(57)【要約】【課題】膜モジュールの破損の有無を簡便なシステムで短時間のうちに効率よく検知できるようにし、検知の精度、信頼性を大幅に向上する。【解決手段】分離膜により原液室と透過液室とに区画された膜モジュールを用いて、透過液あるいは濃縮液を得る装置において、原液室および透過液室のいずれか一方の第１の液室内の液を排出する手段と、他方の第２の液室内を吸引により減圧する手段と、第２の液室の減圧状態を測定する手段とを有する膜分離装置、およびその装置における状態検知方法。【選択図】図１
2004237281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜により原液室と透過液室とに区画された膜モジュールを用いて、透過液あるいは濃縮液を得る膜分離装置において、原液室および透過液室のいずれか一方の第１の液室内の液を排出する手段と、他方の第２の液室内を吸引により減圧する手段と、第２の液室の減圧状態を測定する手段と、を設けたことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
さらに、液が排出された前記第１の液室内を気体にて加圧する手段が設けられている、請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記膜モジュールが複数本設けられており、前記第２の液室の減圧状態測定手段が、それぞれの膜モジュールに対して設けられている、請求項１または２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
前記膜モジュールが複数本設けられており、それぞれの膜モジュールの前記第２の液室が第２の合流管に連通されており、該第２の合流管に、該第２の合流管内の減圧状態を測定する手段が、各膜モジュールの前記第２の液室の減圧状態を測定する共通の測定手段として設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項５】
前記膜モジュールが複数本設けられており、それぞれの膜モジュールの前記第１の液室が第１の合流管に連通されており、該第１の合流管を介して各膜モジュールの第１の液室内の液が排出される、請求項１〜４のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項６】
分離膜により原液室と透過液室とに区画された膜モジュールを用いて、透過液あるいは濃縮液を得る膜分離装置における状態検知方法であって、原液室および透過液室のいずれか一方の第１の液室内の液を排出した後、他方の第２の液室内を吸引により減圧し、該第２の液室の減圧状態を測定することを特徴とする、膜分離装置における状態検知方法。
【請求項７】
前記第１の液室内の液を排出した後、該第１の液室内を気体にて加圧するとともに、前記第２の液室内を吸引により減圧する、請求項６に記載の膜分離装置における状態検知方法。
【請求項８】
前記膜分離装置に膜モジュールが複数本設けられており、それぞれの膜モジュールに対して第２の液室の減圧状態を測定する、請求項６または７に記載の膜分離装置における状態検知方法。
【請求項９】
前記膜分離装置に膜モジュールが複数本設けられており、かつ、それぞれの膜モジュールの前記第２の液室が第２の合流管に連通されており、該第２の合流管内の減圧状態を測定することにより、各膜モジュールの前記第２の液室の減圧状態をそれらの総合状態として測定する、請求項６〜８のいずれかに記載の膜分離装置における状態検知方法。
【請求項１０】
前記膜分離装置に膜モジュールが複数本設けられており、かつ、それぞれの膜モジュールの前記第１の液室が第１の合流管に連通されており、該第１の合流管を介して各膜モジュールの第１の液室内の液を排出する、請求項６〜９のいずれかに記載の膜分離装置における状態検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密濾過膜や限外濾過膜、逆浸透膜などの分離膜を用いて、分離膜を透過した透過液や分離膜によって阻止された濃縮液を得る膜分離装置およびその装置における状態検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密濾過膜や限外濾過膜などの膜モジュールを用いた膜分離装置は、海水の淡水化、純水製造、排水処理などの水処理分野やワイン、果汁濃縮などの食品分野など各種産業で広汎に採用されている。このような膜分離装置では、分離膜の損傷や膜モジュールのシール不足などが原因で原液が透過液側へ漏出するなどの不具合が発生する可能性がある。そのため、これら不具合の発生を防止するために、分離膜や膜モジュールの破損を検出する手段を備えた膜分離装置が多数提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１や特許文献２においては、膜モジュールの原液室に圧力気体を充填し、気体の圧力または流量の変動を測定することで、膜モジュールの不具合を検知する手段を設けた膜分離装置が提案されている。また、特許文献３には、膜モジュールの原液室に加圧空気を充填し、空気が透過液室へ漏洩した際に現れる気泡を光学センサーで検知する方法が提案されている。
【特許文献１】特開昭６０−９４１０５号公報
【特許文献２】特開平８−１０５９０号公報
【特許文献３】特開２０００−３４２９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１や特許文献２、特許文献３に示されている装置は、膜モジュールの不具合による原液室から透過液室への連通を原液室の密閉性に関して判断するものであり、その手段として、圧力気体を原液室へ充填し、その充填気体の変動や漏れを検知しようとするものである。
【０００５】
しかしながら、これらの装置には実用面で以下のような問題がある。
第一に、原液室へ充填した圧力気体の圧力変動を検知する方法では、膜モジュールの原液室から透過液室への気体漏洩が微小である場合、圧力気体を充填する容積を小さくしなければ、短時間で原液室の圧力降下を検知することができない。すなわち、膜分離装置が大規模なものである場合には、装置に使用する膜モジュールの数も多くなるため、圧力気体を充填する原液室の総容積も大きくなり、圧力気体の圧力変動を検知することにより膜破損を検知することは、実用上、不可能であることが多い。また、大規模な膜分離装置でも使用している膜モジュールを少数本で区切り、上記の膜破損検知方法を実施していくことは可能であるが、この場合には、装置全体の膜モジュールの破損を確認するのに長時間を要するとともに多くの付帯設備が必要となり、現実的ではない。
【０００６】
第二に、原液室へ充填する圧力気体の充填流量や透過液室への漏洩気体流量を検知する方法では、膜モジュールの原液室から透過液室への気体漏洩が微小であり、かつ原液室の容積が大きい場合には、気体の微小流量を検出するために加圧気体を瞬時に高い圧力で供給すること、さらに、微小流量の気体を精度よく測定できる流量測定手段を備えることが必要になる。また、この方法は、気体の供給圧力が使用している分離膜のバブルポイント（水等の液体に濡らした分離膜の片側から空気圧をかけて、膜の反対側に気泡の発生が観察される最小の圧力）以下でなければならないことや気体の供給流量と漏洩気体の流量の差が非常に大きくなることなどを考慮すると、実際の装置においては実現不可能であると判断される。
【０００７】
そこで本発明の課題は、大規模な膜分離装置においても膜モジュールの状態、特にその破損の有無を簡便なシステムで短時間のうちに効率よく検知できるようにし、検知の精度、信頼性を大幅に向上することができる膜分離装置、およびその装置における状態の検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る膜分離装置は、分離膜により原液室と透過液室とに区画された膜モジュールを用いて、透過液あるいは濃縮液を得る膜分離装置において、原液室および透過液室のいずれか一方の第１の液室内の液を排出する手段と、他方の第２の液室内を吸引により減圧する手段と、第２の液室の減圧状態を測定する手段と、を設けたことを特徴とするものからなる。
【０００９】
この膜分離装置においては、さらに、液が排出された第１の液室内を気体にて加圧する手段が設けられている構造とすることもできる。
【００１０】
また、上記膜分離装置においては、膜モジュールが複数本設けられており、第２の液室の減圧状態測定手段が、それぞれの膜モジュールに対して設けられている構造とすることができる。
【００１１】
また、膜モジュールが複数本設けられており、それぞれの膜モジュールの第２の液室が第２の合流管に連通されており、該第２の合流管に、該第２の合流管内の減圧状態を測定する手段が、各膜モジュールの前記第２の液室の減圧状態を測定する共通の測定手段として設けられている構造とすることができる。
【００１２】
さらに、膜モジュールが複数本設けられており、それぞれの膜モジュールの第１の液室が第１の合流管に連通されており、該第１の合流管を介して各膜モジュールの第１の液室内の液が排出される構造とすることもできる。
【００１３】
本発明に係る膜分離装置における状態検知方法は、分離膜により原液室と透過液室とに区画された膜モジュールを用いて、透過液あるいは濃縮液を得る膜分離装置における状態検知方法であって、原液室および透過液室のいずれか一方の第１の液室内の液を排出した後、他方の第２の液室内を吸引により減圧し、該第２の液室の減圧状態を測定することを特徴とする方法からなる。
【００１４】
この状態検知方法においては、第１の液室内の液を排出した後、該第１の液室内を気体にて加圧するとともに、第２の液室内を吸引により減圧するようにすることもできる。
【００１５】
また、上記状態検知方法においては、膜分離装置に膜モジュールが複数本設けられている場合、それぞれの膜モジュールに対して第２の液室の減圧状態を測定するようにすることができる。
【００１６】
また、膜分離装置に膜モジュールが複数本設けられており、かつ、それぞれの膜モジュールの第２の液室が第２の合流管に連通されている場合、該第２の合流管内の減圧状態を測定することにより、各膜モジュールの前記第２の液室の減圧状態をそれらの総合状態として測定するようにすることができる。
【００１７】
さらに、膜分離装置に膜モジュールが複数本設けられており、かつ、それぞれの膜モジュールの前記第１の液室が第１の合流管に連通されている場合、該第１の合流管を介して各膜モジュールの第１の液室内の液を排出するようにすることもできる。
【００１８】
このような装置および方法においては、原液が水の場合、原液室または透過液室の原液または透過液を排出した後、つまり、第１の液室内の液を排出した後、吸引により減圧する透過液室または原液室の圧力、つまり、第２の液室の減圧された圧力が、吸引しない場合の基準圧力（例えば大気圧）に対し、−２０ｋＰａ〜−９０ｋＰａの範囲にあることが好ましい。−９０ｋＰａよりも低い圧力まで減圧されると、水蒸気が発生するおそれがあり、水蒸気が発生すると実質的に液を吸引できなくなる。また、減圧度が−２０ｋＰａよりも小さいと、基準圧力との差が小さすぎるため、減圧状態あるいはその変化を測定することが困難になるおそれがある。
【００１９】
本発明者らは、膜分離装置内の膜モジュールやその他周辺部が破損した場合に最も問題となるのは、原液側と透過液側が分離されないこと、すなわち、原液室と透過液室が連通することであり、この連通の有無を確認することで膜分離装置の健全性を判断できることに着目し種々の検討を試みた。
【００２０】
その結果、原液室の原液または透過液室の透過液を膜モジュールから排出し（膜モジュールの第１の液室内の液を排出し）、透過液室または原液室（第２の液室）を吸引により減圧し、その減圧度または減圧度の変化を確認することにより、容易に精度よく膜モジュールの破損、シール不良を検知できることを知見し、本発明を完成したものである。
【００２１】
すなわち、本発明では、第１の液室内の液は排出されて空の状態とされ、第２の液室内は実質的に液が充満した状態にて吸引により減圧状態とされるが、分離膜の破損や膜モジュールのシール不足により第１の液室と第２の液室が大かれ少なかれ連通状態にあると、第２の液室内を吸引により所定の圧力まで減圧できないか、たとえ減圧できたとしてもその減圧圧力を維持できないことになる。そして、第２の液室の減圧は、第２の液室内に実質的に液が充満した状態にて吸引により行われるので、第２の液室内を所定の圧力まで減圧できるか否かの結果、あるいは、たとえ減圧できたとしてもその減圧圧力を維持できるか否かの結果は、極めて迅速にかつ高感度で測定される。その結果、大規模な膜分離装置においても、膜モジュールの状態、特にその破損の有無が短時間のうちに効率よく検知されることになり、検知の精度、信頼性が大幅に向上される。
【００２２】
このような本発明においては、以下のような利点が挙げられる。
第一に、膜モジュールの原液室または透過液室を吸引により減圧する場合、吸引できる圧力は最大でも−１００ｋＰａ程度であるから、分離膜に加わる圧力差が、一般に水処理で使われている精密濾過膜や限外濾過膜のバブルポイント以上になる可能性は低く、また、膜モジュールに不必要な高圧を与える懸念もなくなる。
【００２３】
第二に、通常の水処理の場合、膜モジュールの原液室または透過液室には濃縮水または膜透過水が満水状態であり、かつ、水は非圧縮性流体であることから、装置規模が大きくなって吸引減圧すべき液室の容積が大きくなった場合であっても、大規模な減圧装置や付帯設備は必要ない。また、同様の理由で吸引減圧すべき液室容積の大小に関係なく減圧が達成できるため、装置規模による減圧感度の差がほとんど出ない。したがって、膜分離装置の規模にかかわらず、高感度、高精度で所定の検知を行うことができるようになる。
【００２４】
第三に、膜モジュールに破損がある場合には、原液室と透過液室が連通しており、所定圧力への減圧がほとんど達成できないため、膜破損の有無を判定できる感度が極めて高く、膜破損がない場合との差を明確にかつ容易に判定できるようになる。
【００２５】
第四に、膜破損の有無を判定できる感度が高いため、膜モジュールを複数本使用している膜分離装置の場合であっても、例えば膜モジュールごとに減圧状態測定手段（例えば、真空圧力計）を設けることで、全体を一回減圧操作すれば、破損のある膜モジュールを容易に特定できるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る膜分離装置およびその装置における状態検知方法によれば、簡便な操作で短時間のうちに高感度で精度よく膜モジュールの破損やシール不足の検知が可能となり、複数本の膜モジュールを使用する大規模な膜濾過装置においても、付帯設備を増やすことなく膜モジュールの破損検知が可能であり、信頼性の高い膜分離装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施態様に係る膜分離装置を示している。この膜分離装置は、原水１が導入される原水槽２と、原水供給ポンプ３と、膜モジュール５と、透過水槽１０と、ウォータートラップ１５と、吸引により減圧する手段としての真空ポンプ１６とを備えている。膜モジュール５は、その内部が例えば中空糸状や管状の分離膜６によって原水室７と透過水室８とに区画されている。
【００２８】
膜分離装置の通常運転時には、原水１は原水槽２へ導入され、原水ポンプ３を用いて膜モジュール５へ供給される。分離膜６を透過した透過水は透過水室８を経て、透過水槽１０へ貯留される。分離膜６を透過しなかった原水１は、原水室７を経て、原水供給ポンプ３の前に返送される。通常運転時には弁４、弁９、弁１１は開となっており、弁１２、弁１３、弁１４は閉となっている。分離膜６を透過しなかった原水１を濃縮水として得る場合には、原水供給ポンプ３の前に返送せずに濃縮水槽（図示略）に送ることも可能である。
【００２９】
膜モジュール５の破損（あるいは膜モジュール５のシール不足）を検知する場合は、原水供給ポンプ３を停止し、弁４、弁９、弁１１は閉とする。次いで、弁１２、弁１３を開として、まず、第１の液室としての原水室７の原水を排出する。次いで、弁１２を閉、弁１４を開として真空ポンプ１６を起動し、透過水室８からウォータートラップ１５までを吸引により減圧する。このとき、原水室７と透過水室８との間に連通がなければ（つまり、分離膜６の破損による連通がなければ）、透過水室８からウォータートラップ１５までは真空減圧され、減圧状態測定手段としての真空圧力計１７で減圧状態が確認できる。膜モジュール５に分離膜６の破損などの不具合があり、原水室７と透過水室８とが連通していれば、透過水室８からウォータートラップ１５までは真空減圧されず、あるいはたとえ一時的に減圧されたとしても減圧度が急激に下がり、真空圧力計１７によって、減圧の不完全状態が検知される。
【００３０】
図２は、本発明の第２実施態様に係る膜分離装置を示している。本実施態様では、膜モジュール５が合計８本配備され、膜モジュール４本を１ユニットとして、２ユニット構成とされている。第一ユニット２７と第二ユニット２８は同時通水可能であるが、ユニットごとに独立できるようにそれぞれ弁４、２９、１１、１２と弁２２、２３、２４、２５が設けられている。膜モジュール数、弁数が図１の装置と異なるだけで、構成機器と運転方法は図１と同様に実施することができる。ただし、膜モジュールそれぞれの透過水配管上に真空圧力計が設置されており、代表として第一ユニット２７用に１８、１９、２０、２１の真空圧力計を例示してある。これら真空圧力計１８、１９、２０、２１により、膜モジュールごとに透過水室８の減圧状態を測定できる。また、各膜モジュール５の透過水室８からの透過水配管は第２の合流管３１に連通されており、図１に示した構成と同様、全体としての減圧状態を検知可能なように、第２の合流管部、本実施態様ではウォータートラップ１５と真空ポンプ１６の間に、真空圧力計１７が設けられている。さらに、弁１２または２５を介して各膜モジュール５の原水室７から液を排出する際には、各原水室７に連通された第１の合流管３２を通して排出できるようになっている。
【００３１】
この膜分離装置の通常運転時には、原水１は原水槽２へ導入され、原水ポンプ３を用いて膜ユニット２７、２８の各膜モジュール５へ供給される。分離膜６を透過した透過水は透過水室８を経て、各膜ユニット内で合流し、透過水槽１０へ貯留される。分離膜を透過しなかった原水は原水室７を経て、各膜ユニット内で合流し、原水ポンプの前へ返送される。通常運転時には弁４、２９、１１、２２、２３、２４及び弁９は開となっており、弁１２、１３、１４、２５、２６は閉となっている。
【００３２】
膜モジュールの破損等を検知する操作は、膜ユニット２７、２８それぞれで行なう。第一膜ユニット２７の膜モジュールの破損を検知する場合について説明するに、まず、原水供給ポンプ３を停止し、弁４、弁２９、弁１１は閉とする。次いで、弁１２、弁１３を開として、原水室７の原水を排出する。次いで、弁９、弁１２、弁２３を閉、弁１４、弁２９を開として真空ポンプ１６を起動し、透過水室８からウォータートラップ１５までを吸引減圧する。このとき、ユニット内の各モジュールにおいて、原水室７と透過水室８との間に連通がなければ、透過水室８からウォータートラップ１５までは真空減圧され、真空圧力計１７で減圧状態が確認できる。膜モジュールに分離膜の破損などの不具合があり、原水室７と透過水室８とが連通していれば、透過水室８からウォータートラップ１５までは真空減圧されず、真空圧力計１７によって、減圧の不完全状態が確認される。これまでの操作によって膜モジュールの不具合などを含めた、膜ユニット全体の健全性が確認できる。
【００３３】
さらに、各膜モジュールに設置された個別の真空圧力計１８、１９、２０、２１を確認することで、どの膜モジュールに原水室７と透過水室８の連通があるかを検知できる。
【００３４】
第二膜ユニット２８の膜破損検知操作を実施する場合は、前述の操作を第二膜ユニット２８に対して実施すればよい。また、上記実施形態の装置では、膜破損検知操作を実施する場合に原水供給ポンプを停止して両ユニットとも運転を停止するようにしたが、原水供給ポンプを停止せず、第一膜ユニット２７が破損検知操作を行なっているときでも、第二膜ユニット２８を運転可能とする構成とすることもできる。
【００３５】
なお、図１、図２に示す膜分離装置は本発明の実施形態の例を示すものであって、本発明はその要旨を越えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００３６】
また、上記実施の形態には図示しなかったが、膜分離装置に逆洗ポンプを設け、膜モジュールの逆洗を実施できるようにした装置にも本発明の適用は可能である。
【００３７】
上記実施の形態の装置では、原水室７の原水を排出し、透過水室８側を減圧する例について説明したが、本発明においては、透過水室の透過水を排出し、原水室側を減圧して原水室の減圧状態を測定するようにしてもよい。
【００３８】
上記実施の形態の装置では透過水室の減圧手段として真空ポンプを示したが、減圧手段には真空ポンプ以外の水用ポンプやアスピレーターなど本発明の要旨を超えない限り、あらゆる真空発生手段や吸引手段が適用可能である。
【００３９】
また、上記実施の形態では、膜モジュール１本の装置、膜モジュール８本２ユニットの装置を例示したが、例示以外の複数本数、複数ユニットを使用する装置にも本発明は適用可能である。
【００４０】
膜モジュールの形状には、中空糸膜、管状膜、平膜、スパイラル型などがあり、いずれの形状のものでも本発明を適用可能であるが、特に中空糸膜型、管状膜型、平膜型のモジュールに対して本発明は好適に適用される。
【００４１】
本発明においては、分離膜の素材として、ポリアクリロニトリル、ポリスルフォン、スルフォン化ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、セラミック、各種金属など分離膜に用いられているあらゆる素材が膜モジュールに適用可能である。
【００４２】
また、本発明は、分離膜の種類として、精密濾過膜や限外濾過膜、逆浸透膜など液体処理に用いられる、様々な膜種へ適用が可能であるが、特に分画分子量数万程度から分離孔径数μｍの分離膜に対して好適に適用される。
【００４３】
本発明では、第２の液室の減圧状態を測定することにより膜分離装置における状態検知が行われるが、正常な状態において減圧状態を保持可能な全圧力差（第１の液室内圧力−第２の液室内圧力）は、装置の機密性や分離膜の材質、孔径等で決まってくる。本発明では第２の液室を減圧状態にして健全性を判定することが特徴であるが、前述したように、第２の液室の減圧度合いには限度がある。したがって、例えば分離膜の孔径が小さくかつ、膜破損の程度が極めて小さい場合（例えば、膜にピンホールが開いているが、そのピンホールが極めて小さい場合〔勿論、分離膜の孔径よりは大きい〕）のように、全圧力差を大きく取らないと健全性の判定が難しい場合等では、液が排出された第１の液室内を気体（例えば、空気）にて加圧し、加圧と同時に、あるいは加圧後に第２の液室を減圧し、その減圧状態を測定するようにすることも可能である。この場合、健全性の判定に必要とされる全圧力差の一部を本発明の特徴である第２の液室の減圧で補っているため、従来法と比較して第１の液室の加圧度合いは少なくて済む。また、第１の液室の液排出と加圧気体供給の動作を少なくとも部分的にオーバーラップさせて行うようにすれば、第１の液室の液を排出する際に、加圧気体を供給して第１の液室から液を押し出すことも可能になり、液排出時間を短縮することができる等の利点も期待できる。
【００４４】
装置構成としては、例えば図３に本発明の第３実施態様に係る膜分離装置を示すように、図１に示した第１実施態様に係る装置に比べ、液が排出された第１の液室内を気体で加圧する手段として、例えば、膜モジュール５の原水室７に加圧空気を充填するためのコンプレッサー３３、空気貯層３４、弁３５を付加すればよい。その他の構成は、図１に示した第１実施態様と実質的に同じ構成とすることができる。このような構成を有する膜分離装置により、上述の如く、第２の液室を減圧だけでは全圧力差が小さく健全性の判定が難しい場合にも、適切な全圧力差を容易に確保できるようになり、健全性の判定を容易に行うことができるようになる。
【００４５】
本発明における被処理液（原液）は、特に限定されるものではなく、本発明は、河川水、湖沼水、地下水、工業用水、上水などの各種水処理、各種排水処理や有価物回収、純水、パイロジェンフリー水製造などに適用可能である。
【００４６】
膜分離装置の運転には、定流量濾過および定圧濾過があり、本発明はいずれの運転も適用可能であるが、定流量濾過運転を行うのが一般的である。
【００４７】
また、分離膜損傷検知の操作は回数を多くするほど、装置の安全性、信頼性は高まることになるが、頻度としては１日から１カ月に一回程度の範囲が妥当であり、好ましくは１日から１週間に一回の頻度で行われる。
【００４８】
なお、本発明の膜分離装置では被処理水に凝集剤を添加してから膜分離することも可能であり、凝集薬品には、ポリ塩化アルミニウム、硫酸ばんど、塩化鉄、硫酸鉄などの無機凝集剤のほかに、アクリルアミド系などの有機高分子凝集剤も適用可能であり、さらには各種凝集補助剤や酸、アルカリなどのｐＨ調整薬品も添加薬品として使用可能である。
【実施例】
【００４９】
以下に、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。
実施例１、２
本発明の実施の形態で述べた、図１の装置と同等の装置を用いて、膜モジュール破損時の感度を確認する目的で運転を実施した。膜モジュールには、FE-10UFモジュール（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）を用いた。透過水室の減圧手段には真空ポンプを用いた。
【００５０】
実施例１としてFE-10モジュールの中空糸１本を故意に切断したモジュールを使用し、実施例２としてFE-10の新品モジュールを使用して、膜切れ検知の試験を実施した。
【００５１】
比較例１、２
また、比較例として、図４に示す装置を用いて膜モジュール５の原液側を加圧し、その圧力保持状態で膜モジュールの破損状態を検知する従来の方法を実施例に次いで比較試験した。比較例１としてFE-10モジュールの中空糸１本を故意に切断したモジュール、比較例２としてFE-10の新品モジュールを試験した。
【００５２】
図４の装置においては、膜モジュール５の破損検知に使用する機器構成と検知方法が図１に示した方法とは異なり、以下のとおりである。膜モジュール５の原水室７に加圧空気を充填する目的でコンプレッサー４１、空気貯層４２、弁４３を備え、また、原水室７の圧力保持状態を確認するために圧力計４４を備えている。
【００５３】
図４の装置においても、通常の膜濾過運転時は、図１の装置と同様に行われる。膜破損を検知する場合には以下の工程を実施する。まず、原水供給ポンプ３を停止する。次いで、弁１２、１３を開、弁４、９、１１、１４、４３を閉として、原水室７の原水を排出する。次いで、弁４３を開、弁４、９、１１、１２、１３、１４を閉として、原水室７に任意に設定された圧力まで加圧空気を送り込む。その後、弁４３を閉、弁１４を開として、任意の設定時間で圧力を保持する。このとき膜モジュール５に破損がなければ圧力計４４の値にはほとんど変化はなく、また、膜モジュール５に何らかの異常がある場合には、加圧空気が分離膜６を介して、透過水室８、弁１４側へと漏出し、圧力計４４の値に低下が見られることとなる。
【００５４】
比較例１、２では、加圧空気圧力を１００ｋＰａ、圧力保持時間を１０分とした。図５に実施例１、２と比較例１、２における、透過水室の真空圧力保持状態、圧力保持状態を示す。
【００５５】
膜モジュールに異常がない場合には、減圧状態は１０分間でほとんど変化がなく、膜モジュール中の中空糸が一本切断された場合には、１分程度の短時間で減圧状態が破壊されることが実施例１、２より確認された。したがって、本発明の膜分離装置およびその装置における状態検知方法を適用することで、短時間で効率よく、かつ感度、精度よく膜モジュールの異常を検知できることが確認できた。
【００５６】
比較例１、２では、加圧保持時間10分後でも、膜モジュールに異常がある場合と異常がない場合においての圧力変化の差が小さく、本発明の装置および方法が従来法に比較して、膜モジュールの異常検知に極めて優れており、信頼性の高いことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る膜分離装置およびその装置における状態検知方法は、分離膜を透過した透過液や分離膜によって阻止された濃縮液を得ることが要求されるあらゆる用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施態様に係る膜分離装置の機器系統図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る膜分離装置の機器系統図である。
【図３】本発明の第３実施態様に係る膜分離装置の機器系統図である。
【図４】比較例に用いた膜分離装置の機器系統図である。
【図５】実施例、比較例の結果を示す液室圧力と圧力保持時間との関係図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  原水
２  原水槽
３  原水供給ポンプ
４、９、１１、１２、１３、１４、２２、２３、２４、２５、２６、２９、３５、４３  弁
５  膜モジュール
６  分離膜
７  原水室
８  透過水室
１０  透過水槽
１５  ウォータートラップ
１６  真空ポンプ
１７、１８、１９、２０、２１  真空圧力計
３１  第２の合流管
３２  第１の合流管
３３、４１  コンプレッサー
３４、４２  空気貯層
４４  圧力計
【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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