(57)【要約】【課題】ＲＯ膜モジュールの前段に設ける前処理膜モジュールの目詰まりを抑制することで膜モジュールの数を低減でき、システム全体をコンパクトにすることができる膜ろ過システムを提供する。【解決手段】耐アルカリ性のろ過膜を有し、溶質および不溶解性成分を含む原水をろ過して、原水から不溶解性成分を除去する前処理膜モジュール31,32と、前処理膜モジュールからの前処理水をろ過して、前処理水から溶質を除去する逆浸透膜モジュール5と、前処理膜モジュールに供給される原水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置8と、逆浸透膜モジュールに供給される前処理水にスケール抑制剤を注入するスケール抑制剤注入装置9と、を有する。【選択図】    図１
2013169511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐アルカリ性のろ過膜を有し、溶質および不溶解性成分を含む原水をろ過して、前記原水から前記不溶解性成分を除去する前処理膜モジュールと、
前記前処理膜モジュールからの前処理水をろ過して、前記前処理水から前記溶質を除去する逆浸透膜モジュールと、
前記前処理膜モジュールに供給される原水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置と、
前記逆浸透膜モジュールに供給される前処理水にスケール抑制剤を注入するスケール抑制剤注入装置と、
を具備することを特徴とする膜ろ過システム。
【請求項２】
前記逆浸透膜モジュールの膜を透過した生産水を一時的に貯留する生産水調整水槽と、
前記生産水調整水槽内の生産水を加温する加温設備と、
前記逆浸透膜モジュールから前記生産水調整水槽に生産水を供給するためのポンプを有する生産水利用ラインと、
前記前処理膜モジュールのろ過膜に付着した不溶解性成分を該ろ過膜から離脱させるために、前記加温設備により温められた生産水を前記生産水調整水槽から前記ろ過膜に供給するためのポンプを有する逆洗浄水供給ラインと、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過システム。
【請求項３】
前記逆浸透膜モジュールの膜を透過しない濃縮水を一時的に貯留する濃縮水調整水槽と、
前記濃縮水調整水槽内の濃縮水を加温する加温設備と、
前記動力回収装置から前記濃縮水調整水槽に供給される濃縮水が通流する濃縮水利用ラインと、
前記前処理膜モジュールのろ過膜に付着した不溶解性成分を該ろ過膜から離脱させるために、前記加温設備により温められた濃縮水を前記濃縮水調整水槽から前記ろ過膜に供給するためのポンプを有する逆洗浄水供給ラインと、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過システム。
【請求項４】
屋外に配置され、前記逆浸透膜モジュールの膜を透過しない濃縮水を一時的に貯留する屋外集熱槽と、
前記屋外集熱槽に取り付けられ、太陽光エネルギを利用して前記屋外集熱槽内の濃縮水を加熱する太陽熱加熱器と、
前記動力回収装置から前記屋外集熱槽に供給される濃縮水が通流する濃縮水利用ラインと、
前記前処理膜モジュールのろ過膜に付着した不溶解性成分を該ろ過膜から離脱させるために、前記太陽熱加熱器により温められた濃縮水を前記屋外集熱槽から前記ろ過膜に供給するためのポンプを有する逆洗浄水供給ラインと、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過システム。
【請求項５】
前記前処理膜モジュールの物理洗浄に用いる手段として、前記逆浸透膜モジュールから排出される濃縮水を前記前処理膜モジュールに供給するための濃縮水供給ラインと、前記濃縮水供給ラインに設けられ、濃縮水の状態を調整する調整水槽と、をさらに有することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過システム。
【請求項６】
前記前処理膜モジュールの膜によりろ過された前処理水を一時的に貯留する前処理水タンクと、
前記前処理膜モジュールから前記前処理水タンクに連通する第１の前処理水ラインを遮断する第１の遮断弁と、
前記前処理水タンクから前記逆浸透膜モジュールに連通する第２の前処理水ラインを遮断する第２の遮断弁と、
前処理膜モジュールの出口に連通し、前記第２の遮断弁よりも下流側で前記第１の前処理水ラインと合流し、前処理膜モジュールからの前処理水を前記前処理水タンクを経由することなく前記逆浸透膜モジュールへ直送する直送ラインと、
を有することを特徴とする請求項３記載の膜ろ過システム。
【請求項７】
前記前処理膜モジュールから排出される逆洗浄排水を受け、遠心分離作用を利用して前記逆洗浄排水に含まれる不溶解性成分を沈殿させ、前記逆洗浄排水から不溶解性成分を除去する高効率沈殿器と、
前記前処理膜モジュールから排出される逆洗浄排水を前記高効率沈殿器に送るための逆洗浄水調排出ラインと、
不溶解性成分が除去された前記逆洗浄排水を原水ラインに戻すリターンラインと、
をさらに有することを特徴とする請求項５記載の膜ろ過システム。
【請求項８】
前記逆浸透膜モジュールから排出される濃縮水からアルカリ剤を合成する電解処理装置と、
前記逆浸透膜モジュールから排出される濃縮水を前記電解処理装置に送水する濃縮水利用ラインと、
前記電解処理装置で合成されたアルカリ剤を前記電解処理装置から前記アルカリ剤注入装置に送るポンプを有するアルカリ剤供給ラインと、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過システム。
【請求項９】
溶質および不溶解性成分を含む原水を収容する原水槽と、
前記原水槽からの原水をろ過し、前記原水から前記不溶解性成分を除去するための耐アルカリ性のろ過膜を有する前処理膜モジュールと、
前記原水槽から前記前処理膜モジュールまでに設けられ、前記原水槽から前記前処理膜モジュールへ向けて原水を供給するためのポンプを有する原水ラインと、
前記前処理膜モジュールからの前処理水をろ過し、前記前処理水から前記溶質を除去するための逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュールと、
前記前処理膜モジュールと前記逆浸透膜モジュールとの間に設けられ、前記前処理膜モジュールからの前処理水を一時的に溜めておく前処理水タンクと、
前記前処理膜モジュールから前記前処理水タンクまでに設けられ、前記前処理膜モジュールから前記前処理水タンクへ向けて前処理水を通流させる第１の前処理水ラインと、
前記前処理水タンクから前記逆浸透膜モジュールまでに設けられ、前記前処理水タンクから前記逆浸透膜モジュールへ向けて前処理水を供給するためのポンプを有する第２の前処理水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜を透過した生産水を収容する生産水貯槽と、
前記逆浸透膜モジュールから前記生産水貯槽までに設けられ、前記逆浸透膜モジュールから前記生産水貯槽へ向けて生産水を通流させる生産水ラインと、
前記原水ラインを通流する原水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置と、
前記第２の前処理水ラインを通流する前処理水にスケール抑制剤を注入するスケール抑制剤注入装置と、
前記前処理膜モジュールに洗浄水を供給するための逆洗浄水供給ラインと、
前記ろ過膜を洗浄した洗浄水を前記前処理膜モジュールから排出するための逆洗浄水排出ラインと、
を具備することを特徴とする膜ろ過システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施の形態は、イオンや塩類などの溶質を含む汽水、海水、地下水又は埋立地浸出水、産業廃水、などの水処理に適した膜ろ過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンや塩類などの溶質を含む汽水、海水、地下水又は埋立地浸出水、産業廃水などから生活用水、工業用水、農業用水を得ることを目的として、これらの原水を逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いてろ過する水処理が行なわれている。このような水処理を行なうために、ＲＯ膜モジュールを備えた膜ろ過システムが種々提案されている。
【０００３】
ＲＯ膜モジュールを備えた膜ろ過システムでは、例えば、海水をＲＯ膜モジュールに通して脱塩する前に、取水した海水中に含まれる濁質（砂、シルト、粘土など）、藻類、微生物、金属酸化物などの不溶解性成分を除去するために前処理を行う。前処理を行うことで、ＲＯ膜への汚濁負荷を低減し、ＲＯ膜の薬品洗浄頻度を長くし、長期間の安定的な運転が可能となる。
【０００４】
このような前処理として、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）などの膜モジュールを採用することが近時増加してきている。しかし、海水中の濁質、溶存有機物、微生物、微生物が放出する粘性の高い有機物、無機イオンなどが原因で膜表面や内部に汚れが蓄積し、膜の入口と出口の圧力差が徐々に増大し、処理流量の低下または原水供給ポンプの出力増大が生じる。こうした汚れの蓄積を回避するために、処理量を低く抑えると、必要な膜モジュール数が増加して、システム全体に占める前処理機器のコストが高くなり、それに伴い建設コストも高くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、コスト低減を図るために、可搬式のコンテナのなかにＲＯ膜モジュールと前処理膜モジュールを共に収容することが提案されている。これにより、２つの膜モジュールを限られた設置スペースに設置することが可能になる。
【０００６】
また、多孔板からなるオリフィスを有する膜ろ過装置を前処理装置としてＲＯ膜モジュールの前段に設けることで、凝集剤を注入する薬注ノズルの上流側および下流側にある混合撹拌槽を省略し、前処理装置の小型化を図ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2002-273423号公報
【特許文献２】特開2008-284452号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、原水中の濁質、溶存有機物、微生物、微生物が放出する粘性の高い有機物、無機イオンなどの濃度が高い場合には、短期間の運転で前処理膜モジュールが閉塞（目詰まり）するため、ろ過膜の逆洗浄や交換を頻繁に行なわなければならず、十分な生産水量を確保することができない。このため、従来のシステムでは消毒・殺菌および膜の目詰まり抑制を目的として次亜塩素酸ナトリウムを原水に注入するようにしているが、この次亜塩素酸ナトリウムはＲＯ膜を劣化させるため、高圧が負荷されるＲＯ膜が損傷する（最悪の場合は膜が破れる）おそれがある。このＲＯ膜の劣化・破壊防止のために、従来システムではＲＯ膜モジュールの直前に亜硫酸水素ナトリウムを注入し、亜硫酸水素ナトリウムにより次亜塩素酸ナトリウムを還元・中和するようにしている。このように従来システムにおいては多くの薬剤を添加することから、運転コストが増加するという問題がある。
【０００９】
また、原水が海水である場合は、海水からホウ素を十分に除去することを目的として、複数のＲＯ膜モジュールを直列に接続してなる多段ＲＯ膜システムを構築するため、単一の可搬式コンテナ内にＲＯ膜モジュールおよび前処理膜モジュールを収容することができず、システムが長大化するという問題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ＲＯ膜モジュールの前段に設ける前処理膜モジュールの目詰まりを抑制することで膜モジュールの数を低減でき、システムをコンパクトにすることができる膜ろ過システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る膜ろ過システムは、耐アルカリ性のろ過膜を有し、溶質および不溶解性成分を含む原水をろ過して、前記原水から前記不溶解性成分を除去する前処理膜モジュールと、前記前処理膜モジュールからの前処理水をろ過して、前記前処理水から前記溶質を除去する第１の逆浸透膜モジュールと、前記第１の逆浸透膜モジュールからの透過水をろ過して、前記透過水から前記溶質をさらに除去する第２の逆浸透膜モジュールと、前記前処理膜モジュールに供給される原水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置と、前記第１の逆浸透膜モジュールに供給される前処理水にスケール抑制剤を注入するスケール抑制剤注入装置と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図２】膜圧力の経時変化を示す特性線図。
【図３】第２の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図４】第３の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図５】第４の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図６】第５実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図７】第６の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図８】第７の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図９】第８の実施形態の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【図１０】比較例の膜ろ過システムを示す構成ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に種々の好ましい実施の形態を説明する。
【００１４】
（１）実施形態の膜ろ過システムは、耐アルカリ性のろ過膜を有し、溶質および不溶解性成分を含む原水をろ過して、前記原水から前記不溶解性成分を除去する前処理膜モジュール31,32と、前記前処理膜モジュールからの前処理水をろ過して、前記前処理水から前記溶質を除去する逆浸透膜モジュール5と、前記前処理膜モジュールに供給される原水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置8と、前記逆浸透膜モジュールに供給される前処理水にスケール抑制剤を注入するスケール抑制剤注入装置9と、を有する。
【００１５】
上記システムでは、前処理ろ過膜モジュールにより原水から濁質（砂、シルト、粘土など）、藻類、微生物、金属酸化物などの不溶解性成分を除去する。膜ろ過による前処理を行うことで、後段のＲＯ膜にかかる汚濁負荷が軽減され、ＲＯ膜の薬品洗浄頻度が少なくなり、長期間の安定的な運転が可能となる。ここで、前処理膜モジュールに供給される直前の原水にアルカリ剤を注入し、前処理ろ過膜の目詰まりを抑制する。このアルカリ剤は、消毒・殺菌剤である次亜塩素酸ナトリウムの代用機能を有するため、従来の薬品使用量を削減することができる。また、原水にアルカリ剤を注入することにより、後段のＲＯ膜でホウ素などの溶質をろ過除去しやすくなり、ＲＯ膜による除去効率をさらに向上させることができる。アルカリ剤として、水酸化ナトリウム（NaOH）、水酸化カルシウム（Ca(OH)2）、炭酸ナトリウム（N2CO3）のいずれか又はこれらの２以上を組合せて用いることができる。
【００１６】
また、上記システムでは、逆浸透膜モジュールに供給される直前の前処理水にスケール抑制剤を注入し、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなどの無機物スケールがＲＯ膜に付着堆積するのを有効に抑制することができる。スケール抑制剤として、フロコン（BWA Water Additives社の製品名称Flocon）を用いることが好ましい。フロコンは、カルボン酸重合物を含み、膜表面に付着した炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、フッ化カルシウム等の無機化合物スケールをＲＯ膜から除去し、スケールの付着によるＲＯ膜の劣化を有効に防止するスケール抑制剤である。ＲＯ膜のプロセス条件や使用環境に応じてフロコン135、フロコン220、フロコン260、フロコン285、フロコン295Nなど種々のスケール抑制剤を用いることができる。
【００１７】
また、前処理膜モジュールに用いる耐アルカリ性のろ過膜としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリエーテルスルホン(PES)などの材料を用いたMF膜又はUF膜を用いることができる。
【００１８】
このように本実施形態の膜ろ過システムでは、アルカリ剤の注入とスケール抑制剤の注入とを組み合せることで、ろ過効率の向上を図るとともに、トータルでの前処理ろ過膜およびＲＯ膜の寿命延長を図ることができる。
【００１９】
（２）上記（１）の膜ろ過システムにおいて、前記逆浸透膜モジュールの膜を透過した生産水を一時的に貯留する生産水調整水槽11と、前記生産水調整水槽内の生産水を加温する加温設備11hと、前記逆浸透膜モジュールから前記生産水調整水槽に生産水を供給するためのポンプP7を有する生産水利用ラインL10と、前記前処理膜モジュールのろ過膜に付着した不溶解性成分を該ろ過膜から離脱させるために、前記加温設備により温められた生産水を前記生産水調整水槽から前記ろ過膜の表面に供給するためのポンプP8を有する逆洗浄水供給ラインL11,L31,L32と、をさらに有することが好ましい（図３）。
【００２０】
加温設備11hとしてヒートポンプを用いることが望ましい。ヒートポンプにより生産水調整水槽内の生産水を３９℃以上に加温することが好ましく、さらに６０℃以上７０℃以下の範囲に加温することがより好ましい。３９℃以上に加温した生産水をろ過膜の表面に供給することで、不溶解性成分をろ過膜から離脱させる効果は得られるが、６０℃以上７０℃以下に加温した生産水をろ過膜の表面に供給すると、さらに殺菌効果が得られる。なお、温水の温度は高ければ高いほど殺菌効果が増すが、ろ過膜が受ける熱損傷を少なくするために上限値を７０℃とする。
【００２１】
（３）上記（１）の膜ろ過システムにおいて、前記逆浸透膜モジュールの膜を透過しない濃縮水を一時的に貯留する濃縮水調整水槽12と、前記濃縮水調整水槽内の濃縮水を加温する加温設備12hと、前記動力回収装置6から前記濃縮水調整水槽に供給される濃縮水が通流する濃縮水利用ラインL8と、前記前処理膜モジュールのろ過膜の表面に付着した不溶解性成分を該ろ過膜から離脱させるために、前記加温設備により温められた濃縮水を前記濃縮水調整水槽から前記ろ過膜に供給するためのポンプP9を有する逆洗浄水供給ラインL12,L31,L32と、をさらに有することが好ましい（図４）。
【００２２】
この実施形態でも、加温設備12hとしてヒートポンプを用いることが望ましい。ヒートポンプにより濃縮水調整水槽内の濃縮水を３９℃以上に加温することが好ましく、さらに６０℃以上に加温することがより好ましい。これにより上記と同様の効果が得られる。
【００２３】
（４）上記（１）の膜ろ過システムにおいて、屋外に配置され、前記逆浸透膜モジュールの膜を透過しない濃縮水を一時的に貯留する屋外集熱槽12と、前記屋外集熱槽に取り付けられ、太陽光エネルギを利用して前記屋外集熱槽内の濃縮水を加熱する太陽熱加熱器12sと、前記動力回収装置6から前記屋外集熱槽に供給される濃縮水が通流する濃縮水利用ラインL8と、前記前処理膜モジュールのろ過膜に付着した不溶解性成分を該ろ過膜から離脱させるために、前記太陽熱加熱器により温められた濃縮水を前記屋外集熱槽から前記ろ過膜に供給するためのポンプP9を有する逆洗浄水供給ラインL12,L31,L32と、をさらに有することが好ましい（図５）。
【００２４】
太陽熱加熱器12sは、太陽光エネルギを利用する加熱機器であり、太陽光を受ける熱媒体と濃縮水を熱交換する熱交換方式の太陽熱温水器であってもよいし、太陽電池で発電した電気を用いて濃縮水を加熱するヒータ加熱方式の太陽電池温水器であってもよい。室温より高い温度（39℃以上、好ましくは60℃以上70℃以下）の温水（濃縮水）を用いてろ過膜を逆洗浄することにより、ろ過膜の表面に付着した不溶解性成分付着物を効率よく剥離・除去することができる。
【００２５】
（５）上記（１）の膜ろ過システムにおいて、前記前処理膜モジュールの物理洗浄に用いる手段として、前記逆浸透膜モジュールから排出される濃縮水を前記前処理膜モジュールに供給するための濃縮水供給ラインと、前記濃縮水供給ラインに設けられ、濃縮水の状態を調整する調整水槽と、をさらに有することが好ましい（図６）。
【００２６】
本実施形態によれば、調整水槽13において濃縮水を室温以上の温度(好ましくは39℃以上、より好ましくは60℃以上)に加温し、加温した濃縮水を前処理膜モジュールに供給してろ過膜を高効率で洗浄することができる。
【００２７】
（６）上記（３）の膜ろ過システムにおいて、前記前処理膜モジュールの膜によりろ過された前処理水を一時的に貯留する前処理水タンク4と、前記前処理膜モジュールから前記前処理水タンクに連通する第１の前処理水ラインL3を遮断する第１の遮断弁V1と、前記前処理水タンクから前記逆浸透膜モジュールに連通する第２の前処理水ラインL4を遮断する第２の遮断弁V2と、前処理膜モジュールの出口に連通し、前記第２の遮断弁V2よりも下流側で前記第２の前処理水ラインL4と合流し、前処理膜モジュールからの前処理水を前記前処理水タンク4を経由することなく前記逆浸透膜モジュール5へ直送する直送ラインL33と、をさらに有することが好ましい（図７）。
【００２８】
上記システムでは、第１の遮断弁V1で第１の前処理水ラインL3を遮断するとともに、第２の遮断弁V2で第２の前処理水ラインL4を遮断し、前処理水タンク4を経由することなく直送ラインL33を介して前処理水を逆浸透膜モジュール5へ直送できるようにしている。直送ラインL33を設けることにより、前処理水タンク4の容量を小さくすることができる。さらに前処理水タンク4そのものを省略することも可能である。
【００２９】
（７）上記（５）の膜ろ過システムにおいて、前記前処理膜モジュールから排出される逆洗浄排水を受け、遠心分離作用を利用して前記逆洗浄排水に含まれる不溶解性成分を沈殿させ、前記逆洗浄排水から不溶解性成分を除去する高効率沈殿器14と、前記前処理膜モジュールから排出される逆洗浄排水を前記高効率沈殿器に送るための逆洗浄水調排出ラインL9と、不溶解性成分が除去された前記逆洗浄排水を原水ラインL1に戻すリターンラインL14と、をさらに有することが好ましい（図８）。
【００３０】
ろ過膜を逆洗浄した逆洗浄排水中には、多種多様な多量の不溶解性成分が含まれている。このため、従来のシステムでは、逆洗浄排水を沈殿槽に長期間貯留し、不溶解性成分を時間をかけて沈殿させている。しかし、本実施形態の膜ろ過システムでは、前処理ろ過膜モジュールから逆洗浄排水を高効率沈殿器14へ送り、高効率沈殿器14において逆洗浄排水から不溶解性成分を短時間のうちに効率良く固液分離し、不溶解性成分を除去した逆洗浄排水をリターンラインL14を介して原水ラインL1に戻して、原水とともに前処理膜モジュールへ送り、膜ろ過するようにしている。このように高効率沈殿器14において時間を掛けずに迅速に逆洗浄排水を固液分離することが可能になる。なお、高効率沈殿器14として液体サイクロンを用いることができる。
【００３１】
（８）上記（１）の膜ろ過システムにおいて、前記第１の逆浸透膜モジュールから排出される濃縮水からアルカリ剤を合成する電解処理装置15と、前記第１の逆浸透膜モジュールから排出される濃縮水を前記電解処理装置に送水する濃縮水利用ラインL8と、前記電解処理装置で合成されたアルカリ剤を前記電解処理装置15から前記アルカリ剤注入装置8に送るポンプP11を有するアルカリ剤供給ラインL15と、をさらに有することが好ましい（図９）。
【００３２】
上記システムでは、ＲＯ膜モジュールから排出される濃縮水を電解処理装置15により電気分解し、Na+やCa+のような陽イオンを含むアルカリ溶液を生成する。このようにして生成したアルカリ溶液をアルカリ剤としてアルカリ剤供給ラインL15を介してアルカリ剤注入装置へ送る。そして、このアルカリ剤をアルカリ剤注入装置から原水ラインL1を流れる原水に注入し、ろ過膜のファウリング抑制および消毒・殺菌を行なうことができる。
【００３３】
（９）実施形態の膜ろ過システムは、(a)溶質および不溶解性成分を含む原水を収容する原水槽2と、(b)前記原水槽からの原水をろ過し、前記原水から前記不溶解性成分を除去するための耐アルカリ性のろ過膜を有する前処理膜モジュール31,32と、(c)前記原水槽から前記前処理膜モジュールまでに設けられ、前記原水槽から前記前処理膜モジュールへ向けて原水を供給するためのポンプP1を有する原水ラインL1,L2,L21,L22と、(d)前記前処理膜モジュールからの前処理水をろ過し、前記前処理水から前記溶質を除去するための逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュール5と、(e)前記前処理膜モジュールと前記逆浸透膜モジュールとの間に設けられ、前記前処理膜モジュールからの前処理水を一時的に溜めておく前処理水タンク4と、(f)前記前処理膜モジュールから前記前処理水タンクまでに設けられ、前記前処理膜モジュールから前記前処理水タンクへ向けて前処理水を通流させる第１の前処理水ラインL31,L32,L3と、(g)前記前処理水タンクから前記逆浸透膜モジュールまでに設けられ、前記前処理水タンクから前記逆浸透膜モジュールへ向けて前処理水を供給するためのポンプP3を有する第２の前処理水ラインL4,L5と、(h)前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜を透過した生産水を収容する生産水貯槽7と、(i)前記逆浸透膜モジュールから前記生産水貯槽までに設けられ、前記逆浸透膜モジュールから前記生産水貯槽へ向けて生産水を通流させる生産水ラインL6と、(j)前記原水ラインを通流する原水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置8と、(k)前記第２の前処理水ラインを通流する前処理水にスケール抑制剤を注入するスケール抑制剤注入装置9と、(l)前記前処理膜モジュールに洗浄水を供給するための逆洗浄水供給ラインL9と、(m)前記ろ過膜を洗浄した洗浄水を前記前処理膜モジュールから排出するための逆洗浄水排出ラインL91,L92,L93と、を有する。
【００３４】
本実施形態の膜ろ過システムでは、アルカリ剤の注入とスケール抑制剤の注入とを組み合せることで、ろ過効率の向上を図ることができ、前処理用ろ過膜および逆浸透膜ともに寿命を延長させることができる。
【００３５】
以下、添付の図面を参照して種々の好ましい実施の形態を説明する。
【００３６】
（第１の実施形態）  
図１に示すように、第１の実施形態の膜ろ過システム１は、原水槽２、原水ポンプＰ１、２つの前処理膜モジュール31,32、前処理水タンク４、送水ポンプＰ３、高圧ポンプＰ４、高圧逆浸透膜モジュール５、調整水槽16、加圧ポンプＰ６、低圧逆浸透膜モジュール18および生産水貯槽７を備えている。これらの装置や機器は、主要ラインＬ１〜Ｌ６に沿って上流側から順に直列に配置されている。
【００３７】
さらに、膜ろ過システム１は、周辺付帯設備としてアルカリ剤注入装置８、スケール抑制剤注入装置９、洗浄ポンプＰ２、動力回収装置６、ブースターポンプＰ５、制御器１０および各種のバルブ、センサ、ヒータ（図示せず）を備えている。
【００３８】
制御器１０は、図示しない各種センサから入力される検出信号とデータベースから随時呼び出すプロセスデータとに基づいて必要な制御量を求め、求めた制御量に対応する制御信号を各種の注入装置8,9、ポンプP1-P6、バルブ、ヒータの電源回路にそれぞれ送ることにより、膜ろ過システム１の全体を統括的に制御するようになっている。
【００３９】
原水槽２は、図示しない海中に延び出すラインを介して揚水ポンプ（図示せず）の駆動により海中から汲み上げられた海水を原水として収容している。原水槽２にはポンプＰ１を有する原水ラインＬ１，Ｌ２が接続され、原水ポンプＰ１の駆動によりラインＬ１，Ｌ２を通って原水槽２から２つの前処理膜モジュール31,32に原水が所定の圧力で圧送されるようになっている。
【００４０】
２つの前処理膜モジュール31,32は、入口がラインＬ２から分岐する並列ラインL21,L22にそれぞれ接続され、出口がラインＬ３に合流する並列ラインL31,L32にそれぞれ接続されている。前処理膜モジュール31,32の各々は、内部を一次側（入口側）と二次側（出口側）とに仕切る複数の中空糸で構成される精密ろ過膜（ＭＦ膜）または限外ろ過膜（ＵＦ膜）を内蔵している。本実施形態では、耐アルカリ性の前処理膜として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又はポリエーテルスルホン(PES)からなるMF膜又はUF膜を用いた。
【００４１】
前処理膜モジュール31,32の一次側には原水ラインL21,L22および逆洗浄水調排出ラインL91,L92がそれぞれ連通している。原水は、原水ラインL21,L22を通って前処理膜モジュール31,32内にそれぞれ導入され、ＭＦ膜またはＵＦ膜を透過し、砂、シルト、粘土、藻類、微生物、金属酸化物などの不溶解性成分が除去された前処理水として前処理水ラインL31,L32を通って前処理水タンク４に送られるようになっている。
【００４２】
また、前処理膜モジュール31,32の二次側には、前処理水ラインL31,L32および逆洗浄水供給ラインL9がそれぞれ連通している。逆洗浄水供給ラインL9は、洗浄ポンプＰ２を介して前処理水タンク４に接続されている。洗浄ポンプＰ２の駆動により前処理水タンク４からの前処理水がラインL9→L31,L32を通って各前処理膜モジュール31,32の二次側に供給され、ＭＦ膜またはＵＦ膜が逆洗浄され、逆洗浄水調排出ラインL91,L92→L9を通って排出されるようになっている。
【００４３】
アルカリ剤注入装置８は、水酸化ナトリウム（NaOH）のようなアルカリ剤を収容する容器と、この容器の出口に接続され、原水ポンプＰ１よりも上流側の原水ラインＬ１に連通する注入流路と、この注入流路に設けられた流量制御弁とを備えている。アルカリ剤注入装置８の流量制御弁は、制御器１０により動作が制御されるようになっている。
【００４４】
前処理水タンク４は、前処理膜モジュール３で膜ろ過された前処理水を収容するための貯水槽である。前処理水タンク４の出口は、ポンプＰ３を有する送水ラインＬ４に接続されている。
【００４５】
高圧ポンプＰ４は、前処理水タンク４からの前処理水を所定の高圧力（例えば6 MPa）で高圧ＲＯ膜モジュール５に供給するために高圧ラインＬ５に取り付けられている。高圧ポンプＰ４には往復ポンプや渦巻きポンプなど各種タイプのポンプを用いることができる。
【００４６】
スケール抑制剤注入装置９は、スケール抑制剤を収容する容器と、この容器の出口に接続され、送水ポンプＰ３と高圧ポンプＰ４との間のラインＬ４に連通する注入流路と、この注入流路に設けられた流量制御弁とを備えている。スケール抑制剤注入装置９の流量制御弁は、制御器１０により動作が制御されるようになっている。なお、本実施形態ではスケール抑制剤としてフロコン135（BWA Water Additives社の製品名称）を使用した。
【００４７】
制御器１０は、図示しないセンサから検出信号が入力されると、データベースから必要なプロセスデータを呼び出し、呼び出したプロセスデータと入力信号とに基づいてアルカリ剤注入量およびスケール抑制剤注入量をそれぞれ求め、求めたアルカリ剤注入量およびスケール抑制剤注入量に対応する制御信号をアルカリ剤注入装置８およびスケール抑制剤注入装置９の駆動電源回路にそれぞれ送るようになっている。すなわち、制御器１０がアルカリ剤注入装置８の流量制御弁の駆動電源回路に制御信号を送ると、弁体の開度が調整され、所望量のアルカリ剤が原水ポンプＰ１の吸い込み側のラインＬ１に注入されるようになっている。また、制御器１０がスケール抑制剤注入装置９の流量制御弁の駆動電源回路に制御信号を送ると、弁体の開度が調整され、所望量のスケール抑制剤が高圧ポンプＰ４の吸い込み側のラインＬ４に注入されるようになっている。
【００４８】
高圧ＲＯ膜モジュール５は、内部を一次側と二次側とに仕切るＲＯ膜を内蔵している。本実施形態では、ＲＯ膜としてポリアミド系の逆浸透膜を用いた。
【００４９】
高圧ＲＯ膜モジュール５の一次側には、高圧ラインＬ５およびブライン排出ラインＬ７がそれぞれ接続されている。高圧ＲＯ膜モジュール５の二次側には、透過水ラインＬ６が接続されている。
【００５０】
送水ラインＬ４は２つに分岐している。すなわち、高圧ポンプＰ４を経由して高圧ラインＬ５に直接連通する主要ラインＬ４と、主要ラインＬ４から分岐して動力回収装置６およびブースターポンプＰ５を経由して高圧ラインＬ５に迂回して連通する圧力伝達ラインL42,L43とに分岐している。この圧力伝達ラインL42,L43は、動力回収装置７の容積式ポンプのチャンバに連通しており、図示しないピストンに前処理水からの圧力を伝達するためのラインである。下流側の圧力伝達ラインL43は、高圧ＲＯ膜モジュール５の一次側に動力回収装置６からの回収圧力を伝達するために、高圧ラインＬ５に合流している。この下流側の圧力伝達ラインL43にはブースターポンプＰ５が設けられている。ブースターポンプＰ５は、動力回収装置６による回収圧力の不足分の圧力を補うものであり、動力回収装置６で必要十分な圧力を回収できる場合は省略してもよい任意の機器である。
【００５１】
高圧ＲＯ膜モジュール５の一次側からの濃縮水排出ラインＬ７が動力回収装置６の４ポート切替弁（図示せず）に連通している。この濃縮水排出ラインＬ７は、高圧ＲＯ膜モジュール５の一次側から排出される濃縮水（ブライン）を動力回収装置６に導き、ブラインが保有する高い圧力（約5.8 MPa）が動力回収装置７の容積式ポンプのピストンに伝達されるようになっている。
【００５２】
調整水槽16は、高圧ＲＯ膜モジュール５からの透過水を一時的に溜めておき、必要に応じて加圧ポンプＰ６の駆動により透過水を低圧ＲＯ膜モジュール18に送るものである。
【００５３】
低圧ＲＯ膜モジュール18は、内部を一次側と二次側とに仕切るＲＯ膜を内蔵している。低圧ＲＯ膜モジュール18の一次側は、加圧ポンプＰ６を有する圧送ラインL16を介して調整水槽16に接続されるとともに、図示しない濃縮水排出ラインにも接続されている。また、低圧ＲＯ膜モジュール18の二次側は、生産水ラインL18を介して生産水貯槽７に接続されている。
【００５４】
生産水貯槽７は、低圧ＲＯ膜モジュール18のＲＯ膜を透過してホウ素などの溶質が除去された生産水を一時的に貯留しておくための貯槽である。生産水貯槽７の出口は、図示しない後工程のラインや機器に接続されている。
【００５５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５６】
原水ポンプＰ１の駆動により前処理膜装置31,32に同時に又は交互に原水（海水）を供給し、ろ過膜により原水から不溶解性成分を除去する前処理を行なう。得た前処理水を前処理水タンク４に一時的に貯留する。その後、送水ポンプＰ３と高圧ポンプＰ４をそれぞれ起動し、これらのポンプ駆動により前処理水を高圧な状態（6MPa程度）まで昇圧して高圧ＲＯ膜モジュール５の一次側へ押し込む。高圧ＲＯ膜モジュール５のＲＯ膜により原水に含まれるイオンや塩類などの溶質を除去する。高圧ＲＯ膜モジュール５で分離した溶質は濃縮水とともに排水される。この排出濃縮水は高圧（5.8 MPa程度）であるので、その圧力エネルギの一部を動力回収装置６により回収し、回収圧力エネルギを前処理水の圧送に利用する。
【００５７】
高圧ＲＯ膜モジュール５を透過した前段透過水を調整水槽16に溜め、調整水槽16内の水位が所定の高さを超えると、加圧ポンプＰ６を起動し、ポンプ駆動により調整水槽16から低圧ＲＯ膜モジュール18に前段透過水を圧送する。低圧ＲＯ膜モジュール16のＲＯ膜により前段透過水に含まれるホウ素などの溶質を除去する。低圧ＲＯ膜モジュール16のＲＯ膜を透過した後段透過水、すなわち生産水をラインL18を介して生産水貯槽７に送る。このようにして飲料可能な程度に溶質が除去された淡水を生産水として得ることができる。
【００５８】
ところで、本実施形態の膜ろ過システムを運転し続けると、前処理膜モジュール31,32のろ過膜（MF膜またはUF膜）に種々の異物が付着して目詰まりを生じるため、ろ過膜を逆洗浄して付着物を除去する必要がある。すなわち、使用開始の初期の段階では低いポンプ供給圧力（膜圧力）で原水がろ過膜を透過することができるが、時間の経過とともに原水からの不溶解性成分の除去効率が低下し、徐々に原水がろ過膜を透過しうる膜圧力が増加していき、ろ過膜が耐えられる耐用圧力に徐々に接近していく。もし膜圧力が耐用圧力を超えるとろ過膜が損傷する（破れる）ので、耐用圧力よりも低い運転圧力を設定し、その設定運転圧力で膜ろ過処理を管理する必要がある。しかし、オンラインで膜圧力をリアルタイムに検出することは可能ではあるが、圧力の検出を長期間にわたり高精度に行なうことは運転コストを増加させてしまうため実用的ではない。
【００５９】
そこで、例えば図２に示すように、Ｎ回の膜ろ過処理ごとに１回逆洗浄処理することを予め決めておき、入口（供給側）と出口（生産水側）との膜差圧Ｐがろ過膜の耐用圧力を超えないように運転を管理するようにする。ここでＮ回は、経験的に導き出された経験値またはコンピュータシミュレーションを用いて導き出される模擬試験値である。例えばＮを３０と設定し、３０回の膜ろ過処理ごとに１回の逆洗浄処理を実施することができる。なお、処理回数を閾値とする代わりに、処理開始からの経過時間を閾値として逆洗浄処理を行うようにしてもよい。例えば図２に示すように処理開始から経過した時間が所定の時間ｔ１を超えたときに逆洗浄処理を行う。
【００６０】
前処理膜モジュール31,32のろ過膜を逆洗浄する時には、逆洗浄ポンプＰ２の駆動により前処理水タンク４から逆洗浄水供給ラインL9を介して前処理水を前処理膜モジュール31,32へ送り、前処理水によりろ過膜の表面に付着した不溶解性成分を離脱させる。この逆洗浄プロセスにおいてろ過膜から離脱した不溶解性成分は逆洗浄排水としてラインL91,L92を通って排出される。
【００６１】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【００６２】
従来のシステムでは、消毒・殺菌および膜の目詰まり抑制を目的として次亜塩素酸ナトリウムを注入しているが、次亜塩素酸ナトリウムはＲＯ膜を劣化させる（膜の強度を低下させて膜が破れやすくなる）ことから、ＲＯ膜モジュールの直前において次亜塩素酸ナトリウムを還元するために亜硫酸水素ナトリウムを注入する。すなわち、従来システムではＲＯ膜の上流側ラインにおいて被処理水に２種類の薬剤を注入している。
【００６３】
これに対して本実施形態のシステムでは、前処理膜モジュールに耐アルカリ性のろ過膜を用いることで、前処理膜モジュールの上流側ラインにおいて被処理水に消毒・殺菌剤として（次亜塩素酸ナトリウムの代わりに）アルカリ剤のみを注入する。これにより還元剤である亜硫酸水素ナトリウムの注入を不要とし、薬品コストを低減することができる。
【００６４】
さらに本実施形態では、原水にアルカリ剤を注入することにより、１段目のＲＯ膜モジュールでホウ素を除去することも可能になることから、通常２段のＲＯ膜モジュールで構成していたシステムを１段のＲＯ膜モジュールで構成するシステムにする可能性が示唆され、装置コストおよびランニングコストをさらに低減できる可能性があることを見出した。また、アルカリ剤の注入と併せてスケール抑制剤を注入することで、カルシウム系やマグネシウム系などのスケールの発生を抑制することができる。
【００６５】
本実施形態によれば、システムの小型化が可能となり、機器コストや建設コストなどのイニシャルコストを低減することができる。
【００６６】
（比較例）  
図１０を参照して比較例として従来の膜ろ過システムを説明する。なお、比較例の従来システムが上記実施形態のシステムと共通する部分の説明は省略する。
【００６７】
比較例の膜ろ過システム100は、消毒剤注入装置２１、凝集剤注入装置２２、酸注入装置２３、還元剤注入装置２４、およびアルカリ剤注入装置２５のように多くの薬剤注入装置を備えている。
【００６８】
このように比較例の膜ろ過システム100では、付帯設備として多数の薬剤注入装置を備えているので、薬剤コストがかさみ、運転コストが増大する。
【００６９】
（第２の実施形態）  
図３を参照して第２の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００７０】
本実施形態の膜ろ過システム１Ａでは、前処理膜モジュールのろ過膜の物理洗浄（逆洗浄）に用いる洗浄水として、前処理水に代えて生産水を用いる点が異なる。ここで生産水とは、ＲＯ膜により溶質が除去された透過水のことをいう。膜ろ過システム１Ａは、生産水調整水槽11、ヒートポンプ11h、生産水利用ラインL10および逆洗浄水供給ラインL11をさらに備えている。
【００７１】
生産水調整水槽11は、高圧ＲＯ膜モジュール５からの生産水の一部を一時的に溜めておくための貯槽である。この生産水調整水槽11には加温設備としてのヒートポンプ11hが設けられ、貯留した生産水を所望の温度（例えば35℃以上あるいは60℃以上）に加熱するようになっている。
【００７２】
生産水利用ラインL10は、ポンプP7を有し、切替弁（図示せず）により生産水ラインL6から分岐され、生産水調整水槽11に接続されている。切替弁を切り替え、ポンプP7を駆動させると、高圧ＲＯ膜モジュール５からの生産水がラインL6,L10を通って生産水調整水槽11に流入するようになっている。
【００７３】
逆洗浄水供給ラインL11は、ポンプP8を有し、逆洗浄水供給ラインL9に接続され、さらに前処理膜モジュール31,32の二次側に連通している。ポンプP8を駆動させると、生産水調整水槽11からの生産水がラインL11から逆洗浄水供給ラインL9に流入し、前処理膜モジュール31,32の二次側に流れ込み、ろ過膜を逆洗浄した後に逆洗浄水調排出ラインL91,L92,L93を通って各モジュール31,32から排出されるようになっている。
【００７４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００７５】
原水から生産水を製造するときの定常運転（膜ろ過処理のための運転）については上述したので、ここではろ過膜を逆洗浄するときの非定常運転（逆洗浄処理のための運転）に限定して説明することとする。
【００７６】
制御器10は、図示しないセンサから入力される検出信号とデータベースから随時呼び出すプロセスデータとに基づいて各ポンプ、バルブ、ヒータに信号を送り、それらの動作をそれぞれ制御する。制御器10は、図示しない切替弁を切り替えてラインL10をラインL6に連通させ、ポンプP7を駆動させると、高圧ＲＯ膜モジュール５からの生産水がラインL6,L10を通って生産水調整水槽11に流入し、所定量の生産水が生産水調整水槽11内に貯留される。ポンプP7の駆動による生産水調整水槽11への生産水の送水は、生産水調整水槽11内の生産水の貯留量が所定の閾値に到達するまで続けられる。
【００７７】
一方、制御器10は、膜ろ過処理の処理回数をカウントし、そのカウント数Ｎが３０回となったときに、ポンプP1,P2,P3,P4,P5の駆動をすべて停止させ、逆洗浄ポンプP8を起動させる。ポンプP8を駆動させると、ヒートパイプ11hで加温された生産水が生産水調整水槽11からラインL11を通って逆洗浄水供給ラインL9に流入し、さらに前処理膜モジュール31,32の二次側に流れ込み、ろ過膜を逆洗浄した後に逆洗浄水調排出ラインL91,L92,L93を通って各モジュール31,32から排出される。この逆洗浄処理の所要時間t1-t2は約３０秒から１分間までである。ポンプP8を停止し、逆洗浄処理を終了させた後に、ポンプP1,P2,P3,P4,P5をそれぞれのタイミングで起動し、膜ろ過処理のための定常運転を再開する。
【００７８】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【００７９】
本実施形態によれば、加温した温水（生産水）を用いてろ過膜を逆洗浄することにより、洗浄効率が向上し、膜の差圧上昇を抑えることが可能となる。このため、従来システムと比べて膜ろ過処理の処理速度を向上させることができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、従来システム100と比べて前処理用のろ過膜の面積を低減でき、中空糸ろ過膜の本数を削減することが可能となる。さらに、本実施形態によれば、薬品コストを低減することが可能となる。
【００８１】
（第３の実施形態）  
図４を参照して第３の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００８２】
本実施形態の膜ろ過システム１Ｂでは、前処理膜モジュールのろ過膜の物理洗浄（逆洗浄）に用いる洗浄水として、前処理水や生産水に代えて濃縮水を用いる点が異なる。膜ろ過システム１Ｂは、濃縮水調整水槽12、ヒートポンプ12h、濃縮水利用ラインL8および逆洗浄水供給ラインL12をさらに備えている。
【００８３】
濃縮水調整水槽12は、動力回収装置６からの排出濃縮水を一時的に溜めておくための貯槽である。この濃縮水調整水槽12には加温設備としてのヒートポンプ12hが設けられ、貯留した濃縮水を所望の温度（例えば35℃以上あるいは60℃以上）に加熱するようになっている。
【００８４】
濃縮水利用ラインL8は、動力回収装置６から動力回収後の濃縮水が排出されるラインを兼ねており、濃縮水調整水槽12に接続されている。濃縮水は、ポンプ駆動に依存することなく、動力回収装置６からの排出圧力のみで濃縮水調整水槽12へ送られるようになっている。
【００８５】
逆洗浄水供給ラインL12は、ポンプP9を有し、逆洗浄水供給ラインL9に接続され、さらに前処理膜モジュール31,32の二次側に連通している。ポンプP9を駆動させると、濃縮水調整水槽12からの濃縮水がラインL12から逆洗浄水供給ラインL9に流入し、前処理膜モジュール31,32の二次側に流れ込み、ろ過膜を逆洗浄した後に逆洗浄水調排出ラインL91,L92,L93を通って各モジュール31,32から排出されるようになっている。
【００８６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００８７】
制御器10は、膜ろ過処理の処理回数をカウントし、そのカウント数Ｎが３０回となったときに、ポンプP1,P2,P3,P4,P5の駆動をすべて停止させ、逆洗浄ポンプP9を起動させる。ポンプP9を駆動させると、ヒートパイプ12hで加温された濃縮水が濃縮水調整水槽12からラインL12を通って逆洗浄水供給ラインL9に流入し、さらに前処理膜モジュール31,32の二次側に流れ込み、ろ過膜を逆洗浄した後に逆洗浄水調排出ラインL91,L92,L93を通って各モジュール31,32から排出される。さらに、制御器10は、ポンプP9を停止し、逆洗浄処理を終了させた後に、ポンプP1,P2,P3,P4,P5をそれぞれのタイミングで起動し、膜ろ過処理のための定常運転を再開する。
【００８８】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【００８９】
本実施形態の膜ろ過システムは、加温した温水（濃縮水）を用いてろ過膜を逆洗浄することにより、洗浄効率が向上し、膜の差圧上昇を抑えることが可能となる。このため、従来システムと比べて膜ろ過処理の処理速度を向上させることができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、従来システム100では系外排出していた濃縮水を系内で再利用することにより、濃縮水の系外排出量を削減できる。
【００９１】
（第４の実施形態）  
図５を参照して第４の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００９２】
本実施形態の膜ろ過システム１Ｃでは、前処理膜モジュールのろ過膜の物理洗浄に用いる洗浄水として濃縮水を貯留するために屋外集熱槽12を用いる点と、貯留した濃縮水を加温する加温設備として太陽熱加熱器12sを用いる点とが異なる。膜ろ過システム１Ｃは、屋外集熱槽12、太陽熱加熱器12s、濃縮水利用ラインL8および逆洗浄水供給ラインL12をさらに備えている。屋外集熱槽12は、日当たりの良い屋外に配置され、動力回収装置６からの排出濃縮水を一時的に溜めておくための貯槽である。この屋外集熱槽12の上部には加温設備としての太陽熱加熱器12sが取り付けられ、貯留した濃縮水を所望の温度（例えば35℃以上あるいは60℃以上）に加熱するようになっている。太陽熱加熱器12sは、太陽光エネルギを利用する加熱機器であり、太陽光を受ける熱媒体と濃縮水を熱交換する熱交換方式の太陽熱温水器であってもよいし、太陽電池で発電した電気を用いて濃縮水を加熱するヒータ加熱方式の太陽電池温水器であってもよい。
【００９３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００９４】
制御器10は、膜ろ過処理の処理回数をカウントし、そのカウント数Ｎが３０回となったときに、ポンプP1,P2,P3,P4,P5の駆動をすべて停止させ、逆洗浄ポンプP9を起動させる。ポンプP9を駆動させると、太陽熱加熱器12sで加温された濃縮水が屋外集熱槽12からラインL12を通って逆洗浄水供給ラインL9に流入し、さらに前処理膜モジュール31,32の二次側に流れ込み、ろ過膜を逆洗浄した後に逆洗浄水調排出ラインL91,L92,L93を通って各モジュール31,32から排出される。さらに、制御器10は、ポンプP9を停止し、逆洗浄処理を終了させた後に、ポンプP1,P2,P3,P4,P5をそれぞれのタイミングで起動し、膜ろ過処理のための定常運転を再開する。
【００９５】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【００９６】
本実施形態によれば、洗浄水を加温するための熱源として太陽光という自然エネルギを利用する屋外集熱槽を用いるため、従来システム100に比べてランニングコストの低減が可能となる。
【００９７】
（第５の実施形態）  
図６を参照して第５の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００９８】
本実施形態の膜ろ過システム１Ｄでは、逆浸透膜モジュール５から排水された濃縮水を前処理膜モジュール31,32の出口側に送水するための逆洗浄水供給ラインL13と、濃縮水を貯蔵するための調整水槽13と、調整水槽13から前処理膜モジュール出口へ濃縮水を送水するための濃縮水送水ポンプP9とを有する点が異なる。この調整水槽13は、濃縮水を室温以上の温度（例えば39℃〜60℃）に加温するヒータ機能を内蔵している。
【００９９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【０１００】
制御器10は、膜ろ過処理の処理回数をカウントし、そのカウント数Ｎが３０回となったときに、ポンプP1,P2,P3,P4,P5の駆動をすべて停止させ、逆洗浄ポンプP9を起動させる。ポンプP9を駆動させると、濃縮水が調整水槽13からラインL13を通って逆洗浄水供給ラインL9に流入し、さらに前処理膜モジュール31,32の二次側に流れ込み、ろ過膜を逆洗浄した後に逆洗浄水調排出ラインL91,L92,L93を通って各モジュール31,32から排出される。さらに、制御器10は、ポンプP9を停止し、逆洗浄処理を終了させた後に、ポンプP1,P2,P3,P4,P5をそれぞれのタイミングで起動し、膜ろ過処理のための定常運転を再開する。
【０１０１】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【０１０２】
本実施形態によれば、従来システム100では逆浸透膜モジュールから生じた濃縮水を排水として捨てていたが、これを洗浄水として再利用することで排水される濃縮水量が削減できる。
【０１０３】
また、洗浄水に室温以上の温度に加温した濃縮水を利用するため、洗浄効率がさらに向上する。また、前処理回収率を１００％とすることが可能となり、イニシャルコストを削減できる。
【０１０４】
（第６の実施形態）  
図７を参照して第６の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【０１０５】
本実施形態の膜ろ過システム１Ｅでは、前処理水タンク４の入口側ラインＬ３に設けた第１のバルブＶ１と、前処理水タンク４の出口側ラインＬ４に設けた第２のバルブＶ２と、前処理水タンク４を経由することなく前処理膜モジュール31,32の出口から高圧ポンプＰ４の直ぐ上流に前処理水を直送する直送ラインL33と、を有する点が上記の実施形態と異なる。
【０１０６】
前処理膜モジュール31,32から高圧ポンプＰ４の吸込み側までの間に直送ラインL33が設けられている。直送ラインL33は、第１及び第２の前処理膜モジュール31,32から出てくる前処理水を集め、高圧ポンプＰ４の上流ラインＬ４においてバルブＶ２より下流で、かつ上流ラインＬ４から圧力伝達ラインL42が分岐する分岐点より上流のところに前処理水を直送するものである。すなわち、第１及び第２のバルブＶ１，Ｖ２を閉じた状態として前処理水タンク４を通ることなく、前処理水を前処理膜モジュール31,32から直送ラインL33を介して高圧ポンプＰ４の上流ラインＬ４に直送するようになっている。
【０１０７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【０１０８】
制御器10は、第１及び第２のバルブＶ１，Ｖ２をともに閉じさせ、ポンプP1を起動させ、原水槽２から前処理膜モジュール31,32に向けて原水を供給させ、原水ラインL1を流れる原水に対してアルカリ剤供給装置８から適量のアルカリ剤を注入させる。アルカリ剤が注入された原水は、前処理膜モジュール31,32により不溶解性成分が分離除去されて前処理水となる。この前処理水は、前処理水タンク４を通ることなく、前処理膜モジュール31,32から直送ラインL33を通って高圧ポンプＰ４の上流ラインＬ４に直送される。
【０１０９】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【０１１０】
本実施形態によれば、前処理膜モジュールから高圧ポンプＰ４の上流ラインＬ４の上流ラインL4へ前処理水を直送できるため、前処理水タンク４の容量を小さくするか、または前処理水タンク４を省略して無くすことができ、従来システム100と比べてイニシャルコストを低減することが可能となる。
【０１１１】
（第７の実施形態）  
図８を参照して第７の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【０１１２】
実施形態の膜ろ過システム１Ｆでは、逆洗浄排水から不溶解性成分を迅速に分離除去する高効率沈殿器14と、高効率沈殿器14で不溶解性成分が除去された水を原水ラインL1へ戻すためポンプP10を有するリターンライン（逆洗浄排水戻しライン）L14とをさらに有する点が異なる。
【０１１３】
高効率沈殿器14として液体サイクロンを用いることができる。液体サイクロンは、固液混合流体を回転流動させ、遠心力の作用により固形分と液体とに分離することができる固液分離装置である。液体サイクロンは、重力の作用によって固形分を沈降・沈殿させる沈殿槽に比べて短時間のうちに高効率に固液分離できるという利点がある。高効率沈殿器14の底部開口はスラリー状の濃縮汚泥を排出するための排出ラインに連通している。高効率沈殿器14の上部開口はリターンラインL14に連通している。リターンラインL14は、高効率沈殿器14の上部開口から原水ラインL1までに設けられている。
【０１１４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【０１１５】
前処理膜モジュール31,32からの逆洗浄排水をラインL91,L92,L93を介して高効率沈殿器14内に導入し、高効率沈殿器14によって固形分と液体に遠心分離する。分離された液体分はポンプP10の駆動により高効率沈殿器14からリターンラインL14を通って原水ラインL1の原水に合流し、前処理膜モジュール31,32により再度処理される。
【０１１６】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【０１１７】
本実施形態によれば、高効率沈殿器で固液分離するため、逆洗浄排水中に含まれる排出汚泥量を大幅に削減することができ、汚泥処理設備の低減が可能となる。
【０１１８】
（第８の実施形態）  
図９を参照して第８の実施形態に係る膜ろ過システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【０１１９】
本実施形態の膜ろ過システム１Ｇでは、電解処理装置15および電解処理水ラインL15をさらに有する点が異なる。
【０１２０】
電解処理装置15には濃縮水利用ラインL8が接続され、動力回収装置６から排出される濃縮水が電解処理装置15に送られるようになっている。電解処理装置15は、一対の電極および電源を有する電気分解装置である。電解処理水ラインL15は、ポンプP11を有し、電解処理装置15からアルカリ剤注入装置８までに設けられ、生成されたアルカリ剤を電解処理装置15からアルカリ剤注入装置８に送るためのラインである。
【０１２１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【０１２２】
動力回収装置６から排出される濃縮水を電解処理装置15に送り、電解処理装置15により濃縮水を電気分解して水酸化ナトリウムを生成する。生成した水酸化ナトリウムはポンプP11の駆動により電解処理水ラインL15を通ってアルカリ剤注入装置８へ送られ、アルカリ剤として利用される。
【０１２３】
以下に本実施形態の効果を述べる。
【０１２４】
本実施形態によれば、アルカリ剤をシステム内で生成することにより、従来システム100に比べて薬品費の低減が可能となる。
【符号の説明】
【０１２５】
1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G…膜ろ過システム、２…原水槽、31,32…前処理膜モジュール、
４…前処理水タンク、５…高圧ＲＯ膜モジュール、
６…動力回収装置、７…生産水貯槽、
８…アルカリ剤注入装置、９…スケール抑制剤注入装置、１０…制御器、
１１…生産水調整水槽、１１ｈ…加温設備（ヒートポンプ）、
１２…濃縮水槽（屋外集熱槽）、１２ｈ…加温設備（ヒートポンプ）、１２ｓ…屋外集熱装置（太陽熱加熱器）、
１３…濃縮水調整水槽、
１４…高効率沈殿器（液体サイクロン）、
１５…電解処置装置、
１６…調整水槽、１８…低圧ＲＯ膜モジュール、
２１…消毒剤注入装置、２２…凝集剤注入装置、２３…酸注入装置、２４…還元剤注入装置、２５…アルカリ剤注入装置、
Ｐ１…原水ポンプ、Ｐ２…逆洗浄ポンプ、Ｐ３…送水ポンプ、Ｐ４…高圧ポンプ、Ｐ５…ブースターポンプ、Ｐ６…低圧ポンプ、Ｐ７…生産水ポンプ、Ｐ８…逆洗浄ポンプ、Ｐ９…濃縮水ポンプ、Ｐ１０…逆洗浄水戻しポンプ、Ｐ１１…電解処理水ポンプ、
Ｖ１，Ｖ２…遮断弁、
L1,L2,L21,L22…原水ライン、
L3,L31,L32…前処理水ライン、L33…直送ライン、
L4…前処理水ライン、L42,L43…圧力伝達ライン（前処理水ライン）、L5…高圧ライン、L6…生産水ライン（透過水ライン）、L7,L8…圧力伝達ライン（濃縮水利用ライン）、
L9…逆洗浄水供給ライン、L91,L92,L93…逆洗浄水排出ライン、L10…生産水利用ライン、L11,L12,L13…濃縮水利用ライン（逆洗浄水供給ライン）、L14…逆洗浄排水戻しライン、L15…電解処理水ライン、L16…低圧ライン、L18…生産水ライン（透過水ライン）。
【図１】
2013169511.tif 000003
【図２】
2013169511.tif 000004
【図３】
2013169511.tif 000005
【図４】
2013169511.tif 000006
【図５】
2013169511.tif 000007
【図６】
2013169511.tif 000008
【図７】
2013169511.tif 000009
【図８】
2013169511.tif 000010
【図９】
2013169511.tif 000011
【図１０】
2013169511.tif 000012