(57)【要約】【課題】コンパクトかつ簡易な構成の膜蒸留システムおよびその運転方法を提供すること。【解決手段】膜蒸留システム１００は、疎水性多孔中空糸膜１を備えた膜蒸留装置１０、およびフラッシング機構６を有する。膜蒸留装置１００が、原水が流れる第１の液相部と、第１の気相部と、蒸発部と、冷却水が流れる第２の液相部と、第２の気相部と、冷却体からなる凝縮部と、第３の気相部３２と、を備え、蒸発部の疎水性多孔中空糸膜１と凝縮部の冷却体との最短距離が１０ｍｍ以上であり、かつ、第１の気相部、第２の気相部および第３の気相部の圧力を１ｋＰａ以上であってかつ原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間で用いてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性多孔中空糸膜を備えた膜蒸留装置、および前記疎水性多孔中空糸膜をフラッシングするフラッシング機構を有することを特徴とする膜蒸留システム。
【請求項２】
前記膜蒸留装置が、原水が流れる第１の液相部と、第１の気相部と、前記第１の液相部と前記第１の気相部を隔てる前記疎水性多孔中空糸膜からなる蒸発部と、冷却水が流れる第２の液相部と、第２の気相部と、前記第２の液相部と前記第２の気相部を隔てる冷却体からなる凝縮部と、前記第１の気相部と前記第２の気相部を連結する第３の気相部と、を備え、
前記蒸発部の疎水性多孔中空糸膜と前記凝縮部の冷却体との最短距離が１０ｍｍ以上であり、かつ、
前記第１の気相部、前記第２の気相部および前記第３の気相部の圧力を１ｋＰａ以上であってかつ原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間で用いる、請求項１に記載の膜蒸留システム。
【請求項３】
請求項１に記載の膜蒸留システムの運転方法であって、
原水を前記疎水性多孔中空糸膜に透過させて膜蒸留をおこなう膜蒸留工程と、前記疎水性多孔中空糸膜に洗浄水を供給し、フラッシングするフラッシング工程と、を繰り返すことを特徴とする膜蒸留システムの運転方法。
【請求項４】
前記洗浄水として、原水、または原水よりも導電率の低い水を用いることを特徴とする請求項３に記載の膜蒸留システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜蒸留システムおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜蒸留法は、水蒸気のみを透過する疎水性多孔質膜を用い、加温された原水（高温水）から、飽和水蒸気圧差により疎水性多孔質膜を通過した水蒸気を凝縮させ、蒸留水を得る方法である。膜蒸留法は、原水に圧力をかけ逆浸透膜で濾過して精製水を得る逆浸透法と比べ、高圧を必要とせず、動力エネルギーを低減することができる。また、膜蒸留法により得られる蒸留水は、塩分などの不揮発性の溶質分離性能が極めて高く、高純度の水を得ることが可能となる。
【０００３】
主な膜蒸留法の原理を図１に示す。図１において、（ａ）は、高温水側からの水蒸気を、疎水性多孔質膜１’を通じ生成した蒸留水として直接低温水に取り込むＤＣＭＤ法（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）である。（ｂ）は、疎水性多孔質膜１’とコンデンサー２’との間にエアギャップ３’を設け、コンデンサー２’（例えば、伝熱性が高いアルミやステンレスなどの金属製の冷却板など）の面上に高温水側からの水蒸気を凝縮させ蒸留水を得るＡＧＭＤ法（Ａｉｒ  Ｇａｐ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）である。（ｃ）は、疎水性多孔質膜１’の蒸留側に真空ギャップを設け、高温水側からの水蒸気を外部まで移動させ蒸留水を得るＶＭＤ法（Ｖａｃｕｕｍ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）である。（ｄ）は、疎水性多孔質膜１’の蒸留側にスイーピングガスを流し、高温水側からの水蒸気を外部まで移動させ蒸留水を得るＳＧＭＤ法（Ｓｗｅｅｐｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）である。
【０００４】
ＤＣＭＤ法は膜を介して高温水と冷却水（低温水）とが流れる簡単な装置によって構成されるものであり、水蒸気の移動距離が膜厚と等しく、移動抵抗も小さいため膜単位面積あたりの蒸留水量（Ｆｌｕｘ）を高くできるが、生成した蒸留水を冷却水中から取り出さなければならない。また、高温水と冷却水が膜を介して直接接しているため熱交換による熱損失が生じ、水蒸気が移動するための駆動力となる蒸気圧差が小さくなり、結果として造水にかかる熱エネルギー効率が低くなるデメリットもある。
【０００５】
一方、ＡＧＭＤ法を主とするギャップ式膜蒸留は、水蒸気が膜に加えエアギャップ３’も移動するため移動抵抗が大きく、Ｆｌｕｘが小さくなる傾向があるが、蒸留水を直接取り出せるというメリットがある。また、高温水と冷却水が膜を介して直接接していないため熱損失を最小限に抑えられ、熱エネルギー効率が高く、造水コストを低くすることができる。
【０００６】
また、膜蒸留法においても他の膜分離法と同様に、原水などの膜供給水中に存在する分離対象物などによって生じるファウリングの問題がある。ファウリングは、原水など膜供給水中に存在する分離対象物質などが膜表面や細孔内に付着、堆積する現象のことを指す。ファウリングの主な構成物質としてシリカ、アルミニウム、鉄、カルシウム、マンガンなどの無機物と天然有機物（ｎａｔｕｒａｌ  ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ：ＮＯＭ）と微生物の代謝産物に起因する有機物が挙げられる。膜蒸留法では膜表面が汚れると、水蒸気の蒸発面が汚れによって閉塞し、機能低下を引き起こす。特に原水に対する精製水の回収率を高めようとして原水濃度が高くなる場合や、原水系の濃縮を目的とする運転条件では、膜閉塞が生じやすく透水性能低下が問題となる。
これまでファウリングへの対策として、以下のような検討がなされている。
【０００７】
特許文献１には、疎水性多孔質膜を有機物を分解する薬剤で洗浄し、乾燥する疎水性多孔質膜の再生方法が開示されている。
特許文献２には、膜蒸留装置に化学的処理、もしくは、生物的処理による前処理を施す膜蒸留システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１９２５４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−７５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
今後の純水製造、及び水処理領域における膜蒸留技術の利用拡大に向けて、ファウリングに対する安定した水処理能力とコンパクト性を兼ね備えた膜蒸留システムが求められている。
前記のようにファウリングに対する方策として、有機物を分解する薬剤を用いて膜を洗浄する方法、化学的処理または生物的処理でファウリングの原因物質を除去する方法が存在する。しかし、前処理設備の設置や乾燥機が必要となり、システムが大型化する問題があった。
一方で、浄水処理に広く用いられている精密ろ過膜、限外ろ過膜など分離膜の洗浄方法として逆洗が知られているが、膜蒸留法の疎水性多孔質膜に適用することは困難である。膜蒸留法の疎水性多孔質膜は、乾燥状態で使用するため、膜内を洗浄液で通液するためには高い圧力をかける必要があり、しかも洗浄後に膜を乾燥して再生させる作業も必要であることから、非常に手間とコストがかかる。
本発明は、上記課題を解決するため、コンパクトかつ簡易な構成の洗浄システムおよびその運転方法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】
【００１０】
本発明者らは、膜蒸留法における膜表面に付着した汚れが、水に圧力をかけてろ過するろ過膜に付着した汚れよりも圧密の影響が小さいことに着目し、逆洗や前処理を施さなくとも洗浄水をフラッシングすることで容易に付着した汚れを除去できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）
疎水性多孔膜を備えた膜蒸留装置、および前記疎水性多孔膜をフラッシングするフラッシング機構を有することを特徴とする膜蒸留システム。
（２）
（１）に記載の膜蒸留装置が、原水が流れる第１の液相部と、第１の気相部と、前記第１の液相部と前記第１の気相部を隔てる前記疎水性多孔中空糸膜からなる蒸発部と、冷却水が流れる第２の液相部と、第２の気相部と、前記第２の液相部と前記第２の気相部を隔てる冷却体からなる凝縮部と、前記第１の気相部と前記第２の気相部を連結する第３の気相部と、を備え、前記蒸発部の疎水性多孔中空糸膜と前記凝縮部の冷却体との最短距離が１０ｍｍ以上であり、かつ、前記第１の気相部、前記第２の気相部および前記第３の気相部の圧力を１ｋＰａ以上であってかつ原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間で用いる、膜蒸留システム。
（３）
（１）に記載の膜蒸留システムの運転方法であって、原水を前記疎水性多孔中空糸膜に透過させて膜蒸留をおこなう膜蒸留工程と、前記疎水性多孔中空糸膜に洗浄水を供給し、フラッシングするフラッシング工程と、を繰り返すことを特徴とする膜蒸留システムの運転方法。
（４）
（３）の前記洗浄水として、原水、または原水よりも導電率の低い水を用いることを特徴とする膜蒸留システムの運転方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンパクトかつ簡易な構成の膜蒸留システムおよびその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】膜蒸留法の模式図を示し、（ａ）は、ＤＣＭＤ法（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）であり、（ｂ）は、ＡＧＭＤ法（Ａｉｒ  Ｇａｐ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）であり、（ｃ）は、ＶＭＤ法（Ｖａｃｕｕｍ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）であり、（ｄ）は、ＳＧＭＤ法（Ｓｗｅｅｐｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）である。
【図２】本発明の膜蒸留システムの模式図を示す。
【図３】膜蒸留装置を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００１５】
疎水性多孔中空糸膜１は、従来公知の方法により製造され、主たる構成成分としての疎水性高分子からなる多孔中空糸膜であればその具体例は特に限定されない。
疎水性高分子とは、水に対する親和性が低い高分子であり、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。
主たる構成成分としての疎水性高分子とは、疎水性多孔中空糸膜１を構成する成分において、疎水性高分子を９０質量％以上含むことをいい、膜の強度の観点で、９５質量％以上であることが好ましく、９９質量％以上であることがより好ましい。
【００１６】
疎水性多孔中空糸膜１の製造方法としては、冷却することにより相分離を起こし多孔質層を形成させる熱誘起相分離法、非溶剤と接触させることで相分離を起こし多孔質層を形成させる乾湿式法（非溶媒相分離法）の何れも好適に用いることができる。
【００１７】
本実施形態において用いられる疎水性多孔中空糸膜１は、膜蒸留としての透水性能の観点で、平均孔径が０．２μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。なお、平均孔径は高くなりすぎると、膜表面の撥水性が低下し、水が膜内に侵入してしまうウェッティング現象が起こり、性能低下につながるため１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
本実施形態において用いられる疎水性多孔中空糸膜１は、膜蒸留としての透水性能と膜の機械的強度の観点で、膜厚が１０μｍ〜５００μｍの間であることが好ましく、１５μｍ〜３００μｍの間であることがより好ましく、特に２０μｍ〜１５０μｍの間であることが特に好ましい。膜厚が大きくなりすぎると水蒸気の透過抵抗が高く、透水性能低下につながるため５００μｍ未満であることが好ましく、膜厚が小さくなりすぎると減圧下使用において膜が変形したり、流路が閉塞され易くなるため１０μｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
本実施形態において用いられる疎水性多孔中空糸膜１は、膜蒸留としての透水性能の観点で、空隙率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。なお、空隙率は高くなりすぎると膜の機械的強度が低下し、減圧下使用における漏水につながるため９０％未満であることが好ましい。
【００２０】
本実施形態の膜蒸留装置１０は、原水が流れる第１の液相部１１と、第１の気相部１２と、第１の液相部１１と第１の気相部１２を隔てる疎水性多孔中空糸膜１からなる蒸発部１４と、冷却水が流れる第２の液相部２１と、第２の気相部２２と、第２の液相部２１と第２の気相部２２を隔てる冷却体２５からなる凝縮部２４と、蒸発部１４の第１の気相部１２と凝縮部２４の第２の気相部２２を連結する第３の気相部３２と、を備え、
蒸発部１４の疎水性多孔中空糸膜１と凝縮部２４の冷却体２５との最短距離が１０ｍｍ以上であり、かつ、気相部１２，２２，３２の圧力を１ｋＰａ以上原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間で用いる、膜蒸留装置である。
【００２１】
本実施形態の膜蒸留装置１０は、蒸発部１４と、凝縮部２４と、第３の気相部３２を備える。
蒸発部１４は、疎水性多孔中空糸膜１からなる。より具体的に説明すると、蒸発部１４は、例えば、疎水性多孔中空糸膜１を束ねて円筒状の樹脂製、あるいは金属製の容器１８に収納し、中空糸の端部において、中空糸同士の隙間及び、中空糸と容器１８の隙間を固定用樹脂（ポッティング樹脂）で充填・固定して形成される。疎水性多孔中空糸膜１の端部は開口しており、容器１８の上下両端には通水口１６ａ（１７ａ）を有するヘッド部１６（１７）が装着されている。また、容器１８の側面には凝縮部２４と連結するための連結口（図示省略）を備えている。連結口の数は特に限定されず、単独でも複数でもよい。
【００２２】
蒸発部１４内に設けられる疎水性多孔中空糸膜１の中空内腔が、原水が流れる第１の液相部１１となる。疎水性多孔中空糸膜１の外膜側が、蒸発部１４を構成する容器１８内において第１の気相部１２となる。
疎水性多孔中空糸膜１の中空内腔に通液された原水は、水蒸気として疎水性多孔中空糸膜１の膜壁を通過して、第１の気相部１２へと移動する。その際、膜壁を移動することができない塩分などの不揮発性の溶質は疎水性多孔中空糸膜１により分離される。
【００２３】
本実施形態において、原水とは、何らかの目的で精製、あるいは濃縮を必要とする水であり、例えば、水道水、工業用水、河川水、井水、湖沼水、海水、産業廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、製薬工場、清掃工場等の工場からの廃水）、石油や天然ガス生産時に排出される随伴水等が挙げられる。
【００２４】
原水は、透水性能の観点で、水温が、５０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましい。
原水の水温は、熱交換器やヒーターなどの熱源の活用により制御してもよいが、太陽熱の利用や産業プロセスなどの排熱を活用して制御することは、加熱に要する熱エネルギーコストが不要、又は低減できるためより好ましい。
【００２５】
凝縮部２４は、冷却体２５からなる。より具体的に説明すると、凝縮部２４は、例えば、冷却体２５を円筒状の樹脂製、あるいは金属製の容器２８に収納し、冷却体２５の端部において冷却体２５同士の隙間及び、冷却体２５と容器２８の隙間を固定用樹脂（ポッティング樹脂）で充填・固定して形成される。冷却体２５の端部は開口しており、容器２８の上下両端には通水口２６ａ（２７ａ）を有するヘッド部２６（２７）が装着されている。また、容器の側面には蒸発部１４と連結するための連結口を備えている。連結口の数は特に限定されず、単独でも複数でもよい。
冷却体２５の形状は中空状でも平板状でもよいが、中空管を好適に用いることができる。
【００２６】
冷却体２５は、凝縮部２４内に設けられ、冷却体２５の内部領域が、冷却水が流れる第２の液相部２１となる。冷却体２５の外部領域が、凝縮部２４を構成する容器２８内において第２の気相部２２となる。
疎水性多孔中空糸膜１の中空内腔に通液された原水は、水蒸気として疎水性多孔中空糸膜１の膜壁を通過して、第１の気相部１２へと移動し、第３の気相部３２を抜け、第２の気相部２２において、冷却体２５により冷却され、蒸留水となる。
冷却体２５を有する凝縮部２４は採水容器２６と配管２９で接続されており、蒸留水は凝縮部２４から排出され、採水容器２６に集められる。
【００２７】
本実施形態において、冷却水は、冷却体２５の内部空間である第２の液相部２１を流れ、水蒸気を冷却することができる液体であれば特に限定されないが、例えば、水道水、工業用水、河川水、井水、湖沼水、海水、産業廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、製薬工場、清掃工場等の工場からの廃水）、石油や天然ガス生産時に排出される随伴水等が挙げられる。本実施形態においては、原水として使用する水を、冷却水として用いてもよい。
【００２８】
冷却水は、凝縮効率の観点で、水温が、３０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であることがより好ましい。
冷却水の水温は、熱交換器やヒーターなどの熱源の活用により制御してもよい。
【００２９】
本実施形態において、それぞれ独立した容器１８，２８としての蒸発部１４と凝縮部４とを備え、第３の気相部３２は、蒸発部１４と凝縮部２４とを連結するように備えることが好ましいが、蒸発部１４と凝縮部２４とが、同一容器内に存在した一体型の膜蒸留装置であってもよい。
【００３０】
第３の気相部３２は第１の気相部１２と第２の気相部２２を連結する連結口により連結されている。第３の気相部３２の容積は水蒸気透過の観点から大きいほうが好ましい。連結口の数は特に限定されず、単独でも複数でもよい。連結部の形状は円筒状でも角状でもよい。連結部の部材は特に限定されず、樹脂や金属を利用することができるが、連結部で水蒸気が凝縮しないよう高断熱性の材料を利用してもよく、必要に応じて断熱加工を施してもよい。
【００３１】
第３の気相部３２は、蒸発部１４の疎水性多孔中空糸膜１と凝縮部２４の冷却体２５との最短距離が１０ｍｍ以上となるように設けられる。
ここで、疎水性多孔中空糸膜１と冷却体２５との最短距離とは、直線距離として、疎水性多孔中空糸膜１と冷却体２５のそれぞれの外周部で最も近い距離を意味する。
最短距離を１０ｍｍ以上とすることにより、蒸発部１４と凝縮部２４の設計を容易にすることができ、最短距離は、３０ｍｍ以上であってもよい。
本実施形態においては、最短距離を１０ｍｍ以上とすることで、蒸発部１４と凝縮部２４の設計を容易にすることができるが、気相部１２，２２，３２の圧力を１ｋＰａ以上原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間に制御して膜蒸留を行うことにより、高真空やスイープガスを要せず、コンパクトであるにも関わらず、疎水性多孔中空糸膜１を用いていることによる高Ｆｌｕｘを実現しうる膜蒸留装置とすることができる。
【００３２】
本実施形態においては、気相部１２，２２，３２は、連続した空間をなし、気相部１２，２２，３２の圧力は、１ｋＰａ以上原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間に制御される。
圧力を、１ｋＰａ以上とすることにより、気相部１２，２２，３２の圧力を減圧する減圧装置（図示省略）の減圧に要する消費エネルギーを抑えることができ、原水温度の水の飽和蒸気圧以下とすることにより、高い透水性能を実現することができる。
消費エネルギーの観点で、該圧力は、１ｋＰａ以上であることが好ましく、１０ｋＰａ以上であることがより好ましい。
透水性能の観点で、該圧力は、原水温度の水の飽和蒸気圧以下であることが好ましく、原水温度の水の飽和蒸気圧より１０ｋＰａ以下の圧力（原水温度の水の飽和蒸気圧との差が１０ｋＰａ以上）であることがより好ましい。
【００３３】
気相部１２，２２，３２の圧力を減圧する減圧装置４１として、ダイアフラム真空ポンプ、ドライポンプ、油回転真空ポンプ、エジェクタ、アスピレーター等が挙げられる。
圧力を制御する方法として、例えば、真空レギュレーターやリークバルブを用いる方法、電子式真空コントローラーと電磁弁を用いる方法等が挙げられる。
【００３４】
本実施形態の膜蒸留システム１００を図２に例示して説明する。図２に示すように、膜蒸留システム１００は、膜蒸留装置１０、蒸発部１４、凝縮部２４、気相部１２，２２，３２を備え、採水容器２６、減圧装置４１、圧力調整器４２などから構成される。例えば、原水は、熱交換器やヒーターなどの熱源（図示省略）によって加熱され、高温水として原水タンク（図示省略）に貯蔵される。原水タンク中の高温水は送液ポンプ（図示省略）によって蒸発部１４内の疎水性多孔中空糸膜１に通液され、疎水性多孔中空糸膜１を通過する際に、その一部が疎水性多孔中空糸膜１から水蒸気として通過して、第１の気相部１２へと移動する。水蒸気は、減圧装置４１により１ｋＰａ以上原水温度の水の飽和蒸気圧以下の間に第２の気相部２２が制御されていることにより、第３の気相部３２を通り、凝縮部２４の第２の気相部２２へと移動する。通過した水蒸気は凝縮部２４内の冷却体２５の内腔を対向する冷却水によって凝縮部２４の冷却体２５上で凝縮され蒸留水が得られる。冷却水は、冷却タンク（図示省略）から送液ポンプ（図示省略）によって冷却体２５中を通液される。冷却体２５上で凝縮され得られた蒸留水は、採水容器２６に集められる。第２の気相部２２は、減圧装置４１および圧力調整器４２によって圧力が一定に調整されている。
【００３５】
本実施形態のフラッシング機構６は、疎水性多孔中空糸膜１をフラッシングした後の洗浄水を排出する洗浄水排出ライン６１と、前記洗浄水排出ライン６１の途中に設置された開閉弁６２と、を含む。
洗浄水排出ライン６１は、膜蒸留装置１０の洗浄水出口に接続している。
開閉弁６２としては、電磁弁など、浄水システムで通常使用される弁を使用できる。開閉弁６２は制御部（図示省略）からの制御指令に基づいて開閉が制御され、洗浄水の排出および停止を切り替える。なお、開閉弁６２は手動で開閉して、洗浄水の排出および停止を切り替えることもできる。
以下、本発明の膜蒸留システム１００の運転方法の一例について、図２に示す膜蒸留システム１００を用い、操作に従って説明する。
膜蒸留工程では、原水排出ライン５７の開閉弁５８を開、開閉弁６２を閉とする。原水供給ライン５１から供給される原水は、膜蒸留装置１０の原水入口から蒸発部１４に流入し、蒸発部１４内の疎水性多孔中空糸膜１を通じて原水出口から排出される。その際、膜を透過した水蒸気が凝縮部２４へ移動し、冷却体２５上で凝縮され、精製水となる。原水中に含まれるイオン成分など不揮発性物質は膜を透過できないため精製水から除去される。精製水は精製水出口から排出される。排出された精製水は浄水として供給される。
ついで、所定時間膜蒸留工程を行った後、または所定量の原水を透過した後、以下のようにして膜蒸留装置１０の疎水性多孔中空糸膜１をフラッシング（膜洗浄）する。
フラッシング工程では、洗浄水排出ライン６１の開閉弁６２を開、原水排出ライン５７の開閉弁５８を閉とする。フラッシング工程では、上述したように開閉弁５８と開閉弁６２の開閉を切り替えて、図２に示すように洗浄水を原水供給ライン５１から膜蒸留装置１０に供給しつつ、膜蒸留装置１０からの排出（すなわち、原水のドレン）を停止すると共に、疎水性多孔中空糸膜１をフラッシングして洗浄水を排出する。
洗浄水は膜蒸留装置１０の原水入口から流入し、膜蒸留装置１０内の疎水性多孔中空糸膜１内を通過する。この際、中空糸膜内面がフラッシングされることで、膜表面に付着した汚れ等が原水によって洗い流される。
汚れを含んだ原水は、洗浄水となって洗浄水出口から排出される。洗浄水は洗浄水排出ライン６１を通り、系外に排出される。
本実施形態の洗浄水は、原水をそのまま洗浄水として使用することができるが、原水より導電率が低い水を用いた場合は、無機物など汚れ成分が溶解しやすく、高い除去効果が得られるため好ましい。このような観点からも精製水の一部を洗浄水と使用しても良い。
フラッシング工程が終了した後は、そのまま膜蒸留工程に移行できる。
本発明の膜蒸留システム１００の運転方法においては、膜蒸留工程からフラッシング工程への切り替え（すなわち、各開閉弁５８，６２の開閉）を制御する手段は特に制限されず、手動にて切り替えてもよいし、膜蒸留システム１００に自動制御手段（制御部）を設け、自動制御にて切り替えてもよい。
フラッシングはラインの増設など軽微な設備変更ですむため、フラッシングにより透水性能を回復する本発明の膜蒸留システム１００はコンパクトでかつ簡易な構成にできる。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明するが、本実施形態は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００３７】
（実施例）
図２に示す膜蒸留システム１００を用い、水道水の精製を行った。フラッシングに用いる洗浄水には膜蒸留工程で得られた精製水を、開閉弁５８，６２には、電磁弁を使用した。
ＰＶＤＦ製の多孔中空糸膜（外径１．２２ｍｍ、内径０．６６ｍｍ、平均孔径０．２７μｍ）を用いた。中空糸膜２０本を内径２０ｍｍのポリスルホン製のケースに収納した蒸発モジュール（蒸発部１４）と、内径１ｍｍ、外径２ｍｍのステンレス管２０本を蒸発部１４で用いたものと同一のケースに収納した凝縮モジュール（凝縮部２４）を作製し、蒸発部１４内の中空糸膜外表と凝縮部２４内のステンレス管外表の最短距離が３０ｍｍになるよう蒸発部１４と凝縮部２４を連結した（図２、図３参照）。凝縮部２４の取出口は採水容器２６と配管で連結しており、図２に示すように採水容器からは系内の圧力を調整するため、真空ポンプと真空制御装置を配置した。
蒸発部１４の中空糸膜の内腔に、６５℃の水道水を６００ｍＬ／ｍｉｎの流量で流し、凝縮部２４のステンレス管の内腔には３０℃の水道水を６００ｍＬ／ｍｉｎの流量で流して冷却し、モジュール系内の圧力が１０ｋＰａになるよう真空ポンプで調整し、膜蒸留工程を行った。
膜蒸留システムの運転を開始し、３０分後に採水容器に溜まる水を採取したところ、Ｆｌｕｘ４５ｋｇ／ｍ2／ｈを示した。得られた水の導電率は１．０μＳ／ｃｍであった。そして、運転開始から２５時間後からＦｌｕｘが徐々に低下し、１５ｋｇ／ｍ2／ｈに低下したところで、フラッシング工程に切り替えた（すなわち、各開閉弁５８，６２の開閉を切り替えた）。そして、フラッシングした後、再び膜蒸留工程に移行させ、水道水の精製を行った。
その結果、Ｆｌｕｘは４５ｋｇ／ｍ2／ｈに回復することが認められた。
（比較例）
実施例１の運転方法においてフラッシング工程を行わなわなかった以外は、同様の方法で行った。運転開始から２５時間後からＦｌｕｘが徐々に低下し、１５ｋｇ／ｍ2／ｈに低下したあとも低下し続け、やがて蒸留は停止してしまった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、コンパクトかつ簡易な構成の膜蒸留システムおよびその運転方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  疎水性多孔中空糸膜
６  フラッシング機構
１０  膜蒸留装置
１１  第１の液相部
１２  第１の気相部
１４  蒸発部
２１  第２の液相部
２２  第２の気相部
２４  凝縮部
２５  冷却体
３２  第３の気相部
１００  膜蒸留システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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