、Ｌ3は透過水供給ラインを図示する。【００４１】
本実施例では、本設の逆浸透膜装置１４からの非透過水ラインＬ11から分岐した非透過水分岐ラインＬ12に本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜よりも規模が小さい第１付着物検知部２４Ａを設け、この第１付着物検知部２４Ａの脱塩条件が、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の出口近傍と同一となるように調整し、この本設の逆浸透膜装置１４の最後の脱塩部分の膜の非透過水側流速と圧力とを模擬し、第１検知用逆浸透膜２１Ａにおいて、付着物付着開始タイミングを把握するようにしている。これによって、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着直後に、洗浄処理を行うことが可能となる。【００４２】
ここで、第１検知用逆浸透膜２１Ａで分離した分離液としては、第１検知用逆浸透膜２１Ａを透過する検知用透過水２２と、第１検知用逆浸透膜２１Ａを透過しない検知用非透過水２３とがある。本実施例では、第１検知用分離液流量計測装置として、検知用透過水２２の流量を計測する第１検知用透過水側流量計４１Ａを検知用透過水排出ラインＬ13に設けており、検知用非透過水２３の流量を計測する第１検知用非透過水側流量計４１Ｂを検知用非透過水排出ラインＬ14に設けている。
なお、流量計測装置による流量計測方法としては、流量計により流量を直接的に流量計測してもよいし、例えば電子天秤による重量計測等により間接的に流量を計測するようにしてもよい。以下の実施例については、流量計測装置として流量計を用いた例として説明する。【００４３】
そして、第１検知用透過水側流量計４１Ａ、第１検知用非透過水側流量計４１Ｂにより、検知用透過水２２又は検知用非透過水２３のいずれか一方又は両方の流量を計測している。
ここで、検知用透過水２２と検知用非透過水２３との流量の総和は、第１付着物検知部２４Ａへ供給する検知液１５ａの流量であるので、検知用透過水２２の流量を、検知用非透過水２３により間接的に求めるようにしてもよい。以下の説明では、検知用透過水２２の流量を第１検知用透過水側流量計４１Ａで計測する場合について、主に説明する。【００４４】
ここで、被処理水１１は、例えば鉱山廃水、発電プラント冷却塔のブローダウン水、オイル・ガス拙作時の随伴水、かん水、工場廃水等の例えば有機物、微生物、鉱物塩等のイオンの付着物若しくは付着物を生成する成分を含むものである。また、被処理水１１として海水を用い、海水淡水化に適用するようにしてもよい。【００４５】
この被処理水１１から例えば塩分等の溶解成分を分離する分離膜としては、逆浸透膜（ＲＯ：Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）以外に、例えばナノフィルタ（ＮＦ：Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）、正浸透膜（ＦＯ：Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｏｓｍｏｓｉｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）を例示することができる。
ここで、分離膜が逆浸透膜以外の他の膜に変更する場合には、検知用の分離膜も同様に変更して検知を行うようにする。【００４６】
この被処理水１１は、被処理水供給ラインＬ1に設けた高圧ポンプ１６と、逆浸透膜装置１４からの非透過水排出ラインＬ11に設けた流量を調節する調整弁４４Ｂとを操作して、所定圧力まで昇圧され、逆浸透膜を備えた逆浸透膜装置１４に導入される。【００４７】
また、逆浸透膜に付着する付着物としては、例えば炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸カルシウム、珪酸塩等の無機系付着物や、天然有機物及び微生物由来の有機系付着物、シリカなどのコロイダル成分、オイル等のエマルションを含む分散成分があるが、膜への付着を生じるものであれば、これらに限定されるものではない。【００４８】
この逆浸透膜装置１４では、被処理水１１は逆浸透膜装置１４の逆浸透膜で脱塩され、透過水１３を得る。また、この逆浸透膜でイオンや有機物を含む溶解成分が濃縮された非透過水１５は、廃棄物として適切に廃棄・処理されるか、非透過水１５中の有価物を回収するために使用される。【００４９】
本実施例では、この非透過水１５を排出する非透過水ラインＬ11からその一部を分岐する非透過水分岐ラインＬ12を設けている。
そして、この非透過水分岐ラインＬ12に、分岐した検知液１５ａを検知用透過水２２と検知用非透過水２３とに分離する第１検知用逆浸透膜２１Ａを有する第１付着物検知部２４Ａを設置している。【００５０】
この非透過水分岐ラインＬ12には、第１付着物検知部２４Ａの前流側に、高圧ポンプ１６ａを設けると共に、第１付着物検知部２４Ａからの検知用非透過水排出ラインＬ14に、流量を調節する調整弁４４Ａを設け、これらの高圧ポンプ１６ａと調整弁４４Ａとを操作して、第１付着物検知部２４Ａからの検知用透過水２２の流量を調整するようにしている。そして、この第１付着物検知部２４Ａの脱塩条件が、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の出口近傍と同一となるように、分岐した検知液１５ａの圧力及び流量を調整している。この所定圧力及び流量の確認は、圧力計４２Ａ、４２Ｂ及び流量計４３Ａ、４３Ｂにより監視している。
さらに、調整弁４４Ａ又は高圧ポンプ１６ａのいずれかにより、第１付着物検知部２４Ａからの検知用透過水２２の流量を調整するようにしてもよい。
なお、検知用非透過水２３を排出する検知用非透過水排出ラインＬ14には圧力計４２Ｃが、非透過水１５の非透過水ラインＬ11には調整弁４４Ｂが各々設けられている。【００５１】
図３は、図２の第１付着物検知部の斜視図である。
図２及び図３に示すように、第１付着物検知部２４Ａは、検知部本体２４ａの入口２４ｂ側から分岐した検知液１５ａを導入するもので、スペーサ（非透過水側）２４ｃ、スペーサ（透過水側）２４ｄによって、第１検知用逆浸透膜２１Ａが挟まれている。そして、この第１検知用逆浸透膜２１Ａに沿って、導入された検知液１５ａが流れる（Ｘ方向）。また、この検知液１５ａは、検知液流れ方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｚ方向）に移動することで、第１検知用逆浸透膜２１Ａを通過して、脱塩され検知用透過水２２が得られる。透過した検知用透過水２２は第１検知用逆浸透膜２１Ａに沿った透過水流れ（Ｘ方向）となり、透過水出口２４ｅから検知用透過水２２として、排出される。
図３において、検知液１５ａの流れ方向（Ｘ方向）の長さ（Ｌ）が、第１付着物検知部２４Ａの流路の長さであり、第１付着物検知部２４の図２の奥行方向の長さがＷとなる。【００５２】
図４は、第１付着物検知部にスパイラル型逆浸透膜を用いた場合の一部切欠き斜視図である。図４に示すように、第１付着物検知部２４Ａの検知用膜としてスパイラル型の第１検知用逆浸透膜２１Ａとした場合であり、第１検知用逆浸透膜２１Ａの両面から検知液１５ａが供給され、第１検知用逆浸透膜２１Ａを検知液１５ａの流れ方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動し、膜を通過して脱塩され検知用透過水２２となる。また、スパイラル型の逆浸透膜であるので、検知用透過水２２は中心の集水管に向けて流れる（Ｙ方向）。なお、図４中、切欠部によって、スパイラル型の逆浸透膜２１を切り開いた状態を示し、内部のスペーサ（透過水側）２４ｄが確認される。【００５３】
この第１付着物検知部２４Ａにおいては、入口２４ｂから非透過水出口２４ｆに亙って一様な流れ（検知液流れ方向（Ｘ方向））を形成する流路を確保するために、例えば樹脂製のスペーサ（非透過水側）２４ｃを設けている。また、透過水側においても同様に、透過水出口２４ｅに亙って一様な流れ（透過水流れ方向（Ｘ方向））を形成する流路を確保するために、例えば樹脂製のスペーサ（透過水側）２４ｄを設けている。ここで、一様な流れを確保することができる部材であれば、スペーサに限定されるものではない。【００５４】
また、第１付着物検知部２４Ａの流路の長さ（Ｌ）は、本設の逆浸透膜装置１４で用いる逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の供給液の流れ方向の総長さの１／１０以下程度の長さ、より好ましくは１／５０以下の長さ、さらに好ましくは１／１００以下の長さとするのがよい。なお、試験例で用いた第１付着物検知部２４Ａは、その流路の長さ（Ｌ）として１６ｍｍ、１０００ｍｍのものを用いた。【００５５】
ここで、後述するように、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜のエレメント（長さ例えば１ｍ）は、８本を繋いで、１本のベッセルとしている。例えばエレメント８本／１ベッセルの場合で、２本のベッセルを直列に繋いだ際には、逆浸透膜装置１４で用いる供給液流れ方向の膜長さは１６ｍとなり、流路長さ１０００ｍｍの逆浸透膜を検知膜として用いた場合、第１付着物検知部２４Ａの流路長さは１／１６（１／１０以下）となる。
同様に、１６ｍｍの逆浸透膜を検知膜として用いた場合、第１付着物検知部２４Ａの流路長さは０．０１６／１６（１／１００以下）となる。【００５６】
また、第１付着物検知部２４Ａの検知膜である第１検知用逆浸透膜２１Ａの奥行方向の長さＷ（供給水流れに垂直な方向）を一定とすると、膜長さ（Ｌ）が短い程、膜面積は小さくなる。そして、「付着物の付着により膜表面の１０％が閉塞＝１０％の透過水流量低下」となり、膜面積が小さいほど、付着による膜閉塞が早く起こるので、付着による透過水流量の低下を高感度、且つ迅速に検知することが可能となる。【００５７】
ここで、第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａとしては、逆浸透作用を奏する膜であり、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜と同一種類又は類似する種類で脱塩性能を奏する分離膜を用いている。【００５８】
本実施例では、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜は、スパイラル型の逆浸透膜を備えた逆浸透膜エレメントを複数個、圧力容器内に格納したものである。【００５９】
ここで、スパイラル状の逆浸透膜の一例を説明する。図５は、スパイラル型の逆浸透膜装置のベッセルの一部切欠き概略図である。図６は、図５のベッセルを２つ繋いだものの斜視図である。図７は、スパイラル型の逆浸透膜エレメントの一部分解概略図である。図７に示すスパイラル型の逆浸透膜エレメントは、特開２００１−１３７６７２号公報に開示する一例であり、これに限定されるものではない。ここで、逆浸透膜装置のベッセル１００は、以下ベッセル１００といい、スパイラル型の逆浸透膜エレメント１０１は、以下エレメント１０１という。【００６０】
図５に示すように、ベッセル１００は、複数（例えば５〜８）のエレメント１０１を直列に接続して円筒状の容器本体（以下「容器本体」という）１０２内に収納して構成される。容器本体１０２の一端側の原水供給口１０３から被処理水１１が原水として導入され、他端側の透過水取出口１０４から透過水１３、非透過水取出口１０５から非透過水１５が取り出される。なお、図５においては、被処理水１１導入側の透過水取出口１０４は閉塞状態としている。【００６１】
図６は、このベッセル１００を２本直列に繋いだ場合である。例えばエレメント１０１の１本を１ｍとした場合、８本で１ベッセルを構成すると、総流路長（供給液の流れ方向の総長さ）は、８×２＝１６ｍの長さとなる。【００６２】
容器本体１０２内の各エレメント１０１は、例えば図７に示すように集水管１１１の周囲に、流路材１１２を内包した袋状の逆浸透膜１２を流路材（例えばメッシュスペーサ）１１４によりスパイラル状に巻回し、その一端にブラインシール１１５を設けた構造を有する。そして各エレメント１０１は、前方のブラインシール１１５側から供給される所定圧力の被処理水（原水）１１を流路材（例えばメッシュスペーサ）１１４により袋状の逆浸透膜１２間に順に導き、逆浸透作用により逆浸透膜１２を透過した透過水１３を集水管１１１により取り出すものとなっている。また、非透過水１５も後方シール１１８側から取り出すものとなっている。なお、被処理水１１の移動方向の膜長さがＬである。ここで、図７で示したエレメント１０１の構成は、図４で示したスパイラル型の第１付着物検知部２４Ａの構成においても同様である。【００６３】
この圧力容器を複数本（例えば５０〜１００本）集合させたものを１ユニットとしており、このユニット数を調整し、処理する被処理水１１の供給量に応じて、脱塩処理して生産水を製造するようにしている。【００６４】
従来においては、本設の逆浸透膜装置１４からの非透過水の少なくとも一部を、監視用分離膜に透過させ、この監視用分離膜の前後に設けた圧力計の差圧によって、非透過水に含まれる付着物が監視用分離膜の膜面に付着するのを監視していた。しかしながら、差圧で確認する場合には、流路が付着物で塞がれ、差圧に変化が生じる程度に付着物が付着した後でないと判断できない、という問題がある。
また、この差圧で計測する場合は、監視用分離膜の長さが長くないと、精度よく検知できない、という問題がある。【００６５】
通常、逆浸透膜装置１４の運転においては、被処理水１１中に所定のイオンや有機物を含む溶解成分があると想定し、逆浸透膜にイオンを含む溶解成分等に起因する付着物が付着しない条件を運転条件として設計している。しかしながら、供給する被処理水１１の水質変動などにより、設計条件よりもイオンや有機物を含む溶解成分濃度が高くなり、逆浸透膜に付着物が付着し易い状況となるようなことがある。このような場合、逆浸透膜装置１４からの透過水１３の透過水流量を流量計で確認し、透過水１３の流量が所定割合まで低下した時点を閾値として、逆浸透膜の洗浄を実施していたが、この時点では、すでに逆浸透膜へ広範囲に付着物が付着しており、逆浸透膜の洗浄が困難となっていた。【００６６】
そこで、本実施例では、図１に示すように、被処理水１１から逆浸透膜により透過水１３をろ過した逆浸透膜装置１４からイオンや有機物を含む溶解成分を濃縮した非透過水１５を排出する非透過水ラインＬ11と、この非透過水ラインＬ11から分岐した非透過水分岐ラインＬ12に設けられ、分岐した検知液１５ａを検知用透過水２２と検知用非透過水２３とに分離する第１検知用逆浸透膜２１Ａを有する第１付着物検知部２４Ａと、検知用透過水２２の流量を計測する第１検知用透過水側流量計４１Ａと、を備えた逆浸透膜装置の付着物監視装置を設置するようにしている。【００６７】
図８は、第１付着物検知部が本設の逆浸透膜装置の一部と対応する模式図である。図８に示すように、第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａを用いて付着物付着状態を検知するのは、本設の逆浸透膜装置１４の最後尾（例えばエレメント１０１が８本直列に連結している場合には、エレメント１０１−１〜１０１−８の８本目のエレメント１０１−８の出口末端近傍）において、第１検知用逆浸透膜２１Ａへの付着物成分（例えば石膏）の付着の状況を模擬することとなる。第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａの膜長さＬを例えば１６ｍｍとする場合には、最終後尾部分の１６ｍｍの状態が模擬できることとなる。【００６８】
すなわち、第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａは、本設の逆浸透膜装置１４に追設された状態となっている。よって、第検知用逆浸透膜２１Ａの長さが例えば１０００ｍｍとする場合には、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の長さ＋１０００ｍｍとなる。【００６９】
従って、第１検知用逆浸透膜２１Ａの長さＬが短い程、本設の逆浸透膜装置１４の末端部の極めて短い部分の模擬が可能となる。
これは、後述する試験結果からも、第１検知用逆浸透膜２１Ａが１６ｍｍの場合は、供給水の検知液１５ａの石膏過飽和度４．７であり、非透過水１５の石膏過飽和度も４．７であるので、本設の逆浸透膜装置１４の出口近傍を模擬できている。【００７０】
ここで、第１検知用逆浸透膜２１Ａにおける運転の経過と透過水流量及び供給圧力との関係について、図９、図１０を用いて説明する。
図９は、第１付着物検知部の検知用の逆浸透膜の長さＬを１６ｍｍで実施した場合のフラックス（ｍ3／ｈ／ｍ2）変化を示す図である。図１０は、第１付着物検知部の検知用の逆浸透膜の長さＬを１０００ｍｍで実施した場合のフラックス（ｍ3／ｈ／ｍ2）変化を示す図である。図９及び１０において、第１付着物検知部での運転の経過時間と、透過水量及び供給圧力との関係を示す図である。図９及び１０中左縦軸はフラックス（ｍ3／ｈ／ｍ2）、右縦軸は供給圧力（ＭＰａ）、横軸は運転時間（時間）を示す。本試験例では、付着物として石膏が付着するように調整した検知液１５ａを用いた。ここで、フラックスとは、単位面積あたりの透過水流量をいう。【００７１】
図９及び１０では、第１付着物検知部２４Ａへの検知液１５ａの供給圧力を例えば２．０ＭＰａとし、第１検知用逆浸透膜２１Ａに供給する検知液１５ａの石膏過飽和度を４．７とした条件において、運転時間の経過による第１検知用逆浸透膜２１Ａへの石膏付着物の付着による透過水流量の低下の度合いの結果を確認したものである。【００７２】
図９は、第１付着物検知部２４Ａの検知用の逆浸透膜の長さＬを１６ｍｍで試験した場合であり、供給圧力を例えば２．０ＭＰａと一定とする場合、検知用透過水２２のフラックスの挙動は、約１時間で５０％以下に低下していることが確認された。またこの時、検知用非透過水２３の石膏飽和度は４．７であった。【００７３】
図１０は、第１付着物検知部２４Ａの検知用の逆浸透膜の長さＬを１０００ｍｍで実施した場合であり、供給圧力を例えば２．０ＭＰａと一定とする場合、約１時間で１０％低下していることが確認された。【００７４】
この結果、第１付着物検知部２４Ａにおいて、第１検知用逆浸透膜２１Ａにおける透過水流量の１０％低下を極めて短時間（逆浸透膜の長さＬが、例えば１６ｍｍの場合には約１０分以下）で検知できることが確認された。【００７５】
よって、本実施例に係る第１付着物検知部２４Ａを用い、１時間以下、好適には１０分以下で透過水流量が約１０％低下することを迅速に検知することができる。【００７６】
ここで、過飽和度とは、例えば石膏を例とすると、ある条件で石膏が飽和溶解している状態（石膏の飽和濃度）を「１」とした場合の、石膏濃度の割合であり、例えば、過飽和度「５」とは、石膏飽和濃度の５倍濃い濃度であることを示している。【００７７】
次に、第１検知用逆浸透膜２１Ａへの洗浄による透過水流量の回復可否の確認試験を行った。
具体的には、第１検知用逆浸透膜２１Ａへ強制的に石膏を析出させ、洗浄後、付着物析出前の透過水流量に戻るかを確認した。
付着物である石膏析出条件としては、第１検知用透過水側流量計４１Ａを用いて透過水流量が１０％低下するときの条件とした。
表１に運転条件を示す。なお、供給液としては、ＮａＣｌ評価液（ＮａＣｌ：２０００ｍｇ／Ｌ）を用いた。【００７８】
【表１】
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【００７９】
運転操作は以下のように行った。
１）先ず、圧力条件を１．１８ＭＰａとし、供給液としてＮａＣｌ評価液を用いた場合の透過水量は２４ｍｌ／ｈであった。
２）その後、供給圧力条件を２．０ＭＰａまで増加させると共に、供給液をＮａＣｌ評価液から石膏過飽和液に変更し、膜に強制的にスケールを析出させ、１０分間で透過水流量１０％の低下を確認した。
３）その後、供給液を石膏過飽和液からイオン交換水に変更して洗浄を行った。
４）洗浄後、供給液をイオン交換水からＮａＣｌ評価液に変更し、１）の操作条件（圧力条件を１．１８ＭＰａ）で運転をしたところ、透過水量は２４ｍｌ／ｈであった。【００８０】
この結果、第１検知用逆浸透膜２１Ａへの石膏の析出の初期段階においては、水洗浄により石膏付着物の洗浄が可能であり、洗浄を行うことで付着物析出前の透過水流量に戻ることが確認された。【００８１】
石膏を洗浄する場合には、純水を用いて洗浄することができることも確認した。よって、本設の逆浸透膜装置１４の洗浄においても、透過水１３を用いての洗浄が可能となる。これにより洗浄工程におけるコスト低減、及び膜へのダメージ低減が可能となる。【００８２】
次に、脱塩処理装置の運転時間の経過による透過水流量の低下の一例について説明する。図１１は、本実施例における運転時間の経過と透過水流量の変化の一例を示す図である。図１１に示すように、被処理水１１中のスケール成分濃度に変化が無い場合には、第１付着物検知部２４Ａでの流量の低下は無い。そして、被処理水１１の水質変動等によって、スケール成分濃度が変化した場合、第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａに付着物の付着が開始される。この付着物の付着に応じて、第１検知用透過水側流量計４１Ａでの流量の低下を確認することができる。【００８３】
そして、図１１に示すように、所定閾値（例えば検知液透過水の流量が１０％低下した場合を閾値とする）となったことを確認すると、本設の逆浸透膜装置１４での逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判定装置４０で判断する。なお、この判定装置４０は必要に応じて設置するようにすればよい。
ここで、本発明において閾値とは、検知用透過水の流量の変化割合であり、図１１の例においては、所定閾値は、検知用透過水の流量の低下率が１０％であることを示している。【００８４】
そして、図１に示すように、脱塩処理装置１０Ａの運転する場合において、第１付着物検知部２４Ａを用いて、分離水である検知用透過水２２の流量の低下を第１検知用透過水側流量計４１Ａで計測し、この計測の結果、計測流量が所定閾値より変化したかどうかを判定装置４０により判断する。この判断の結果、所定閾値より変化した場合、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断する。この判断の結果、制御装置４５により、洗浄液供給部５２に対して、洗浄液５１を供給する指示を送る。この指示により、本設の逆浸透膜装置１４の運転を停止し、次いで、洗浄液５１を被処理水供給ラインＬ1に供給し洗浄を行う。この洗浄としては、例えばフラッシング洗浄、サックバック洗浄等を用いることができる。なお、この洗浄においても、透過水１３の一部を使用することができる。【００８５】
この際、洗浄液５１として、生産された透過水１３の一部１３ａを透過水供給ラインＬ3により、洗浄液供給部５２へ送って、洗浄処理するようにしている。これにより、薬品による洗浄を回避することができる。【００８６】
以上は、第１付着物検知部２４Ａからの検知用透過水２２の透過水流量を第１検知用透過水側流量計４１Ａにより検知して、判断していたが、検知用非透過水２３を用いる場合には、以下のように行う。
第１付着物検知部２４Ａからの検知用非透過水２３の非透過水流量を第１検知用非透過水側流量計４１Ｂにより検知し、非透過水流量の増加を検知した時点で、判定装置４０で本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着があると判断する。この判断の結果、制御装置４５において、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の洗浄を洗浄液５１により行う事により、本設の逆浸透膜装置１４の付着物の付着による性能低下を防止することができる。【００８７】
以上により、本実施例によれば、被処理水１１を処理する逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対して付着物の付着初期段階を検知することが可能となる。
このように、第１付着物検知部２４Ａを用いて、検知用透過水２２の流量が予め設定しておいた所定閾値以下となった場合に、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断することが出来ると共に、この判断の結果、洗浄液を供給して洗浄を行うことで、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物付着を抑制することができる。【００８８】
一般に、逆浸透膜へ石膏等の難溶解性物質が付着した場合には、洗浄処理によっては、除去することができないとされているが、本実施例の第１付着物検知部２４Ａを用いることで、極めて初期の石膏の付着状態を把握することができるので、石膏の結晶が溶解し易い微小な状態での洗浄による除去が可能となる。
この結果、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対して付着物付着の初期段階での対処が可能となるので、従来のように手遅れになることが無くなると共に、従来のような酸性、アルカリ性洗浄液を用いる必要が無くなり、逆浸透膜の寿命の向上に寄与することができる。【００８９】
以上の実施例においては、供給液の供給圧力、供給液流量を一定とした場合、逆浸透膜に付着物が付着すると、透過水流量（又はフラックス）が低下する事から、検知液の供給圧力、供給流量を所定の値とし、検知用透過水流量（またはフラックス）が閾値以下となった場合に、検知用逆浸透膜へ付着物の付着があったと判断している。
これに対して、透過水流量（又はフラックス）を一定とする場合、逆浸透膜に付着物が付着すると、供給液の供給圧力を上げる（フラックスを上げる）必要がある。
よって、検知用分離液（検知用透過水、又は検知用非透過水）の流量が一定となるように供給液の供給圧力を制御し、供給圧力が閾値以上となった場合に、検知用逆浸透膜へ付着物の付着があったと判断する事もできる。
【実施例２】
【００９０】
図１２は、実施例２に係る脱塩処理装置の概略図である。なお、実施例１と同一部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。図１２に示すように、本実施例に係る脱塩処理装置１０Ｂは、第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａに付着した付着物成分を分析して、付着物に応じて、洗浄を実施するものである。【００９１】
すなわち、本実施例では、第１付着物検知部２４Ａの第１検知用逆浸透膜２１Ａへ付着物が付着した際に、その付着物の分析を、別途している。【００９２】
そして、分析の結果、予め選定しておいた例えば３種類の洗浄液５１（第１〜第３洗浄液５１Ａ〜５１Ｃ）のうち、最適なものを選定し、本設の逆浸透膜装置１４の洗浄液として、第１〜第３洗浄液供給部５２（５２Ａ〜５２Ｃ）から行うようにしている。【００９３】
付着物が付着した第１検知用逆浸透膜２１Ａに対して各種洗浄液５１を各々供給し、第１検知用逆浸透膜２１Ａの検知用透過水流量を第１検知用透過水側流量計４１Ａにより計測する事により、第１検知用逆浸透膜２１Ａの付着物の洗浄効果を確認する。【００９４】
検知用透過水流量の計測により、第１検知用逆浸透膜２１Ａの付着物に対して最も効果のある洗浄条件（洗浄液、温度等）を選定することができる。この選定の結果を本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対しての洗浄条件として設定することができる。【００９５】
従来では、付着物に対して推奨される洗浄条件（洗浄液、洗浄手順）が定められていたとしても、実際の逆浸透膜への付着物の特定は困難であり、被処理水１１の水質からの予測を元に、付着物を想定し、洗浄液を選定したので、適切な洗浄ができない場合があった。【００９６】
これに対し、本実施例によれば、実際の付着物に対して各種洗浄液による洗浄性能の評価が可能となる。この評価の結果を本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対して反映することで、適切な洗浄を行うことが可能となる。【００９７】
この結果、実際に本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に付着している付着物に対して、最も効果的な洗浄液を簡便に選定する事が可能となる。
また、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の効果的な洗浄が可能となり、洗浄時間の短縮、洗浄液の使用量の削減を図ることができる。【００９８】
ここで、付着物として、例えば、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化鉄などは、塩酸などを用いた酸性水溶液を用いる事で洗浄可能となる。また、シリカ、有機物などは、水酸化ナトリウムなどを用いたアルカリ性水溶液を用いる事で洗浄可能となる。【００９９】
この洗浄の作業と共に、更に本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対して、付着物が付着しない条件へ運転条件を変更するようにしてもよい。なお、これらの操作は、同時に行っても良いし、順次行ってもよい。
運転条件の変更内容としては、以下を例示することができる。
１）本設の逆浸透膜装置１４に導入する前において、被処理水１１中に供給している付着物抑制剤の添加濃度を増加する運転を行う。
２）本設の逆浸透膜装置１４への被処理水１１の供給液圧力を下げる運転を行う。
３）本設の逆浸透膜装置１４への被処理水１１の供給液流量を上げる運転を行う。
このような付着物が付着しない運転条件に変更することで、脱塩処理装置が安定して脱塩処理を実施することができる。
また、洗浄液の選定のみならず、同様にして付着物抑制剤の選定を行い、適切な付着物抑制剤の供給を行うようにしてもよい。
【実施例３】
【０１００】
図１３は、実施例３に係る脱塩処理装置の概略図である。なお、実施例１と同一部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
実施例１の脱塩処理装置１０Ａの場合では、逆浸透膜装置１４からの非透過水１５を用い、この非透過水１５中のスケール成分による付着物の付着が開始するタイミングを検知していたが、本実施例の脱塩処理装置１０Ｃでは、図１３に示すように、逆浸透膜装置１４の手前（供給）側において、被処理水１１中に含まれる有機成分による付着物又は微生物に起因するバイオファウリングが開始するタイミングを検知している。なお、実施例１の第１付着物検知部２４Ａと本実施例の第２付着物検知部２４Ｂの構成は同一であるので、その説明は省略する。【０１０１】
図１３に示すように、本実施例に係る脱塩処理装置１０Ｃは、被処理水１１からイオンや有機物を含む溶解成分を濃縮し、透過水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置１４と、被処理水１１を供給する被処理水供給ラインＬ1から分岐した被処理水分岐ラインＬ21に設けられ、分岐した被処理水１１の一部を検知液１１ａとし、該検知液１１ａを検知用透過水２２と検知用非透過水２３とに分離する第２検知用逆浸透膜２１Ｂを有する第２付着物検知部２４Ｂと、第２検知用逆浸透膜２１Ｂで分離した分離液（検知用透過水２２、検知用非透過水２３）の流量を計測する第２検知用分離液流量計測装置（第２検知用透過水側流量計４１Ｃ、第２検知用非透過水側流量計４１Ｄ）と、第２検知用分離液流量計測装置（第２検知用透過水側流量計４１Ｃ、第２検知用非透過水側流量計４１Ｄ）の計測の結果、計測流量が所定閾値に対して変化した場合に、逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断する判定装置４０と、を備える。
本実施例では、検知用透過水２２の流量を計測する第２検知用透過水側流量計４１Ｃを検知用透過水排出ラインＬ22に設けており、検知用非透過水２３の流量を計測する第２検知用非透過水側流量計４１Ｄを検知用非透過水排出ラインＬ23に設けている。また、実施例１と同様に、判定装置４０は必要に応じて設置するようにすればよい。
なお、第２検知用逆浸透膜２１Ｂは、実施例１の第１検知用逆浸透膜２１Ａと同じ材質の膜であっても良いし、異なる材質の膜としても良い。【０１０２】
有機成分の付着や微生物に起因するバイオファウリングは、逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の被処理水１１の供給側において発生する。
よって、被処理水供給ラインＬ1から分岐した被処理水分岐ラインＬ21に、第２検知用逆浸透膜２１Ｂを有する第２付着物検知部２４Ｂを設けることで、逆浸透膜装置１４の膜エレメントの先頭部分における付着物の付着状態を模擬することができる。【０１０３】
本実施例の第２付着物検知部２４Ｂを用いて、検知用透過水２２の透過水流量を計測し、透過水流量の低下を第２検知用透過水側流量計４１Ｃにより検知する事により、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜での有機成分の付着や微生物に起因するバイオファウリングの開始初期段階を検知することができる。【０１０４】
そして、第２付着物検知部２４Ｂからの検知用透過水２２の透過水流量を第２検知用透過水側流量計４１Ｃにより検知し、透過水流量の低下を検知した時点で、判定装置４０で本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着があると判断する。この判断の結果、制御装置４５において、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の洗浄を洗浄液５１により行う事により、本設の逆浸透膜装置１４の有機成分の付着や微生物に起因するバイオファウリングによる性能低下を防止することができる。【０１０５】
すなわち、図１３に示すように、脱塩処理装置１０Ｂの運転する場合において、第２付着物検知部２４Ｂを用いて、分離水である検知用透過水２２の流量の低下を第２検知用透過水側流量計４１Ｃで計測し、この計測の結果、計測流量が所定閾値より変化したかどうかを判定装置４０により判断する。この判断の結果、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断する。
この判断の結果、制御装置４５により、有機物用の洗浄液供給部５２Ｄから有機物用の洗浄液５１Ｄを供給する指示を送る。この指示により、本設の逆浸透膜装置１４の運転を停止し、次いで、有機物用の洗浄液５１Ｄを被処理水供給ラインＬ1に供給し洗浄を行う。【０１０６】
また、第２付着物検知部２４Ｂからの検知用非透過水２３の非透過水流量を第２検知用非透過水側流量計４１Ｄにより検知し、非透過水流量の増加を検知した時点で、判定装置４０で本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着があると判断することも可能である。この判断の結果、制御装置４５において、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜の洗浄を有機物用の洗浄液５１Ｄにより行う事により、本設の逆浸透膜装置１４の有機成分の付着や微生物に起因するバイオファウリングによる性能低下を防止することができる。【０１０７】
有機成分による付着物、微生物由来のバイオファウリングに対しては、例えば水酸化ナトリウム水溶液に界面活性剤を添加した有機物用の洗浄液５１Ｄを用いることで、洗浄可能となる。【０１０８】
この洗浄の作業と共に、更に本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対して、付着物が付着しない条件へ運転条件を変更するようにしてもよい。なお、これらの操作は、同時に行っても良いし、順次変更するようにしてもよい。
１）殺菌剤（塩素系殺菌剤（例えばクロラミン等）、および過酸化水素などの酸化性能をもつ薬剤）の添加量を減らす運転を行う。
２）有機物用凝集剤の添加量を増加する運転を行う。
３）有機物吸着塔（砂ろ過、活性炭吸着塔、加圧浮上装置（ＤＡＦ）、除菌フィルタ等）を通すように流路を変更する。
４）逆浸透膜装置１４へ供給する被処理水１１のｐＨを上げる運転を行う。
５）有機物用洗浄液を添加する運転を行う。
このような付着物が付着しない運転条件に変更することで、脱塩処理装置が安定して脱塩処理を実施することができる。【０１０９】
図１４は、実施例３に係る脱塩処理装置の運転条件変更の一例を示す概略図である。
図１４では、第２付着物検知部２４Ｂからの検知用透過水２２の透過水流量を第２検知用透過水側流量計４１Ｃにより検知し、透過水流量の低下を検知した時点で、判定装置４０で膜への付着があると判断する。この判断の結果、洗浄を実施する場合には、有機物用の洗浄液供給部５２Ｄから有機物用の洗浄液５１Ｄを供給して洗浄を行うようにしている。【０１１０】
また、本実施例では、図１４に示すように、被処理水１１への有機物用凝集剤６１の添加量を調整する場合には、凝集ろ過部６２に対して、有機物用凝集剤供給部６３から、有機物用凝集剤６１を供給するようにし、有機物用凝集剤６１の供給により有機物を除去するようにしている。【０１１１】
また、被処理水１１への殺菌剤６４の添加量を調整する場合には、凝集ろ過部６２の下流側で、殺菌剤供給部６５から殺菌剤６４を供給するようにしている。殺菌剤６４の添加量を減らすことで、微生物に由来する有機物を減らすようにしている。【０１１２】
また、逆浸透膜装置１４に導入する被処理水１１へのｐＨを調整する場合には、凝集ろ過部６２の下流側のｐＨ調整部６６に供給する酸又はアルカリのｐＨ調整剤６７を、酸又はアルカリ供給部６８から供給するようにし、ｐＨを調整することで、微生物を死滅させるようにしている。また、ｐＨを高くすることで、有機物の溶解・付着を抑制するようにしている。【０１１３】
また、被処理水１１中の有機物をさらに除去する場合には、ｐＨ調整部６６の下流側において、被処理水供給ラインＬ1から流路を分岐する切替部７１、７２を操作し、バイパス通路Ｌ31に介装した有機物吸着塔７３に被処理水１１を通過させ、被処理水１１中の有機物を吸着除去するようにしている。【０１１４】
また、カートリッジフィルタ６９を逆浸透膜装置１４の上流側に設置し、被処理水１１中の不純物を更にろ過するようにしている。
図１４中、符号７５はｐＨ調整部であり、原水である被処理水１１のｐＨをｐＨ調整剤（酸又はアルカリ）６７により調整している。
【実施例４】
【０１１５】
図１５は、実施例４に係る脱塩処理装置の概略図である。なお、実施例１乃至実施例３と同一部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
本実施例では、図１５に示すように、本実施例の脱塩処理装置１０Ｄは、実施例１の脱塩処理装置１０Ａの逆浸透膜装置１４からの非透過水１５を用い、この非透過水１５中のスケール成分による付着物の付着が開始するタイミングと、実施例３の脱塩処理装置１０Ｃの逆浸透膜装置１４に供給する前の被処理水１１を用い、この被処理水１１中の有機成分による付着物又は微生物に起因するバイオファウリングが開始するタイミングとを検知するものである。【０１１６】
本実施例では、本実施例の第１付着物検知部２４Ａを用いて、検知用透過水２２の透過水流量を計測し、透過水流量の低下を第１検知用透過水側流量計４１Ａにより検知する事により、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜での付着物の付着開始の初期段階を判断すると共に、第２付着物検知部２４Ｂを用いて、検知用透過水２２の透過水流量を計測し、透過水流量の低下を第２検知用透過水側流量計４１Ｃにより検知する事により、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜での有機成分による付着物又は微生物に起因するバイオファウリングの開始初期段階を判断するようにしている。【０１１７】
そして、この判断によって、制御装置４５により洗浄液供給部５２から洗浄液５１を供給することで、本設の逆浸透膜装置１４の付着物の付着、有機成分による付着物又は微生物に起因するバイオファウリングによる性能低下を抑制することができる。本実施例での洗浄液５１の選定は、予め選定しておくようにしてもよいし、実施例２のように、付着物を分析して洗浄液をその都度選定するようにしてもよい。【０１１８】
なお、図１５においては、洗浄液５１としては、例えばスケール成分に対応する第１〜第３洗浄液５１Ａ〜５１Ｃのいずれかと、有機成分の付着や微生物に起因するバイオファウリングによる性能低下を防止する有機用の洗浄液５１Ｄを供給可能としている。さらに、図１４に示した運転制御のうち、有機物用の洗浄液５１Ｄの洗浄の他に例えば有機物用凝集剤６１等を添加する他の運転制御を実施するようにしてもよい。【０１１９】
この結果、実際に本設の逆浸透膜装置１４に付着している付着物に対して、最も効果的な洗浄液５１（第１〜第３洗浄液５１Ａ〜５１Ｃ、有機物用の洗浄液５１Ｄのいずれか）を簡便に選定して洗浄を実施する事が可能となる。よって、本設の逆浸透膜装置１４の効果的な洗浄による洗浄時間の短縮、洗浄液の使用量削減が可能となる。【０１２０】
さらに、この洗浄の作業と共に、更に本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜に対して、前述したような付着物が付着しない条件へ運転条件を変更するようにしてもよい。
【実施例５】
【０１２１】
図１６は、実施例５に係る脱塩処理装置の概略図である。なお、実施例１と同一部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
本実施例では、図１６に示すように、本実施例の脱塩処理装置１０Ｅは、実施例１の脱塩処理装置１０Ａの逆浸透膜装置１４からの非透過水１５を更に濃縮する蒸発器８１を非透過水ラインＬ11に設置している。
この蒸発器８１により、非透過水１５中の水分を除去することが可能であり、更には非処理水１５中に含まれる固体を回収することもできるようにしている。【０１２２】
実施例１において説明したように、本設の逆浸透膜装置１４の逆浸透膜への付着物の付着初期段階を検知し、洗浄の実施、付着物が付着しない運転条件へ変更することで、本設の逆浸透膜装置１４の安定運転が可能となる。これにより後流に設置する非透過水１５を更に濃縮する蒸発器８１の安定運転が可能となる。【０１２３】
ここで、蒸発器８１としては、例えば水分を蒸発させる蒸発装置、蒸留装置、結晶化装置、無排水化装置等を例示することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０Ａ〜１０Ｅ  脱塩処理装置
１１  被処理水
１１ａ  検知液
１３  透過水
１４  逆浸透膜装置
１５  非透過水
１５ａ  検知液
Ｌ11  非透過水ライン
Ｌ12  非透過水分岐ライン
Ｌ21  被処理水分岐ライン
２１Ａ  第１検知用逆浸透膜
２１Ｂ  第２検知用逆浸透膜
２２  検知用透過水
２３  検知用非透過水
２４Ａ  第１付着物検知部
２４Ｂ  第２付着物検知部
４０  判定装置
４１Ａ  第１検知用透過水側流量計
４１Ｂ  第１検知用非透過水側流量計
４１Ｃ  第２検知用透過水側流量計
４１Ｄ  第２検知用非透過水側流量計
４５  制御装置
【図１】
2016035175.tif 000004
【図２】
2016035175.tif 000005
【図３】
2016035175.tif 000006
【図４】
2016035175.tif 000007
【図５】
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【図６】
2016035175.tif 000009
【図７】
2016035175.tif 000010
【図８】
2016035175.tif 000011
【図９】
2016035175.tif 000012
【図１０】
2016035175.tif 000013
【図１１】
2016035175.tif 000014
【図１２】
2016035175.tif 000015
【図１３】
2016035175.tif 000016
【図１４】
2016035175.tif 000017
【図１５】
2016035175.tif 000018
【図１６】
2016035175.tif 000019
【国際調査報告】
2016035175.tif 000020
2016035175.tif 000021
2016035175.tif 000022
2016035175.tif 000023