(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を濃縮水と分離水とに分離する膜分離装置の膜破損を検知する方法において、
該膜分離装置の運転中に、空気を溶解させた加圧水を膜分離装置の原水に供給するとともに、該膜分離装置の透過水中の気泡を検出することにより、膜の破損を検知することを特徴とする膜分離装置の膜破損検知方法。
【請求項２】
膜分離装置と、該膜分離装置に原水を供給する手段とを備えた膜分離システムにおいて、該原水に加圧水を供給する手段と、透過水中の気泡を検知する手段とを備えたことを特徴とする膜分離システム。
【請求項３】
請求項２において、前記透過水中の気泡を検知する手段は、透過水中の微粒子数を計測する手段を備えることを特徴とする膜分離システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原水を膜分離処理して濃縮水と透過水とに分離するための膜分離装置における膜の破損を検知する方法に関する。また、本発明は膜分離装置の膜破損検知手段を備えた膜分離システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、膜分離装置は原水を分離膜によって濃縮水と透過水とに分離するよう構成されている。この膜に破損が生じると、透過水中に原水が混入することになるから、膜破損は迅速に検知される必要がある。
【０００３】
従来、膜の破損を検知する方法として、膜分離装置の原水室に空気（気体）を導入し、透過水室側への空気の漏れ出しを検知する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
原水室内に空気を供給して膜の破損を検知する方法においては、原水室内に空気を供給したときに原水流路の大部分が空気で占められ、原水流量が著しく低下する。このため、膜破損検知のための空気導入は定常の膜分離装置運転中には行われず、膜分離装置の運転を停止してから行うようにしているが、このような膜破損検知方法では、膜破損の検知が遅れがちとなる。
【０００５】
本発明は、膜破損を連続的に監視し、膜破損が生じたときには遅滞なくこれを検知することができる膜破損検知方法と、膜分離システムとを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜分離装置の膜破損検知方法は、原水を濃縮水と分離水とに分離する膜分離装置の膜破損を検知する方法において、該膜分離装置の運転中に、空気を溶解させた加圧水を膜分離装置の原水に供給するとともに、該膜分離装置の透過水中の気泡を検出することにより、膜の破損を検知することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の膜分離システムは、膜分離装置と、該膜分離装置に原水を供給する手段とを備えた膜分離システムにおいて、該原水に加圧水を供給する手段と、透過水中の気泡を検知する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
かかる本発明においては、空気が溶解した加圧水を原水側に供給すると、原水中にマイクロエアー（微細気泡）が発生する。膜に破損が存在すると、このマイクロエアーが破損箇所を通って透過水中に混入するので、この透過水中のマイクロエアーを検知することにより膜破損を検知することが可能となる。なお、マイクロエアーは微粒子として検出することが可能であるため、高感度濁度計や微粒子カウンター等によって検知することができる。
【０００９】
このマイクロエアーは、原水中に含まれていても気泡が微細であるため原水室内の水の流れを邪魔することがない。従って、膜分離装置の運転中においても、原水に加圧水を供給して原水に気泡を存在させることが可能となり、連続して膜の破損を監視し、膜に破損が生じたときには遅滞なくこれを検知することが可能である。
【００１０】
なお、膜に破損が生じると、破損箇所を通ってマイクロエアーが透過水中に流出し、透過水中のマイクロエアーが著しく増大する。従って、透過水中の微粒子数を連続的に計測し、この微粒子数の所定以上の増加を検出することに基づいて膜の破損を検知することが可能である。この方法によれば、膜分離装置の運転中に膜に破損が生じた場合には迅速にこれを検知することができる。もちろん、運転開始当初から膜に破損が存在する場合であっても、透過水中の微粒子数が定常値よりも多いことが検知され、これに基いて膜に破損が生じていることが検知される。
【００１１】
なお、膜に破損が存在すると、透過水にマイクロエアーが混入するだけでなく、原水が混入することによっても、透過水中の微粒子数が増大する。原水の混入による透過水中の微粒子数増加を検知するだけでも膜の破損は検知可能であるが、原水混入だけでは透過水中の微粒子数増大はマイクロエアーも混入する場合に比べて少ない。本発明では、膜破損時にマイクロエアーも透過水中に混入するので膜の破損を遅滞なく検知することができる。
【００１２】
本発明において、膜分離装置は、限外濾過装置、精密濾過装置、逆浸透膜分離装置などの各種の膜分離装置のうちのいずれのものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る膜分離システムの系統図である。
【００１４】
原水槽１に貯留された原水は、原水ポンプ２及び原水供給用配管３を介して膜分離装置４の原水室４ａに導入される。膜分離装置４の膜４ｂを透過した透過水は、透過水室４ｃから透過水取出配管６を介して取り出される。透過しなかった水（濃縮水）は返送配管５を介して原水槽１に返送される。
【００１５】
原水供給用配管３の原水ポンプ２よりも下流側には加圧水供給装置１０が接続されている。この加圧水供給装置１０は、加圧水タンク１１と、この加圧水タンク１１内に水を供給する配管１２と、加圧水タンク１１内に圧縮空気を供給するコンプレッサ１３と、加圧水タンク１１内の加圧水を前記原水供給用配管３に供給する配管１４と、該配管１４に設けられた加圧水供給制御弁１５とを有する。なお、この実施の形態では、該配管１４を原水供給用配管３に接続しているが、配管１４は膜分離装置４の濃縮水室４ａに直接に加圧水を供給するように接続されてもよい。この加圧水タンク１１内の圧力は原水ポンプ２の吐出圧よりも高く設定されている。
【００１６】
この実施の形態では、透過水取出配管６に分取用の配管２０が接続され、透過水の一部を分取して高感度濁度計２１に導くようにしている。
【００１７】
このように構成された膜分離システムにおいては、上記の通り、原水は配管３，５を介して膜分離装置４の原水室４ａに流通されると共に、配管３内において原水に対し加圧水が添加される。
【００１８】
配管３内の水圧が加圧水タンク１１内の圧力よりも低いため、配管３内の原水に添加された加圧水からはマイクロエアーが発生する。このマイクロエアーを含んだ原水が濃縮水室４ａに導入される。
【００１９】
膜４ｂに破損が無い場合、マイクロエアーは透過水室４ｃ側へ流出することはなく、濃縮水と共に配管５から原水槽１に流入する。
【００２０】
膜４ｂに破損が存在すると、この破損箇所からマイクロエアー含有原水が透過水室４ｃ側へ漏れ出すようになり、高感度濁度計２１で計測される濁度が増大する。従って、高感度濁度計２１の濁度が所定値以上となったり、あるいは濁度上昇率が所定上昇率以上となったことを検出することにより膜の破損が検知される。
【００２１】
上記の加圧水タンク１１内の圧力と膜分離装置４の濃縮水室４ａの入口部分の水圧との差は１００〜５００ｋＰａ程度が好ましい。また、加圧水の添加量は原水流量の５〜１５％程度が好ましい。高感度濁度計２１は、少なくとも粒径０．５μｍの微粒子数を感知できる感度のものが好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、図１の装置の運転例について説明する。
【００２３】
実験例１
図１の装置において、膜分離装置４として内圧中空糸限外濾過膜分離装置（定格処理水量２．３ｍ３／Ｈｒ、中空糸膜の数４０００本）を用いた。
【００２４】
この膜分離装置４に対し原水として市水を給水圧力４０ｋＰａ、給水量１．２ｍ３／Ｈｒの割合で通水した。加圧水水圧は３７０ｋＰａとし、原水水量の１０％の空気を溶解させた加圧水を原水に添加した。
【００２５】
高感度濁度計２１により０．１μｍ以上の微粒子数を計測した。その結果、透過水中の平均微粒子数は３×１０３個／ｃｃであった。
【００２６】
実験例２
実験例１において加圧水の供給を行わなかったこと以外は同様にして膜分離装置の運転を行ったが、高感度濁度計２１により検出される微粒子数は３×１０３個／ｃｃと変りはなかった。
【００２７】
実験例３
実験例１において１本の中空糸膜を切断して運転を行ったところ、高感度濁度計２１により検出される微粒子数は２×１０５個／ｃｃであった。
【００２８】
実験例４
実験例３において加圧水の供給を行わなかったこと以外は同様にして膜分離装置の運転を行ったところ、高感度濁度計２１で検出される微粒子数は５×１０３個／ｃｃに止まり、加圧水添加時に比べて著しく少なかった。このため、加圧水を添加しないと、膜の破損の検知が著しく遅くなったり、また破損の程度が低いときには破損を検知できないおそれもあることが分った。
【００２９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると膜分離装置の膜の破損を遅滞なく検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る膜分離システムの系統図である。
【符号の説明】
１  原水槽
２  原水ポンプ
４  膜分離装置
４ａ  濃縮水室
４ｂ  膜
４ｃ  透過水室
１０  加圧水供給装置
１１  加圧水タンク
１３  コンプレッサ
２１  高感度濁度計
【図１】
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