JP2021112689A - 逆浸透膜の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水中の無機物の析出を抑制しながら、有機物の析出も抑制し、逆浸透膜の閉塞を防止できる、逆浸透膜の運転方法を提供する。【解決手段】逆浸透膜によって、原水を透過水と濃縮水とに分離する、逆浸透膜の運転方法であって、逆浸透膜モジュール１８、１８、１８に供給される被処理水のｐＨが５．８〜７．８であり、逆浸透膜モジュール１８、１８、１８の逆浸透膜で前記被処理水を処理した後、逆浸透膜モジュール１８、１８、１８の逆浸透膜を定期的に圧力開放する、逆浸透膜の運転方法。【選択図】図１

Description

本発明は、逆浸透膜の運転方法に関する。

逆浸透膜で原水を透過水と濃縮水とに分離する水処理方法が知られている。図４は、従来の逆浸透膜を用いる水処理方法の一例を説明するための概略模式図である。図４に示す処理システム１０１を用いる方法では、まず、井戸１１１から井戸水が原水として流路１２１を流れ、被処理水槽１１２に供給される。被処理水槽１１２内には、塩素添加手段１３０によって塩素が、硫酸添加手段１３１によって硫酸がそれぞれ添加され、原水と塩素と硫酸が混合されて被処理水となる。
次いで、被処理水は流路１２２を流れ、ポリ塩化アルミニウムが添加手段１３２によって添加され、ポンプ１１４によって砂ろ過塔１４１に送液される。砂ろ過塔１４１では、被処理水中の有機物、鉄、マンガンの凝集物が除去される。
その後、被処理水は活性炭１４２に通水され、塩素添加手段１３０で塩素が添加された後、限外ろ過膜を備える膜ろ過装置１４３に供給される。ろ過装置１４３では被処理水中のクリプトスポリジウム等の原虫、雑菌が限外ろ過膜によって除去される。

次いで、ろ過装置１４３の透過水は流路１２７を流れ、中間処理槽１４４に貯留される。中間処理槽１４４内の透過水の一部は、ポンプ１１４によって送液されて流路１２７を流れ、処理水槽１１９にそのまま貯留される。一方、中間処理槽１４４内の透過水の残部はポンプ１１４によって送液されて流路１２８を流れ、昇圧ポンプ１１６で昇圧された後、逆浸透膜を備える逆浸透膜ろ過装置１１７に供給される。逆浸透膜ろ過装置１１７では、被処理水中のカルシウム、マグネシウムが逆浸透膜によって除去される。
その後、逆浸透膜ろ過装置１１７の透過水は流路１２４を流れ、処理水槽１１９に供給される。一方、逆浸透膜ろ過装置１１７の濃縮水は流路１２３に集められ、処理システム１０１の外部に排出される。
このように、処理システム１０１を用いる従来の方法では、全有機炭素（ＴＯＣ）、鉄及びマンガン、原虫及び雑菌、硬度の各項目の水質の改善のために処理をそれぞれ行っている。そのため、装置構成、処理フローが複雑となり、水質処理のコストが高くなる、という問題がある。

そこで、図５に示す一例のように、ＴＯＣ、鉄及びマンガン、原虫及び雑菌、硬度の各項目の水質の改善のための処理を全て逆浸透膜ろ過装置１１７で一括して行う処理方法の利用が検討されている。
図５に示す処理システム１０２を用いる方法では、まず、井戸１１１から原水が流路１２１を流れ、被処理水槽１１２に供給される。被処理水槽１１２内には硫酸添加手段１３１によって硫酸が添加され、硫酸と原水が混合されて被処理水となる。
次いで、被処理水はポンプ１１４によって送液されて流路１２２を流れ、プレフィルター１１５、昇圧ポンプ１１６に通水された後、逆浸透膜ろ過装置１１７に供給される。処理システム１０２では逆浸透膜ろ過装置１１７によって、被処理水中の有機物、カルシウム、シリカ、鉄及びマンガン等の無機物、原虫及び雑菌、カルシウム及びマグネシウムが一括して除去される。
その後、逆浸透膜ろ過装置１１７の透過水は流路１２４を流れ、硫酸、塩素がそれぞれ添加され、ミネライザ１３５で硬度が調整される。その後、透過水は処理水槽１１９に貯留され、必要に応じて塩素添加手段１３０によって塩素が添加される。

このように、処理システム１０２を用いる方法によれば、ほぼ全ての項目の水質を逆浸透膜ろ過装置１１７によって改善できるため、装置及び処理フローが簡素化し、低コスト化、さらには処理システムの省スペース化を図ることができる。
ところが一方で、処理システム１０２を用いる方法のように、複数の項目の水質の改善のための処理を逆浸透膜ろ過装置１１７で一括して行うと、逆浸透膜の閉塞が頻発するという問題が生じる。
そこで、逆浸透膜の被処理水のｐＨが７．０以下となるように水処理をすることが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１９−１０７５９２号公報

図６は、逆浸透膜の被処理水のｐＨが７．０以下となるように水処理をする方法の一例を説明するための概略模式図である。図６に示す処理システム１０３では、逆浸透膜ろ過装置１１７の濃縮水が流路１２３に集められ、流路１２３の濃縮水の一部が流路１２５を流れ、流路１２２に戻されて、被処理水として逆浸透膜ろ過装置１１７に再供給される。
処理システム１０３を用いる方法では、特許文献１に開示の方法と同様に、逆浸透膜ろ過装置１１７の逆浸透膜の一次側に供給される処理水のｐＨが７．０以下となるように、被処理水のｐＨが硫酸添加手段１３１によって被処理水槽１１２内で調整される。そのため、被処理水中の無機物の析出を抑制し、逆浸透膜の表面での堆積を低減できる。
しかし、逆浸透膜の被処理水のｐＨが７．０以下となるように水処理をすると、有機物が被処理水から析出しやすく、析出した有機物によって逆浸透膜の表面が閉塞してしまう、という問題がある。
本発明は、被処理水中の無機物の析出を抑制しながら、有機物の析出も抑制でき、逆浸透膜の閉塞を防止できる、逆浸透膜の運転方法を提供する。

本発明は下記の態様を有する。
［１］ 逆浸透膜によって、原水を透過水と濃縮水とに分離する、逆浸透膜の運転方法であって、前記逆浸透膜に供給される被処理水のｐＨが５．８〜７．８であり、前記逆浸透膜で前記被処理水を処理した後、前記逆浸透膜を定期的に圧力開放する、逆浸透膜の運転方法。
［２］ 前記逆浸透膜を圧力開放した際に、フラッシングを実施することで前記逆浸透膜の表面を洗う、［１］の逆浸透膜の運転方法。
［３］ フラッシングの際に、透過水又は純水を含む洗浄水を使用する、［２］の逆浸透膜の運転方法。
［４］ 前記原水を直接、前記逆浸透膜で処理する、［１］〜［３］のいずれかの逆浸透膜の運転方法。
［５］ 前記原水が、シリカ、カルシウム、マグネシウム、鉄及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つ以上の無機物をさらに含む、［１］〜［４］のいずれかの逆浸透膜の運転方法。
［６］ 前記原水のＭアルカリ度が、１００ｍｇ／Ｌ以上である、［１］〜［５］のいずれかの逆浸透膜の運転方法。
［７］ 前記被処理水の全有機炭素が、３．０ｍｇ／Ｌ以上である、［１］〜［６］のいずれかの逆浸透膜の運転方法。

本発明の逆浸透膜の運転方法によれば、被処理水中の無機物の析出を抑制しながら、有機物の析出も抑制でき、逆浸透膜の閉塞を防止できる。

一実施形態に係る逆浸透膜の運転方法に用いる処理システムの概略模式図である。 実施例で用いた平膜試験装置の構成を示す模式図である。 図３の平膜試験装置が有する密閉容器、平膜セルの模式断面図である。 従来の水処理方法に用いる処理システムの概略模式図である。 従来の水処理方法に用いる処理システムの概略模式図である。 従来の水処理方法に用いる処理システムの概略模式図である。

「全有機炭素」は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ０１０１ ２０．有機体炭素（ＴＯＣ）に準拠して測定できる。
「Ｍアルカリ度」は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ０１０１ １３．酸消費量に準拠して測定できる。
数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

以下、本発明の逆浸透膜の運転方法について、実施形態例を示して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図１は、本発明の一実施形態に係る逆浸透膜の運転方法に用いる処理システム１の概略模式図である。処理システム１は、井戸１１と被処理水槽１２と酸添加手段３１と逆浸透膜ろ過装置１７と処理水槽１９を備える。

被処理水槽１２は、被処理水を貯留する槽である。被処理水槽１２には、原水流路２１と被処理水流路２２と循環用流路２５とが接続されている。
原水流路２１は、井戸１１から原水（井戸水）を被処理水槽１２に供給するための流路である。被処理水流路２２は、被処理水を被処理水槽１２から逆浸透膜ろ過装置１７に供給するための流路である。循環用流路２５は、逆浸透膜ろ過装置１７の濃縮水を被処理水槽１２に供給するための流路である。そのため、被処理水槽１２内の被処理水は、逆浸透膜ろ過装置１７の濃縮水と原水（井戸水）とを含む。

酸添加手段３１は、被処理水槽１２内の被処理水に酸成分を添加する。酸成分は特に限定されない。例えば、塩酸、硫酸等が挙げられる。
酸添加手段３１は、被処理水槽１２内の液相部分の被処理水に直接酸成分を添加する形態でもよく、被処理水槽１２内の気相部分を介して酸成分を添加する形態でもよい。

被処理水流路２２には、ポンプ１４とプレフィルター１５と昇圧ポンプ１６が被処理水槽１２側からこの順に設けられている。
ポンプ１４は、被処理水を逆浸透膜ろ過装置１７に送液して供給するためのものである。
プレフィルター１５は、砂、シルト、粘土等のサイズの大きな不純物を除去し、逆浸透膜ろ過装置１７の逆浸透膜の閉塞や擦過等から保護している。
昇圧ポンプ１６は、被処理水を逆浸透膜ろ過装置１７でろ過するために必要な圧力を付与している。

逆浸透膜ろ過装置１７は、逆浸透膜モジュール１８、１８、１８を備える。逆浸透膜モジュール１８、１８、１８は、逆浸透膜をそれぞれ内部に有する。逆浸透膜ろ過装置１７は、逆浸透膜モジュール１８、１８、１８内の逆浸透膜に被処理水を逆浸透させて、被処理水を透過水と濃縮水とに分離する装置である。
各逆浸透膜モジュール１８には、分岐した被処理水流路２２のそれぞれの端部が接続されている。そのため、各逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜の一次側には被処理水流路２２の被処理水が供給される。

さらに、各逆浸透膜モジュール１８には、濃縮水流路２３と透過水流路２４の分岐したそれぞれの端部がそれぞれ接続されている。
濃縮水流路２３は、逆浸透膜モジュール１８、１８、１８内の逆浸透膜で分離された濃縮水を集めるための流路である。濃縮水流路２３は、接続点Ｄで循環用流路２５及び排水用流路２６と接続されている。循環用流路２５は、濃縮水の一部を濃縮水流路２３から被処理水槽１２に供給するための流路である。排水用流路２６は、濃縮水の残部を処理システム１の外部に排出するための流路である。
透過水流路２４は、処理水槽１９と接続されている。透過水流路２４は、逆浸透膜ろ過装置１７で分離された透過水を処理水槽１９に供給するための流路である。
処理水槽１９は、逆浸透膜ろ過装置１７で分離された透過水を処理水として貯留する槽である。

次に、本発明の一実施形態に係る逆浸透膜の運転方法について説明する。
本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法は、原水を逆浸透膜で透過水と濃縮水とに分離して処理する方法である。
原水としては、例えば、井戸水、伏流水等の地下水；河川水；湖沼水が挙げられる。ただし、原水は、これらの例示に限定されない。

本実施形態においては、原水は溶解性の有機物を含む。原水中の有機物は特に限定されないが、例えば、フミン質が挙げられる。原水中のフミン質としては、例えば、フミン酸、フルボ酸が挙げられる。
原水中の全有機炭素は、酸成分の使用量の抑制、逆浸透膜の膜閉塞の抑制等の観点から、３．０ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、４．０ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、５．０ｍｇ／Ｌ以上が特に好ましい。本実施形態では、後述のように被処理水のｐＨの下限値を所定の数値以上に調整するため、全有機炭素が前記下限値以上の原水でも、逆浸透膜の閉塞を防止できる。その結果、原水中の全有機炭素が高い場合であっても、逆浸透膜の目詰まりによる透過能の低下が起きにくく、処理効率を維持したまま透過水を得ることができる。
原水中の全有機炭素の上限値は特に制限されない。例えば、原水中の全有機炭素は、処理効率の観点から、１００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、５０ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。

分子量が１００００以上である有機化合物の原水中の含有量は、０．００１〜１ｍｇ／Ｌでもよく、０．００５〜０．５ｍｇ／Ｌでもよく、０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌでもよい。分子量が１００００以上である有機化合物の原水中の含有量が前記上限値以下であると、有機物の析出が起きにくく、析出した有機物による逆浸透膜の閉塞をさらに抑制できる。分子量が１００００以上である有機化合物の原水中の含有量が前記下限値以上であっても、本実施形態では、後述のように被処理水のｐＨの下限値を所定の数値以上に調整するため、有機物が析出しにくく、逆浸透膜の閉塞を防止でき、処理効率を維持したまま透過水を得ることができると考えられる。

原水は、有機物に加えて、シリカ、カルシウム、マグネシウム、鉄及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つ以上のイオン状の無機物をさらに含んでもよい。原水がこれらの無機物をさらに含む場合、本実施形態では、後述のように被処理水のｐＨの上限値を所定の数値以下に調整するため、無機物が析出しにくく、逆浸透膜の閉塞を防止でき、処理効率を維持したまま透過水を得ることができると考えられる。

原水のＭアルカリ度は、酸成分の使用量の抑制、逆浸透膜の膜閉塞の抑制等の観点から、１００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、２００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、３００ｍｇ／Ｌ以上が特に好ましい。原水のＭアルカリ度が前記下限値以上であっても、本実施形態では被処理水のｐＨの下限値を所定の数値以上に調整するため、酸成分の使用量が増大しにくく、水処理の低コスト化を図ることができる。
原水のＭアルカリ度の上限値は特に制限されない。例えば、処理効率の観点から、原水のＭアルカリ度は、１０００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、７００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。

本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、原水を逆浸透膜で透過水と濃縮水とに分離する。図１に示すように、まず、原水は井戸１１から原水流路２１を流れ、被処理水槽１２に供給される。被処理水槽１２内では酸添加手段３１によって酸成分が添加され、酸成分と原水とが混合される。その他、有機物を原水中に分散させる目的で原水に分散剤をさらに添加してもよい。分散剤の添加により、後述のフラッシングの際の逆浸透膜の表面の洗浄効果の向上を期待できる。
次いで、被処理水はポンプ１４によって送液されて被処理水流路２２を流れる。その後、被処理水は、プレフィルター１５、昇圧ポンプ１６をこの順に経由して逆浸透膜ろ過装置１７における逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜に供給され、逆浸透膜で処理される。

このように、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、原水（井戸水）を直接、逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜で処理することが好ましい。原水を「直接、逆浸透膜で処理する」とは、地下水、井戸水等の原水に対して前処理を施さずに、原水を逆浸透膜に供給することを意味する。ここで、前処理とは、例えば、全有機炭素の低減、鉄及びマンガンの除去、原虫及び雑菌の除去等を目的として行われる処理が挙げられる。
従来の逆浸透膜を用いる水処理方法では、逆浸透膜に供給する被処理水中の不純物等の総量を一定量以下とした後に、逆浸透膜に供給することが推奨されていた。逆浸透膜の目詰まりによる透過能の低下、透過能の維持のために圧力差を大きくすることに起因する逆浸透膜の破損を防止するためである。
これに対して、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、後述のように逆浸透膜の被処理水のｐＨを所定の範囲内に制御するため、被処理水からの析出物の発生が抑制される。したがって、井戸水等の地下水（原水）を被処理水として直接、逆浸透膜に供給しても、逆浸透膜で連続的に透過水を得ることができる。原水を直接、逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜で一括して処理することで、全有機炭素（ＴＯＣ）、鉄及びマンガン、原虫及び雑菌、硬度の各項目の水質を逆浸透膜によって改善できる。そのため、装置及び処理フローが簡素化し、水処理の低コスト化を図ることができ、さらには処理システム１の省スペース化を図ることができる。

次いで、各逆浸透膜モジュール１８に供給された被処理水は、各逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜によって透過水と濃縮水とにそれぞれ分離される。その後、各逆浸透膜モジュール１８の各透過水は、透過水流路２４を流れ、処理水槽１９に処理水として貯留される。
一方、各逆浸透膜モジュール１８の各濃縮水は、濃縮水流路２３に集められる。濃縮水流路２３の濃縮水の一部は、その後循環用流路２５を流れ、被処理水槽１２に再度供給される。そのため、濃縮水の一部は被処理水槽１２内で井戸１１からの原水と混合され、被処理水として逆浸透膜ろ過装置１７に再供給される。また、濃縮水流路２３の濃縮水の残部は、排水用流路２６を流れ、処理システム１の外部に排出される。

本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、各逆浸透膜モジュール１８が有する各逆浸透膜に供給される被処理水のｐＨが５．８〜７．８となるよう調整する。
各逆浸透膜モジュール１８の被処理水のｐＨは、５．８〜７．８の範囲内であり、６．３〜７．５の範囲内が好ましく、６．５〜７．３の範囲内がより好ましく、６．７〜７．２の範囲内が特に好ましい。
被処理水のｐＨが前記下限値以上であることにより、各逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜の一次側の表面で有機物が析出しにくくなり、逆浸透膜の閉塞を防止できる。加えて、被処理水のｐＨの下限値に特に制限を設けない従来の運転方法と比較して、ｐＨを低下させるための酸成分の使用量が少なくなり、低コスト化を図ることができる。また、被処理水のｐＨが前記上限値以下であることにより、各逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜の一次側の表面で鉄、マンガン等の金属の酸化物が析出しにくくなり、逆浸透膜の閉塞を防止できる。
被処理水のｐＨの調整は、例えば、酸添加手段３１による酸成分の添加によって行うことができる。

各逆浸透膜モジュール１８に供給される被処理水中の全有機炭素は、３．０ｍｇ／Ｌ以上でもよく、５．０ｍｇ／Ｌ以上でもよく、１０．０ｍｇ／Ｌ以上でもよい。本実施形態では、被処理水のｐＨの下限値が所定の数値以上となるように調整するため、被処理水中の全有機炭素が前記下限値以上であっても、逆浸透膜の閉塞を防止でき、逆浸透膜の目詰まりによる透過能の低下が起きにくく、処理効率を維持したまま透過水を得ることができる。
被処理水中の全有機炭素の上限値は特に制限されない。例えば、被処理水中の全有機炭素は、１００ｍｇ／Ｌ以下でもよく、５００ｍｇ／Ｌ以下でもよい。

本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、各逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜で所定の時間、被処理水をろ過して処理する。
逆浸透膜で被処理水をろ過する際には、各逆浸透膜モジュール１８内が被処理水で満たされ、各逆浸透膜モジュール１８内の水圧が高くなり、逆浸透膜に圧力が加えられていく。その後、各逆浸透膜に加わる水圧が浸透圧より高くなると、逆浸透膜において逆浸透現象が起き、被処理水中の溶質濃度が各逆浸透膜の一次側で局所的に高くなり、透過水が得られる。これにより、各逆浸透膜の一次側で濃縮水がそれぞれ生成し、各濃縮水は、各逆浸透膜の二次側の各透過水とそれぞれ分離される。このようにして、被処理水をろ過して処理できる。

逆浸透膜による被処理水のろ過を行う時間は、特に限定されず、例えば、処理効率を考慮して適宜設定できる。逆浸透膜による被処理水のろ過を行う時間は、例えば、５〜１５００分としてもよく、１５〜１８０分としてもよい。被処理水のろ過を行う時間が前記下限値以上であると、得られる透過水の量が多くなり、処理効率を実用上充分に高く維持できる傾向がある。被処理水のろ過を行う時間が前記上限値以下であると、逆浸透膜の閉塞をさらに防止しやすくなる。

本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、逆浸透膜で所定の時間、被処理水をろ過して処理した後に、逆浸透膜の閉塞のリスクが高くなる。
そこで、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、所定の時間、被処理水を処理した後、各逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜を定期的に圧力開放する。定期的に逆浸透膜を圧力開放することで、逆浸透膜の表面の溶質が拡散することにより濃度分極の状態が解消される。そのため、逆浸透膜の一次側の濃度分極を定期的に解消でき、逆浸透膜の一次側の表面での無機物、有機物の析出を未然に防ぐことができる。
ここで、「逆浸透膜を定期的に圧力開放する」とは、所定の期間、被処理水をろ過した後、各逆浸透膜モジュール１８内の被処理水の水圧から逆浸透膜を解放することを意味する。ここでいう「所定の期間」とは、原則として、一定の期間を意味する。ただし、「所定の期間」は、必ずしも常に厳密に一定の期間である必要はなく、本発明の効果が得られる範囲内であれば、多少の期間（例えば、１〜１０分程度の差）の長短が許容される。

逆浸透膜の圧力開放に際しては、逆浸透膜の二次側（透過水側）を圧力開放してもよい。逆浸透膜の二次側（透過水側）を圧力開放することにより、逆浸透膜の二次側の水分が正浸透によって逆浸透膜の一次側（被処理水側）に移動する。その結果、逆浸透膜の一次側の溶質濃度も定期的に低減でき、逆浸透膜の一次側の表面での無機物、有機物の析出を確実かつ未然に防ぐことができる。

逆浸透膜を圧力開放する時間は、特に限定されず、例えば、処理効率を考慮して適宜設定できる。逆浸透膜を圧力開放する時間は、例えば、１０〜６００秒としてもよく、３０〜１２０秒としてもよい。逆浸透膜を圧力開放する時間が前記下限値以上であると、逆浸透膜の一次側の表面での無機物、有機物の析出を防ぎやすい。逆浸透膜を圧力開放する時間が前記上限値以下であると、透過水の処理効率を実用上充分に高く維持できる傾向がある。

逆浸透膜を圧力開放するための具体的手法は、逆浸透膜を各逆浸透膜モジュール１８内の被処理水の水圧から解放して、逆浸透膜の表面の濃度分極を解消できる方法であれば、特に限定されない。例えば、以下の手法が挙げられるが、圧力開放の具体的態様は以下の例示に限定されない。
例えば、逆浸透膜ろ過装置１７が逆浸透膜モジュール１８内に供給された被処理水を抜き出すための図示略の抜出管と、抜出管に設けられた図示略の抜出バルブとを有する場合には、抜出バルブを緩め、逆浸透膜の一次側の圧力を低下させることで、逆浸透膜を圧力開放できる。
他にも、昇圧ポンプ１６を停止して、逆浸透膜の一次側の圧力を低下させることで、逆浸透膜を圧力開放してもよい。

本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、仮に被処理水から有機物等の成分が析出したとしても、またはその析出物が逆浸透膜の一次側の表面で堆積したとしても、圧力開放した際に、フラッシングをさらに実施することで、逆浸透膜の表面の堆積物を洗い流すことができる。そのため、逆浸透膜の閉塞をさらに効果的に防止できる。

フラッシングを実施するための具体的な手法は特に限定されない。例えば、以下の手法が挙げられるが、フラッシングの具体的態様は以下の例示に限定されない。
例えば、ポンプ１４及び昇圧ポンプ１６によって、被処理水流路２２を介して各逆浸透膜モジュール１８内に送液される被処理水の流量を、被処理水をろ過する際の流量より多くすることでフラッシングを実施できる。これにより、被処理水をろ過する際の流量より多くの被処理水が、洗浄水として逆浸透膜の表面を流れ、逆浸透膜の表面に堆積した析出物を洗い流すことができ、逆浸透膜の閉塞を防止する効果がさらに高くなる。
他にも、濃縮水流路２３に背圧弁を設置し、その背圧弁の開度を大きくして、被処理水をろ過する際の流量より多くの被処理水を逆浸透膜の表面に流すことで、フラッシングを実施してもよい。

フラッシングの際には、原水、濃縮水に加えて、被処理水中に透過水又は純水をさらに含む洗浄水を使用してもよい。透過水又は純水を含む洗浄水を使用すると、よりきれいな洗浄水で逆浸透膜を洗浄でき、逆浸透膜の表面の析出した有機物等を含む堆積物をさらに効果的に除去でき、逆浸透膜の閉塞を防止する効果がさらに高くなる。

フラッシングの際の被処理水の流速は、０．０５ｍ／ｓ以上が好ましく、０．２ｍ／ｓ以上がより好ましく、０．５ｍ／ｓ以上がさらに好ましい。フラッシングの際の被処理水の流速が前記下限値以上であると、フラッシングによる洗浄効果のさらなる向上を期待できる。ここで、フラッシングの際の被処理水の流速は、逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜の表面における被処理水の流速として測定される。

フラッシングは逆浸透膜を定期的に圧力開放した際に行われるが、フラッシング自体は、逆浸透膜を圧力開放する度に一定の期間をおいて定期的に行ってもよく、一定の期間をおかずに、不規則的に行ってもよい。ただし、フラッシングによる逆浸透膜の洗浄効果、分離能の回復効果を考慮すると、フラッシングも圧力開放と同様に定期的に行うことが好ましいと考えられる。

（作用効果）
以上説明した本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、逆浸透膜モジュール１８に供給される被処理水のｐＨが５．８以上となるように調整するため、逆浸透膜の一次側の表面で有機物が析出しにくくなり、有機物による逆浸透膜の閉塞を抑制できる。
また、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、逆浸透膜モジュール１８に供給される被処理水のｐＨが７．８以下となるよう調整するため、逆浸透膜モジュール１８の逆浸透膜の一次側の表面で無機物が析出しにくくなり、金属酸化物による逆浸透膜の閉塞も抑制できる。
加えて、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、逆浸透膜で被処理水を処理した後、逆浸透膜を定期的に圧力開放する。そのため被処理水をろ過した後の逆浸透膜の表面の濃度分極の状態を定期的に解消できる。その結果、逆浸透膜の一次側の表面での無機物、有機物の析出を抑制し、無機物、有機物による逆浸透膜の閉塞を未然に防止できる。
したがって、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法によれば、被処理水中の無機物の析出を抑制しながら、有機物の析出も抑制でき、逆浸透膜の閉塞を防止できる。
さらに、逆浸透膜の二次側を圧力開放する場合には、二次側（透過水側）から一次側（被処理水側）に透過水が正浸透によって定期的に移動することも可能である。よって、この場合には、逆浸透膜の一次側の有機物の溶質濃度を定期的に低減できる。その結果、逆浸透膜の一次側の表面での無機物、有機物による逆浸透膜の閉塞を確実に防止できる。

さらに本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、逆浸透膜モジュール１８に供給される被処理水のｐＨが５．８以上となるように調整する。そのため、ｐＨを５．８未満に低下させる場合と比較して酸成分の使用量が少なくなり、水処理の低コスト化を図ることができるという効果も得られる。

フラッシングのみによって逆浸透膜の洗浄を行うような従来の運転方法では、フラッシング後の洗浄水に多量の堆積物が含まれていることがある。このように多量の堆積物を含むフラッシング後の洗浄水は、被処理水として逆浸透膜のろ過に再利用できず、そのまま廃棄せざるを得ない場合がある。このように、フラッシングに被処理水を使用してその後廃棄すると、被処理水から処理水を回収する水処理システム全体の回収効率の低下の原因となり得る。
これに対して、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法では、逆浸透膜の定期的な圧力開放により逆浸透膜の閉塞を未然に防ぐことができるため、フラッシングを実施する回数及び頻度を低減できる。加えて、逆浸透膜の表面の堆積物の量が少なくなり、フラッシングを実施したとしても、フラッシング後の洗浄水に混入する堆積物の量も相対的に少なくなると考えられる。そのためフラッシング後の洗浄水を被処理水として逆浸透膜のろ過に再利用することが充分に可能となり、フラッシングの際に被処理水を使用した場合でも、処理水の回収効率が低下せず、水処理システムの処理効率がよくなる。
このように本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法によれば、同一量の被処理水から回収可能な処理水の量、回収効率の向上を期待でき、水処理の低コスト化を図ることができる。

以下、本発明を実施例によってより具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

本実施例及び比較例では共通して井戸水を原水として使用した。濃縮前の井戸水の各水質項目の測定値を以下に記載する。
ｐＨ：８．３
全有機炭素：２．０ｍｇ／Ｌ
鉄：０．０３ｍｇ／Ｌ
マンガン：０．００５ｍｇ／Ｌ未満
カルシウム：１６ｍｇ／Ｌ
マグネシウム：５ｍｇ／Ｌ
シリカ：５２ｍｇ／Ｌ
Ｍアルカリ度：２３３ｍｇ／Ｌ

本実施例及び比較例では図２に示す平膜試験装置４０を使用した。平膜試験装置４０は、容器４１と平膜セル４２と供給配管４３と透過水配管４４と濃縮水配管４５とポンプ４６と圧力計４７と背圧弁４８とスターラー４９と攪拌子５０を有する。
図３は、図２の平膜試験装置４０の容器４１と平膜セル４２を示す断面模式図である。容器４１には平膜セル４２が固定されており、容器４１は、平膜セル４２の下側の第１のケース４１ａと、平膜セル４２の上側の第２のケース４１ｂとを有する。第１のケース４１ａと第２のケース４１ｂとの間には、平膜セル４２がＯリング５１を介して固定されている。平膜セル４２の下側にある第１のケース４１ａで囲まれた空間は、原水室Ａとなる。また、平膜セル４２の上側にある第２のケース４１ｂで囲まれた空間は、透過水室Ｂとなる。平膜セル４２は、逆浸透膜５２と、逆浸透膜５２の透過水室Ｂ側（透過水側）の面を支持する多孔質支持板５３を有する。

平膜試験装置４０においては、図２、３に示すように、被処理水は供給配管４３を流れ、ポンプ４６で昇圧され、密閉容器４１内の下側の原水室Ａに供給される。原水室Ａ内に供給された被処理水は、スターラー４９で回転させた攪拌子５０により攪拌され、原水室Ａ内に充満されて加圧され、逆浸透膜５２によって処理される。逆浸透膜５２の透過水は、平膜セル４２の上側の透過水室Ｂを経て透過水配管４４を流れる。逆浸透膜５２の濃縮水は、濃縮水配管４３を流れる。逆浸透膜５２による被処理水の処理に際して、原水室Ａ内の圧力は、濃縮水配管４５に設けられた背圧弁４８により調整可能であり、圧力計４７によって測定する。実施例及び比較例において逆浸透膜５２としては、日東電工製「ＥＳＰＡ２（膜面積：８ｃｍ^２）」を使用した。

＜実施例１＞
まず、硫酸を添加して井戸水のｐＨを７．０に調整した。次いで、ｐＨを７．０に調整した井戸水：５Ｌを平膜試験装置４０で３．３倍に濃縮した。濃縮に際しては、背圧弁４８の開度を調整して、井戸水の供給圧力を０．５ＭＰａとし、逆浸透膜５２の濃縮水を供給配管４３に再度供給して循環させる一方で、逆浸透膜５２の透過水を系外に排出することで、井戸水を濃縮した。その後、濃縮後の井戸水に硫酸を添加して再度ｐＨを７．０に調整して被処理水とした。
次いで、被処理水を５９分間、逆浸透膜で処理して透過水と濃縮水とに分離した。被処理水の処理に際しては、水圧が０．５ＭＰａになるように背圧弁４８の開度を調整し、透過水及び濃縮水のそれぞれを供給配管４４に再度供給して、透過水及び濃縮水を混合しながら循環させ、逆浸透膜５２の透過流量の経時変化を観察した。
その後、１分間、背圧弁４８を開放して逆浸透膜を圧力開放した。この被処理水の分離を５９分間行い、その後、逆浸透膜の圧力開放を１分間行う合計６０分間の工程を１サイクルとし、この工程を合計１００サイクル行った。
被処理水の分離開始後０分のときの透過水の流量に対する、１００サイクル経過後の透過水の流量の比を相対フラックスとして算出した。その結果を表１に示す。また、ｐＨを７．０に調整した被処理水のランゲリア指数（ＬＳＩ）、被処理水のｐＨを調整するために使用した硫酸の使用量を表１にあわせて示す。

＜実施例２＞
まず、硫酸を添加して井戸水のｐＨを６．０に調整した。次いで、ｐＨを６．０に調整した井戸水：５Ｌを平膜試験装置４０で、実施例１と同様にして３．３倍に濃縮した。その後、濃縮後の井戸水に硫酸を添加して再度ｐＨを６．０に調整して被処理水とした。
次いで、被処理水を６０分間、逆浸透膜で処理して透過水と濃縮水とに分離した。被処理水の処理に際しては、水圧が０．５ＭＰａになるように背圧弁４８の開度を調整し、透過水及び濃縮水のそれぞれを供給配管４４に再度供給して、透過水及び濃縮水を混合しながら循環させ、逆浸透膜５２の透過流量の経時変化を観察した。
その後、０．５分（３０秒）間、背圧弁４８を開放して逆浸透膜を圧力開放した。この被処理水の分離を６０分間行い、その後、逆浸透膜の圧力開放を０．５分（３０秒）間行う合計６０．５分間の工程を１サイクルとし、この工程を合計１００サイクル行った。
被処理水の分離開始後０分のときの透過水の流量に対する１００サイクル経過後の透過水の流量の比を相対フラックスとして算出した。その結果を表１に示す。また、ｐＨを６．０に調整した被処理水のランゲリア指数（ＬＳＩ）、被処理水のｐＨを調整するために使用した硫酸の使用量を表１にあわせて示す。

＜比較例１＞
被処理水のｐＨを６．０に調整し、逆浸透膜で被処理水を処理し、かつ、定期的な圧力開放及びフラッシングを実施せずに１００時間、被処理水を逆浸透膜で透過水と濃縮水とに分離した以外は、実施例１と同様にして処理水を得た。

＜比較例２＞
被処理水槽１２内の被処理水に酸成分として硫酸を添加せずに被処理水のｐＨを８．３のまま、逆浸透膜で原水を処理した以外は、実施例１と同様にして処理水を得た。

＜比較例３＞
被処理水のｐＨを５．５に調整し、逆浸透膜で被処理水を処理した以外は、実施例１と同様にして処理水を得た。

表１に示すように実施例１、２でｐＨの調整に要した硫酸の使用量は、それぞれ５７ｍｇ／Ｌ、１７１ｍｇ／Ｌであった。また、１００時間後の相対フラックスは、それぞれ０．９２、０．９７であった。

これに対し、定期的な圧力開放及びフラッシングを実施しなかった比較例１では、１００時間後の相対フラックスが０．８７に低下していた。比較例１で相対フラックスが低下した原因としては、逆浸透膜の表面に析出した有機物が堆積していたことであると考えられた。

被処理水に酸成分として硫酸を添加せずに被処理水のｐＨを８．３のまま、逆浸透膜で被処理水を処理した比較例２では、１００時間後の相対フラックスが０．４９に低下していた。比較例２で相対フラックスが低下した原因としては、被処理水のｐＨが本発明で規定する上限値超であることから、被処理水中の鉄、マンガン等の金属の酸化物が析出し、析出した無機物によって逆浸透膜の表面で堆積したためであると考えられた。

以上説明した実施例及び比較例の結果から、本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法によれば、被処理水中の無機物の析出を抑制しながら、有機物の析出も抑制でき、逆浸透膜の閉塞を防止できると考えられた。
加えて、比較例３では、被処理水のｐＨを５．５に調整するための硫酸の使用量が２２０ｍｇ／Ｌとなり、実施例１、２の硫酸の使用量と比較して増加した。このように、実施例１、２では、より少ない酸成分の使用量で逆浸透膜の閉塞を抑制できる範囲内に被処理水のｐＨを調整できた。そのため本実施形態に係る逆浸透膜の運転方法によれば、水処理の低コスト化を図ることができると考えられた。

１ 水処理システム
１１ 井戸
１２ 被処理水槽
１４ ポンプ
１５ プレフィルター
１６ 昇圧ポンプ
１７ 逆浸透膜ろ過装置
１８ 逆浸透膜モジュール
１９ 処理水槽
２１ 原水流路
２２ 被処理水流路
２３ 濃縮水流路
２４ 透過水流路
２５ 循環用流路
２６ 排水用流路
３１ 酸添加手段

Claims (7)

1. 逆浸透膜によって、原水を透過水と濃縮水とに分離する、逆浸透膜の運転方法であって、
   前記逆浸透膜に供給される被処理水のｐＨが５．８〜７．８であり、
   前記逆浸透膜で前記被処理水を処理した後、前記逆浸透膜を定期的に圧力開放する、逆浸透膜の運転方法。
2. 前記逆浸透膜を圧力開放した際に、フラッシングを実施することで前記逆浸透膜の表面を洗う、請求項１に記載の逆浸透膜の運転方法。
3. フラッシングの際に、透過水又は純水を含む洗浄水を使用する、請求項２に記載の逆浸透膜の運転方法。
4. 前記原水を直接、前記逆浸透膜で処理する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の逆浸透膜の運転方法。
5. 前記原水が、シリカ、カルシウム、マグネシウム、鉄及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つ以上の無機物をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の逆浸透膜の運転方法。
6. 前記原水のＭアルカリ度が、１００ｍｇ／Ｌ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の逆浸透膜の運転方法。
7. 前記被処理水の全有機炭素が、３．０ｍｇ／Ｌ以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の逆浸透膜の運転方法。

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