淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置の運転方法
【課題】膜面上へのスケールの析出を効率的に抑制することができる淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置の運転方法を提供する。
【解決手段】本発明の淡水化装置１０は、海水１１を逆浸透膜１２に通水させて透過水１３と濃縮水１９とに分離する逆浸透膜装置１６を有し、逆浸透膜装置１６から濃縮水１９を抜き出す濃縮水送給ライン２２と、濃縮水送給ライン２２から濃縮水１９の少なくとも一部を抜き出す濃縮水分岐ライン３１と、濃縮水分岐ライン３１に設けられ、濃縮水１９を透過させる監視用分離膜３２を備えた水監視用膜装置３３と、海水１１に酸性薬剤４１を供給する酸性薬剤供給部４２とを有する。監視用分離膜３２の膜状態から逆浸透膜１２の膜面におけるスケールの析出を監視する。
【解決手段】本発明の淡水化装置１０は、海水１１を逆浸透膜１２に通水させて透過水１３と濃縮水１９とに分離する逆浸透膜装置１６を有し、逆浸透膜装置１６から濃縮水１９を抜き出す濃縮水送給ライン２２と、濃縮水送給ライン２２から濃縮水１９の少なくとも一部を抜き出す濃縮水分岐ライン３１と、濃縮水分岐ライン３１に設けられ、濃縮水１９を透過させる監視用分離膜３２を備えた水監視用膜装置３３と、海水１１に酸性薬剤４１を供給する酸性薬剤供給部４２とを有する。監視用分離膜３２の膜状態から逆浸透膜１２の膜面におけるスケールの析出を監視する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置の運転方法に関するものであり、特に、海水の淡水化装置に用いられる逆浸透膜の監視方法、淡水化装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原水である海水から淡水を得る装置として、海水に圧力をかけて逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）と呼ばれる濾過膜の一種に通し、海水の塩分を濃縮して除去することにより海水を淡水化させて上水として使用する淡水（透過水）を生産する淡水化装置が用いられている。
【０００３】
この淡水化装置では、逆浸透膜の表面部分で海水が濃縮されることにより海水中に含まれる無機成分が析出して析出物（スケール）が逆浸透膜に付着すると、逆浸透膜が閉塞するため、逆浸透膜における原水の透過性能が低下する。そのため、淡水化装置は運転の際に得られる逆浸透膜の透過性能を計算し、その逆浸透膜の透過性能の低下の度合いから逆浸透膜表面でのスケールの析出の有無を判断する。
【０００４】
逆浸透膜を監視する方法の一例として、例えば、供給液および濃縮液の各々の一部を用いて逆浸透膜に付着する有機物、無機物、菌類などを目視で直接監視すると共に、逆浸透膜に生じるスケール等を目視で直接監視する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。逆浸透膜の前流側で供給液の一部を有機物、無機物、菌類などを膜分離する供給側分離手段に供給し、染色剤を供給液に添加することによって供給側分離手段の逆浸透膜に付着する有機物、無機物、菌類などの監視を行う。また、逆浸透膜の後流側で濃縮液の一部を濃縮液中のスケールなどを膜分離する濃縮側分離手段に供給し、濃縮液中のスケールなどを膜分離する濃縮液側分離膜の膜面への堆積具合を目視によって直接的に監視する。また、スケール生成の有無については、供給側膜分離手段の逆浸透膜の前後における透過流量の関係からスケール生成の有無を判断することも記載されている。これにより、供給液の評価を可能としつつ、逆浸透膜に生じるスケール等を監視するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５３９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１の逆浸透膜を監視する方法では、異物（有機物、無機物、菌類など）に染色剤を添加することにより着色し、目視により直接監視することに特徴があり、有機物と菌類に対しては具体的に染色剤を開示しているが、無機物に対しては無機物に吸着性のある染料等としか記載が無い。仮に適切な染色剤があった場合であっても、定期的に染色剤を添加して監視する方法では、染色剤の処理に問題を生じる。異常を生じた際に染色剤を添加して監視する方式では染色剤の処理の負担は減少するものの、逆浸透膜の性能低下が判別できる程度まで逆浸透膜の透過性能が低下した時には、洗浄により回復が困難なレベルまでスケール析出が進行している場合がある。そのため、逆浸透膜に析出したスケールを除去し、逆浸透膜を洗浄するためには、ろ過装置のろ過処理運転を停止しなければならず、透過水の生産効率が悪いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、膜面上へのスケールの析出を効率的に抑制することができる淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置を有する淡水化装置であり、前記膜分離装置から前記濃縮水を抜き出す濃縮水送給ラインと、前記濃縮水送給ラインから前記濃縮水の少なくとも一部を抜き出す濃縮水分岐ラインと、前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を透過させる監視用分離膜と、前記原水に酸性薬剤を添加する酸性薬剤供給部とを有することを特徴とする淡水化装置である。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記酸性薬剤が、前記監視用分離膜の膜性能に応じて供給される淡水化装置である。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記監視用分離膜の膜性能が、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその差圧の変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断される淡水化装置である。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前にアルカリ性薬剤を供給するアルカリ性薬剤供給部を有する淡水化装置である。
【００１２】
第５の発明は、原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜の監視方法であり、前記濃縮水の少なくとも一部を監視用分離膜を透過させ、前記監視用分離膜の膜状態から前記濃縮水に含まれるスケールの析出を監視し、原水が濃縮されることで前記ろ過膜の膜面にスケールが析出するのを予め監視することを特徴とする膜の監視方法である。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記監視用分離膜の膜性能を、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断する膜の監視方法である。
【００１４】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前に前記濃縮水にアルカリ性薬剤を供給する膜の監視方法である。
【００１５】
第８の発明は、第５から第７の発明の何れか１つの膜の監視方法を用いて、前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率と前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との少なくとも１つ以上が、予め設定された値以上の場合、酸性薬剤を前記原水に添加することを特徴とする淡水化装置の運転方法である。
【００１６】
第９の発明は、第８の発明において、前記原水のｐＨを７．５以上とし、前記酸性薬剤を供給することにより前記原水のｐＨを７．２以下とする淡水化装置の運転方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、濃縮水の少なくとも一部を監視用分離膜を透過させ、監視用分離膜の膜状態から濃縮水に含まれるスケールが監視用分離膜の膜面に析出するのを監視することで、原水が濃縮されることでろ過膜の膜面にスケールが析出することを予め監視し、ろ過膜の膜面にスケールが析出するのを効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明による実施形態に係る淡水化装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、本発明による実施形態に係る淡水化装置の他の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２０】
図１は、本発明による実施形態に係る淡水化装置の構成を簡略に示す図である。図１に例示される淡水化装置１０は、海水（原水）１１を逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）１２に通し、海水１１の塩分を濃縮して除去することにより透過水（淡水）１３を得る装置である。淡水化装置１０は、前処理装置１４と、昇圧ポンプ１５と、逆浸透膜装置１６とを有している。
【００２１】
前処理装置１４は、海水１１中の濁質分をろ過する前処理膜１７を有する。海水１１は海水ライン１８−１を介して前処理装置１４に送給され、前処理装置１４で海水１１中の濁質分がろ過される。その後、前処理装置１４で処理された海水１１は昇圧ポンプ１５により加圧されて海水ライン１８−２を介して逆浸透膜装置１６に送給される。
【００２２】
逆浸透膜装置１６は、昇圧ポンプ１５で加圧された海水１１から塩分を除去して透過水１３を得る逆浸透膜１２を有する。逆浸透膜装置１６は、例えば逆浸透膜１２を備えた逆浸透膜エレメントを耐圧容器に装填した逆浸透膜モジュールで構成される。逆浸透膜１２は、膜を介する溶液間の浸透圧差以上の圧力を高濃度側にかけて、溶質を阻止し、溶媒を透過する液体分離膜である。逆浸透膜装置１６に供給した海水１１は昇圧ポンプ１５を用いて逆浸透膜１２の海水１１側に浸透圧以上の圧力をかけ、海水１１を逆浸透膜１２に通水させることにより、海水１１を透過水１３と濃縮水１９とに分離して透過水１３を得る。
【００２３】
透過水１３は、透過水送給ライン２１を介して外部の水使用設備等に供給される。逆浸透膜装置１６で濃縮された濃縮水１９は、濃縮水送給ライン２２を介して系外に排出される。
【００２４】
逆浸透膜１２の膜構造としては、複合膜、相分離膜などの高分子膜などを挙げることができる。逆浸透膜１２の素材としては、例えば、芳香族系ポリアミド、脂肪族系ポリアミド、これらの複合材などのポリアミド系素材、酢酸セルロースなどのセルロース系材料などを挙げることができる。これらの中でも、芳香族系ポリアミドを用いた逆浸透膜１２を好適に適用することができる。
【００２５】
逆浸透膜１２としては、上述のように、ＲＯ膜を挙げることができるが、特にこれに限定されるものではなく、ＮＦ膜（Nanofiltration Membrane）などを用いてもよい。
【００２６】
逆浸透膜１２を備える逆浸透膜装置１６の逆浸透膜モジュールの形状については、特に制限はなく、例えば直径３ｍｍから７ｍｍ程度の太さで中が空胴の糸状に成型した中空糸膜を逆浸透膜１２として、外側から内側へろ過する中空糸膜モジュール、１枚の逆浸透膜１２を、丈夫なメッシュ状のサポートと重ね合わせて袋状に閉じ、これをロールケーキ状に巻いてその断面方向から加圧するスパイラル膜モジュール、管状膜モジュール、平面膜モジュールなどを適用することができる。
【００２７】
海水ライン１８−２には、海水１１の流量を測定する流量計２３−１と、海水１１の温度を測定する温度計２４と、海水１１の電気伝導度を測定する電気伝導率計(EC（Electric Conductivity）メーター)２５と、海水１１の圧力を測定する圧力計２６−１と逆浸透膜装置１６の入口付近の海水１１のｐＨを計測するためのｐＨ計２７とが設けられている。透過水送給ライン２１には、逆浸透膜１２の出口付近の透過水１３の流量を計測する流量計２３−２と、透過水１３の圧力を測定する圧力計２６−２とが設けられている。濃縮水送給ライン２２には、濃縮水１９の圧力を測定する圧力計２６−３が設けられている。流量計２３−１、２３−２、温度計２４、電気伝導率計２５、圧力計２６−１〜２６−３、ｐＨ計２７により測定された情報は制御装置２８に伝達される。制御装置２８は、流量計２３−１、２３−２の測定結果から、逆浸透膜１２の透過水量を算出し、温度計２４の測定結果から、海水１１の温度を算出し、電気伝導率計２５の測定結果から海水１１の電気伝導度を算出し、圧力計２６−１〜２６−３の測定結果から海水１１、透過水１３、濃縮水１９の圧力を算出し、ｐＨ計２７の測定結果から海水１１のｐＨを算出することができる。
【００２８】
濃縮水送給ライン２２には、エネルギー回収装置３０を設けている。濃縮水１９は、濃縮水送給ライン２２に圧力が高いまま送給される（昇圧ポンプ１５による海水１１の供給圧力が例えば６ＭＰａ程度の場合には、少し低下した５．５ＭＰａ程度）。濃縮水１９の高圧を利用することで、エネルギー回収装置３０は濃縮水１９からエネルギーを回収することができる。エネルギー回収装置３０で濃縮水１９から回収されたエネルギーは、例えば昇圧ポンプ１５を高圧で駆動させるためのエネルギーの確保や、透過水１３を高圧に変換するための圧力変換用として利用することができ、淡水化装置１０などを含む海水淡水化設備のエネルギー効率を向上させることに寄与する。
【００２９】
エネルギー回収装置３０としては、例えばＰｅｌｔｏｎＷｈｅｅｌ型エネルギー回収装置、Ｔｕｒｂｏｃｈａｇｅｒ型エネルギー回収装置、ＰＸ（Pressure Exchanger）型エネルギー回収装置、ＤＷＥＥＲ（Dual Work Exchanger Energy Recovery）型エネルギー回収装置など公知のものを挙げることができる。
【００３０】
淡水化装置１０は、濃縮水送給ライン２２に濃縮水送給ライン２２から分岐した濃縮水分岐ライン３１を設けている。濃縮水分岐ライン３１には、濃縮水１９の少なくとも一部が濃縮水送給ライン２２から分岐して供給される。濃縮水分岐ライン３１には、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２が設けられ、濃縮水分岐ライン３１に抜き出される濃縮水１９の流量は、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２により調整される。
【００３１】
濃縮水分岐ライン３１には、濃縮水１９を透過させる監視用分離膜３２を備えた水監視用膜装置３３が設けられている。水監視用膜装置３３は、供給される濃縮水１９を全量、監視用分離膜３２でろ過し、透過させている。濃縮水分岐ライン３１は、水監視用膜装置３３の前流側および後流側に一対の圧力計３４−１、３４−２を設けている。圧力計３４−１、３４−２は、差圧計３５と接続しており、これら２つの圧力計３４−１、３４−２により検出されたそれぞれの圧力値が差圧計３５に伝達され、水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の圧力の値の絶対値の差（差圧）を算出する。差圧計３５で算出された情報は制御装置２８に伝達される。制御装置２８は、圧力計３４−１、３４−２で測定された水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧から濃縮水１９の流量の変化を測定することで、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを確認することができる。
【００３２】
なお、本実施形態におけるスケールとは、海水１１に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）などの無機成分等が逆浸透膜装置１６内で濃縮され、濃度が高くなり、ある回収率以上でＭｇ（ＯＨ）2、ＣａＣＯ3などの塩の濃度が溶解度以上になったときに逆浸透膜１２の膜面に析出する無機塩類をいう。
【００３３】
スケール成分は海水１１に比べ濃縮水１９に高濃度に濃縮して含まれているため、海水１１中に含まれる無機成分が濃縮して逆浸透膜１２の膜面にスケールが析出するよりも濃縮水１９中に含まれる無機成分が監視用分離膜３２の膜面に濃縮してスケールが析出するほうが早い。よって、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを確認することで、逆浸透膜１２の膜面に海水１１中に含まれる無機成分が濃縮してスケールが析出し始めているか否かを監視することができる。
【００３４】
水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧と膜の膜面へのスケールの析出量との関係を予め算出しておき、スケールが析出し始める濃縮水１９の差圧の閾値を求めておく。水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧が予め設定された値以上の場合には、制御装置２８は、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを検知することができる。このとき、水監視用膜装置３３の前流側の調節弁Ｖ１１、Ｖ１２を全閉し、監視用分離膜３２を取り出して監視用分離膜３２の膜面の付着物を分析する。このとき、逆浸透膜１２には、まだスケールが析出していないか析出し始めている段階であるため、逆浸透膜装置１６は継続して運転することができる。
【００３５】
このため、逆浸透膜装置１６を停止することなく監視用分離膜３２の分析結果から監視用分離膜３２の膜面の付着物がスケールが析出したことに起因したものであることを特定することができる。
【００３６】
よって、監視用分離膜３２の膜状態を監視し、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを確認することで、逆浸透膜１２の膜面に海水１１中に含まれる無機成分が濃縮してスケールが析出し始めているか析出したことを予め検知することができる。
【００３７】
海水ライン１８には、海水ライン１８の海水１１に酸性薬剤４１を供給する酸性薬剤供給部４２が設けられている。酸性薬剤４１としては、例えば硝酸、硫酸、塩酸等を挙げることができるが、最も安価であるという理由から、特に硫酸を用いるのが好ましい。酸の注入は適宜行われているが、監視用分離膜３２の表面にスケールの析出が認められた場合には、酸の注入量を一時的に増加することで逆浸透膜１２の膜面へのスケールの析出を抑制することができる。よって、洗浄のために淡水化装置１０の運転を中断する必要がない。
【００３８】
制御装置２８は、酸性薬剤供給部４２から海水１１に供給される酸性薬剤４１の供給量を制御するようにしている。制御装置２８は酸性薬剤供給部４２から海水１１に酸性薬剤４１を供給することで、海水１１のｐＨを下げることができるため、逆浸透膜１２の膜面に析出したスケールを分解・除去することができ、逆浸透膜１２の膜面を洗浄することができる。淡水化装置１０の運転中に、所定時間、海水１１に酸性薬剤４１を供給して、逆浸透膜装置１６の入口付近における海水１１のｐＨを中性又は酸性領域の所定の範囲に調整しながら、この海水１１を逆浸透膜１２に通水させることにより、逆浸透膜１２に無機成分に起因して析出したスケールを逆浸透膜１２から溶解・除去する。これにより、逆浸透膜１２の透過流束の低下を招くことなく、長期間にわたってスケール析出の危険性のない状態で安定して逆浸透膜装置１６を運転し、透過水１３を製造することができる。
【００３９】
酸性薬剤４１が添加される前、通常の淡水化処理運転を行う際の海水１１のｐＨは、約７．２である。制御装置２８は、逆浸透膜装置１６に供給する海水１１のｐＨが２．０以上７．２以下、好ましくは、５．０以下となるように、酸性薬剤供給部４２から海水１１に供給される酸性薬剤４１の供給量を制御するようにしている。海水１１のｐＨを、７．２以下とすることで、スケールを溶解・除去することができ、十分な洗浄効果が得られる。また、逆浸透膜１２に付着したスケールの量が比較的多い場合には、逆浸透膜１２の殺菌効果を得る観点から、海水１１のｐＨを５．０以下にすることで、確実にスケールを溶解・除去することができると同時に、有機物と無機物の複合汚れも効果的に除去することが可能となる。その結果、逆浸透膜１２を所望の透水性能に維持することができる。また、海水１１のｐＨを２．０以上にすることで、逆浸透膜１２の劣化を抑制することができる。
【００４０】
制御装置２８は、差圧計３５で測定される測定結果から監視用分離膜３２の膜面へのスケールの析出の有無とスケールの析出量に基づいて海水１１に添加される酸性薬剤４１の供給量を供給する。具体的には、例えば、酸性薬剤４１を海水１１に供給することで、所定時間、ｐＨ計２７の測定値がｐＨ５．０を維持するように、酸性薬剤４１を海水１１に供給する。また、制御装置２８は、所定時間、酸性薬剤４１を一定の供給速度で供給するようにしてもよい。このとき、酸性薬剤４１の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係を予め算出しておき、酸性薬剤４１の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係に基づいて酸性薬剤４１の供給速度を決定する。
【００４１】
ここで、海水１１中に析出したスケールは、ｐＨ７．２前後の中性溶液中でもある程度は溶解する。このため、逆浸透膜１２に付着したスケールの量が比較的少ないと検知された場合には、海水１１が中和される程度（例えば、ｐＨ７．２前後）に酸性薬剤４１を添加することにより、逆浸透膜１２に付着したスケールを十分に溶解させることができ、逆浸透膜１２の透過水量を所望の値まで回復させることが可能である。
【００４２】
監視用分離膜３２の膜状態は、水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧から求める方法に限定されるものではなく、水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の所定時間における差圧の微分値（変化率）から濃縮水１９の流量の変化を測定し、監視用分離膜３２の膜面のスケールの析出の有無を監視してもよい。また、監視用分離膜３２を透過する濃縮水１９の透過水量の絶対値、または監視用分離膜３２を透過する濃縮水１９の透過水量の所定時間における変化率から濃縮水１９の流量の変化を測定して監視用分離膜３２の膜状態を監視し、監視用分離膜３２の膜面におけるスケールの析出の有無を確認するようにしてもよい。また、本実施形態では、これらの監視用分離膜３２の膜面へのスケールの析出の有無の監視方法を２種類以上組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００４３】
濃縮水分岐ライン３１には、水監視用膜装置３３の前流側の濃縮水１９にアルカリ性薬剤４３を供給するアルカリ性薬剤供給部４４が設けられている。アルカリ性薬剤４３としては、例えば、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＫＯＨ等を挙げることができるが、特に、最も安価であるという理由から、ＮａＯＨを用いるのが好ましい。
【００４４】
制御装置２８はアルカリ性薬剤供給部４４から濃縮水１９に供給されるアルカリ性薬剤４３の供給量を制御している。アルカリ性薬剤供給部４４から濃縮水１９にアルカリ性薬剤４３を供給することで、濃縮水１９のｐＨは上昇する。スケールは溶液がアルカリ性側であるほど、析出しやすい。このため、水監視用膜装置３３に供給される濃縮水１９のｐＨを上昇させ、濃縮水１９中にスケールを析出しやすい状態にすることで、監視用分離膜３２の膜面にスケールを析出させ易くすることができる。これにより、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したか否かをより確実に監視し易くできるため、逆浸透膜１２の膜面にスケールが析出し始める前であることを事前により確実に検知することができる。
【００４５】
制御装置２８は、濃縮水１９のｐＨは７．５以上１１．０以下が好ましく、より好ましくは、７．８以上８．５以下となるように、アルカリ性薬剤供給部４４からアルカリ性薬剤４３を濃縮水１９に添加する。
【００４６】
制御装置２８は、ｐＨ計２７の測定値に基づいてアルカリ性薬剤４３を供給する。具体的には、ｐＨ計２７の測定ｐＨが８．２を維持するように、アルカリ性薬剤４３を濃縮水１９に供給する。
【００４７】
また、制御装置２８は、所定の時間の間、アルカリ性薬剤４３を一定の供給速度で供給するようにしてもよい。この場合、アルカリ性薬剤４３の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係を予め算出しておき、アルカリ性薬剤４３の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係に基づいてアルカリ性薬剤４３の供給速度を決定する。
【００４８】
また、本実施形態に係る淡水化装置１０においては、濃縮水分岐ライン３１にアルカリ性薬剤４３を添加するようにしているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、図２に示すように、濃縮水分岐ライン３１にアルカリ性薬剤４３を添加しないようにしてもよい。
【００４９】
このように、本実施形態に係る淡水化装置１０によれば、逆浸透膜１２にスケールが析出するのを監視しつつ、逆浸透膜１２に付着したスケールを淡水化装置１０の淡水化処理中に効率的に除去することができるため、逆浸透膜１２の透水性能を常に所望の状態に保持することができる。また、本実施形態に係る淡水化装置１０は、淡水化装置１０の運転中に海水１１の淡水化処理を行いながら逆浸透膜１２へのスケールの析出を監視しつつ逆浸透膜１２の洗浄を行うことができる。このため、本実施形態に係る淡水化装置１０は、逆浸透膜１２の洗浄のために淡水化装置１０の運転を一時的に停止させたり、淡水化装置１０から逆浸透膜装置１６を取り外して洗浄を行う必要がないため、透過水１３の生産効率を低下させず、長期間にわたって逆浸透膜装置１６を安定して運転し、透過水１３を製造することができる。
【００５０】
さらに、スケール防止剤を添加せずに、透過水１３を製造することができるため、洗浄中に生産した透過水１３は通常の淡水製造運転（通常運転）で生産した透過水１３と同様に使用することが可能であると共に、洗浄処理中に生成した濃縮水１９は特別な処理を必要とせず、通常運転で生成した濃縮水１９の処理コストと同程度で処理することができる。
【００５１】
なお、本実施形態に係る淡水化装置１０は、海水を脱塩して淡水を得る淡水化装置に用いられる逆浸透膜に析出するスケールを監視する場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ろ過する原水は海水以外にかん水などを脱塩して淡水化する淡水化装置であってもよい。また、淡水化装置以外に、例えば超純水の製造等、廃液処理、汚水処理、その他の水処理などの装置に用いられる逆浸透膜に析出する析出物を監視する場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明の淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置の運転方法は、海水の淡水化装置で用いる逆浸透膜へのスケールの析出を監視するのに有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 淡水化装置
１１ 海水（原水）
１２ 逆浸透膜（ＲＯ過膜）
１３ 透過水
１４ 前処理装置
１５ 昇圧ポンプ
１６ 逆浸透膜装置
１７ 前処理膜
１８−１、１８−２ 海水ライン
１９ 濃縮水
２１ 透過水送給ライン
２２ 濃縮水送給ライン
２３−１、２３−２ 流量計
２４ 温度計
２５ 電気伝導率計
２６−１〜２６−３、３４−１、３４−２ 圧力計
２７ ｐＨ計
２８ 制御装置
３０ エネルギー回収装置
３１ 濃縮水分岐ライン
３２ 監視用分離膜
３３ 水監視用膜装置
３５ 差圧計
４１ 酸性薬剤
４２ 酸性薬剤供給部
４３ アルカリ性薬剤
４４ アルカリ性薬剤供給部
Ｖ１１、Ｖ１２ 調節弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置の運転方法に関するものであり、特に、海水の淡水化装置に用いられる逆浸透膜の監視方法、淡水化装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原水である海水から淡水を得る装置として、海水に圧力をかけて逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）と呼ばれる濾過膜の一種に通し、海水の塩分を濃縮して除去することにより海水を淡水化させて上水として使用する淡水（透過水）を生産する淡水化装置が用いられている。
【０００３】
この淡水化装置では、逆浸透膜の表面部分で海水が濃縮されることにより海水中に含まれる無機成分が析出して析出物（スケール）が逆浸透膜に付着すると、逆浸透膜が閉塞するため、逆浸透膜における原水の透過性能が低下する。そのため、淡水化装置は運転の際に得られる逆浸透膜の透過性能を計算し、その逆浸透膜の透過性能の低下の度合いから逆浸透膜表面でのスケールの析出の有無を判断する。
【０００４】
逆浸透膜を監視する方法の一例として、例えば、供給液および濃縮液の各々の一部を用いて逆浸透膜に付着する有機物、無機物、菌類などを目視で直接監視すると共に、逆浸透膜に生じるスケール等を目視で直接監視する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。逆浸透膜の前流側で供給液の一部を有機物、無機物、菌類などを膜分離する供給側分離手段に供給し、染色剤を供給液に添加することによって供給側分離手段の逆浸透膜に付着する有機物、無機物、菌類などの監視を行う。また、逆浸透膜の後流側で濃縮液の一部を濃縮液中のスケールなどを膜分離する濃縮側分離手段に供給し、濃縮液中のスケールなどを膜分離する濃縮液側分離膜の膜面への堆積具合を目視によって直接的に監視する。また、スケール生成の有無については、供給側膜分離手段の逆浸透膜の前後における透過流量の関係からスケール生成の有無を判断することも記載されている。これにより、供給液の評価を可能としつつ、逆浸透膜に生じるスケール等を監視するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５３９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１の逆浸透膜を監視する方法では、異物（有機物、無機物、菌類など）に染色剤を添加することにより着色し、目視により直接監視することに特徴があり、有機物と菌類に対しては具体的に染色剤を開示しているが、無機物に対しては無機物に吸着性のある染料等としか記載が無い。仮に適切な染色剤があった場合であっても、定期的に染色剤を添加して監視する方法では、染色剤の処理に問題を生じる。異常を生じた際に染色剤を添加して監視する方式では染色剤の処理の負担は減少するものの、逆浸透膜の性能低下が判別できる程度まで逆浸透膜の透過性能が低下した時には、洗浄により回復が困難なレベルまでスケール析出が進行している場合がある。そのため、逆浸透膜に析出したスケールを除去し、逆浸透膜を洗浄するためには、ろ過装置のろ過処理運転を停止しなければならず、透過水の生産効率が悪いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、膜面上へのスケールの析出を効率的に抑制することができる淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置を有する淡水化装置であり、前記膜分離装置から前記濃縮水を抜き出す濃縮水送給ラインと、前記濃縮水送給ラインから前記濃縮水の少なくとも一部を抜き出す濃縮水分岐ラインと、前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を透過させる監視用分離膜と、前記原水に酸性薬剤を添加する酸性薬剤供給部とを有することを特徴とする淡水化装置である。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記酸性薬剤が、前記監視用分離膜の膜性能に応じて供給される淡水化装置である。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記監視用分離膜の膜性能が、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその差圧の変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断される淡水化装置である。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前にアルカリ性薬剤を供給するアルカリ性薬剤供給部を有する淡水化装置である。
【００１２】
第５の発明は、原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜の監視方法であり、前記濃縮水の少なくとも一部を監視用分離膜を透過させ、前記監視用分離膜の膜状態から前記濃縮水に含まれるスケールの析出を監視し、原水が濃縮されることで前記ろ過膜の膜面にスケールが析出するのを予め監視することを特徴とする膜の監視方法である。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記監視用分離膜の膜性能を、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断する膜の監視方法である。
【００１４】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前に前記濃縮水にアルカリ性薬剤を供給する膜の監視方法である。
【００１５】
第８の発明は、第５から第７の発明の何れか１つの膜の監視方法を用いて、前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率と前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との少なくとも１つ以上が、予め設定された値以上の場合、酸性薬剤を前記原水に添加することを特徴とする淡水化装置の運転方法である。
【００１６】
第９の発明は、第８の発明において、前記原水のｐＨを７．５以上とし、前記酸性薬剤を供給することにより前記原水のｐＨを７．２以下とする淡水化装置の運転方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、濃縮水の少なくとも一部を監視用分離膜を透過させ、監視用分離膜の膜状態から濃縮水に含まれるスケールが監視用分離膜の膜面に析出するのを監視することで、原水が濃縮されることでろ過膜の膜面にスケールが析出することを予め監視し、ろ過膜の膜面にスケールが析出するのを効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明による実施形態に係る淡水化装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、本発明による実施形態に係る淡水化装置の他の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２０】
図１は、本発明による実施形態に係る淡水化装置の構成を簡略に示す図である。図１に例示される淡水化装置１０は、海水（原水）１１を逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）１２に通し、海水１１の塩分を濃縮して除去することにより透過水（淡水）１３を得る装置である。淡水化装置１０は、前処理装置１４と、昇圧ポンプ１５と、逆浸透膜装置１６とを有している。
【００２１】
前処理装置１４は、海水１１中の濁質分をろ過する前処理膜１７を有する。海水１１は海水ライン１８−１を介して前処理装置１４に送給され、前処理装置１４で海水１１中の濁質分がろ過される。その後、前処理装置１４で処理された海水１１は昇圧ポンプ１５により加圧されて海水ライン１８−２を介して逆浸透膜装置１６に送給される。
【００２２】
逆浸透膜装置１６は、昇圧ポンプ１５で加圧された海水１１から塩分を除去して透過水１３を得る逆浸透膜１２を有する。逆浸透膜装置１６は、例えば逆浸透膜１２を備えた逆浸透膜エレメントを耐圧容器に装填した逆浸透膜モジュールで構成される。逆浸透膜１２は、膜を介する溶液間の浸透圧差以上の圧力を高濃度側にかけて、溶質を阻止し、溶媒を透過する液体分離膜である。逆浸透膜装置１６に供給した海水１１は昇圧ポンプ１５を用いて逆浸透膜１２の海水１１側に浸透圧以上の圧力をかけ、海水１１を逆浸透膜１２に通水させることにより、海水１１を透過水１３と濃縮水１９とに分離して透過水１３を得る。
【００２３】
透過水１３は、透過水送給ライン２１を介して外部の水使用設備等に供給される。逆浸透膜装置１６で濃縮された濃縮水１９は、濃縮水送給ライン２２を介して系外に排出される。
【００２４】
逆浸透膜１２の膜構造としては、複合膜、相分離膜などの高分子膜などを挙げることができる。逆浸透膜１２の素材としては、例えば、芳香族系ポリアミド、脂肪族系ポリアミド、これらの複合材などのポリアミド系素材、酢酸セルロースなどのセルロース系材料などを挙げることができる。これらの中でも、芳香族系ポリアミドを用いた逆浸透膜１２を好適に適用することができる。
【００２５】
逆浸透膜１２としては、上述のように、ＲＯ膜を挙げることができるが、特にこれに限定されるものではなく、ＮＦ膜（Nanofiltration Membrane）などを用いてもよい。
【００２６】
逆浸透膜１２を備える逆浸透膜装置１６の逆浸透膜モジュールの形状については、特に制限はなく、例えば直径３ｍｍから７ｍｍ程度の太さで中が空胴の糸状に成型した中空糸膜を逆浸透膜１２として、外側から内側へろ過する中空糸膜モジュール、１枚の逆浸透膜１２を、丈夫なメッシュ状のサポートと重ね合わせて袋状に閉じ、これをロールケーキ状に巻いてその断面方向から加圧するスパイラル膜モジュール、管状膜モジュール、平面膜モジュールなどを適用することができる。
【００２７】
海水ライン１８−２には、海水１１の流量を測定する流量計２３−１と、海水１１の温度を測定する温度計２４と、海水１１の電気伝導度を測定する電気伝導率計(EC（Electric Conductivity）メーター)２５と、海水１１の圧力を測定する圧力計２６−１と逆浸透膜装置１６の入口付近の海水１１のｐＨを計測するためのｐＨ計２７とが設けられている。透過水送給ライン２１には、逆浸透膜１２の出口付近の透過水１３の流量を計測する流量計２３−２と、透過水１３の圧力を測定する圧力計２６−２とが設けられている。濃縮水送給ライン２２には、濃縮水１９の圧力を測定する圧力計２６−３が設けられている。流量計２３−１、２３−２、温度計２４、電気伝導率計２５、圧力計２６−１〜２６−３、ｐＨ計２７により測定された情報は制御装置２８に伝達される。制御装置２８は、流量計２３−１、２３−２の測定結果から、逆浸透膜１２の透過水量を算出し、温度計２４の測定結果から、海水１１の温度を算出し、電気伝導率計２５の測定結果から海水１１の電気伝導度を算出し、圧力計２６−１〜２６−３の測定結果から海水１１、透過水１３、濃縮水１９の圧力を算出し、ｐＨ計２７の測定結果から海水１１のｐＨを算出することができる。
【００２８】
濃縮水送給ライン２２には、エネルギー回収装置３０を設けている。濃縮水１９は、濃縮水送給ライン２２に圧力が高いまま送給される（昇圧ポンプ１５による海水１１の供給圧力が例えば６ＭＰａ程度の場合には、少し低下した５．５ＭＰａ程度）。濃縮水１９の高圧を利用することで、エネルギー回収装置３０は濃縮水１９からエネルギーを回収することができる。エネルギー回収装置３０で濃縮水１９から回収されたエネルギーは、例えば昇圧ポンプ１５を高圧で駆動させるためのエネルギーの確保や、透過水１３を高圧に変換するための圧力変換用として利用することができ、淡水化装置１０などを含む海水淡水化設備のエネルギー効率を向上させることに寄与する。
【００２９】
エネルギー回収装置３０としては、例えばＰｅｌｔｏｎＷｈｅｅｌ型エネルギー回収装置、Ｔｕｒｂｏｃｈａｇｅｒ型エネルギー回収装置、ＰＸ（Pressure Exchanger）型エネルギー回収装置、ＤＷＥＥＲ（Dual Work Exchanger Energy Recovery）型エネルギー回収装置など公知のものを挙げることができる。
【００３０】
淡水化装置１０は、濃縮水送給ライン２２に濃縮水送給ライン２２から分岐した濃縮水分岐ライン３１を設けている。濃縮水分岐ライン３１には、濃縮水１９の少なくとも一部が濃縮水送給ライン２２から分岐して供給される。濃縮水分岐ライン３１には、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２が設けられ、濃縮水分岐ライン３１に抜き出される濃縮水１９の流量は、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２により調整される。
【００３１】
濃縮水分岐ライン３１には、濃縮水１９を透過させる監視用分離膜３２を備えた水監視用膜装置３３が設けられている。水監視用膜装置３３は、供給される濃縮水１９を全量、監視用分離膜３２でろ過し、透過させている。濃縮水分岐ライン３１は、水監視用膜装置３３の前流側および後流側に一対の圧力計３４−１、３４−２を設けている。圧力計３４−１、３４−２は、差圧計３５と接続しており、これら２つの圧力計３４−１、３４−２により検出されたそれぞれの圧力値が差圧計３５に伝達され、水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の圧力の値の絶対値の差（差圧）を算出する。差圧計３５で算出された情報は制御装置２８に伝達される。制御装置２８は、圧力計３４−１、３４−２で測定された水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧から濃縮水１９の流量の変化を測定することで、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを確認することができる。
【００３２】
なお、本実施形態におけるスケールとは、海水１１に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）などの無機成分等が逆浸透膜装置１６内で濃縮され、濃度が高くなり、ある回収率以上でＭｇ（ＯＨ）2、ＣａＣＯ3などの塩の濃度が溶解度以上になったときに逆浸透膜１２の膜面に析出する無機塩類をいう。
【００３３】
スケール成分は海水１１に比べ濃縮水１９に高濃度に濃縮して含まれているため、海水１１中に含まれる無機成分が濃縮して逆浸透膜１２の膜面にスケールが析出するよりも濃縮水１９中に含まれる無機成分が監視用分離膜３２の膜面に濃縮してスケールが析出するほうが早い。よって、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを確認することで、逆浸透膜１２の膜面に海水１１中に含まれる無機成分が濃縮してスケールが析出し始めているか否かを監視することができる。
【００３４】
水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧と膜の膜面へのスケールの析出量との関係を予め算出しておき、スケールが析出し始める濃縮水１９の差圧の閾値を求めておく。水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧が予め設定された値以上の場合には、制御装置２８は、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを検知することができる。このとき、水監視用膜装置３３の前流側の調節弁Ｖ１１、Ｖ１２を全閉し、監視用分離膜３２を取り出して監視用分離膜３２の膜面の付着物を分析する。このとき、逆浸透膜１２には、まだスケールが析出していないか析出し始めている段階であるため、逆浸透膜装置１６は継続して運転することができる。
【００３５】
このため、逆浸透膜装置１６を停止することなく監視用分離膜３２の分析結果から監視用分離膜３２の膜面の付着物がスケールが析出したことに起因したものであることを特定することができる。
【００３６】
よって、監視用分離膜３２の膜状態を監視し、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したことを確認することで、逆浸透膜１２の膜面に海水１１中に含まれる無機成分が濃縮してスケールが析出し始めているか析出したことを予め検知することができる。
【００３７】
海水ライン１８には、海水ライン１８の海水１１に酸性薬剤４１を供給する酸性薬剤供給部４２が設けられている。酸性薬剤４１としては、例えば硝酸、硫酸、塩酸等を挙げることができるが、最も安価であるという理由から、特に硫酸を用いるのが好ましい。酸の注入は適宜行われているが、監視用分離膜３２の表面にスケールの析出が認められた場合には、酸の注入量を一時的に増加することで逆浸透膜１２の膜面へのスケールの析出を抑制することができる。よって、洗浄のために淡水化装置１０の運転を中断する必要がない。
【００３８】
制御装置２８は、酸性薬剤供給部４２から海水１１に供給される酸性薬剤４１の供給量を制御するようにしている。制御装置２８は酸性薬剤供給部４２から海水１１に酸性薬剤４１を供給することで、海水１１のｐＨを下げることができるため、逆浸透膜１２の膜面に析出したスケールを分解・除去することができ、逆浸透膜１２の膜面を洗浄することができる。淡水化装置１０の運転中に、所定時間、海水１１に酸性薬剤４１を供給して、逆浸透膜装置１６の入口付近における海水１１のｐＨを中性又は酸性領域の所定の範囲に調整しながら、この海水１１を逆浸透膜１２に通水させることにより、逆浸透膜１２に無機成分に起因して析出したスケールを逆浸透膜１２から溶解・除去する。これにより、逆浸透膜１２の透過流束の低下を招くことなく、長期間にわたってスケール析出の危険性のない状態で安定して逆浸透膜装置１６を運転し、透過水１３を製造することができる。
【００３９】
酸性薬剤４１が添加される前、通常の淡水化処理運転を行う際の海水１１のｐＨは、約７．２である。制御装置２８は、逆浸透膜装置１６に供給する海水１１のｐＨが２．０以上７．２以下、好ましくは、５．０以下となるように、酸性薬剤供給部４２から海水１１に供給される酸性薬剤４１の供給量を制御するようにしている。海水１１のｐＨを、７．２以下とすることで、スケールを溶解・除去することができ、十分な洗浄効果が得られる。また、逆浸透膜１２に付着したスケールの量が比較的多い場合には、逆浸透膜１２の殺菌効果を得る観点から、海水１１のｐＨを５．０以下にすることで、確実にスケールを溶解・除去することができると同時に、有機物と無機物の複合汚れも効果的に除去することが可能となる。その結果、逆浸透膜１２を所望の透水性能に維持することができる。また、海水１１のｐＨを２．０以上にすることで、逆浸透膜１２の劣化を抑制することができる。
【００４０】
制御装置２８は、差圧計３５で測定される測定結果から監視用分離膜３２の膜面へのスケールの析出の有無とスケールの析出量に基づいて海水１１に添加される酸性薬剤４１の供給量を供給する。具体的には、例えば、酸性薬剤４１を海水１１に供給することで、所定時間、ｐＨ計２７の測定値がｐＨ５．０を維持するように、酸性薬剤４１を海水１１に供給する。また、制御装置２８は、所定時間、酸性薬剤４１を一定の供給速度で供給するようにしてもよい。このとき、酸性薬剤４１の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係を予め算出しておき、酸性薬剤４１の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係に基づいて酸性薬剤４１の供給速度を決定する。
【００４１】
ここで、海水１１中に析出したスケールは、ｐＨ７．２前後の中性溶液中でもある程度は溶解する。このため、逆浸透膜１２に付着したスケールの量が比較的少ないと検知された場合には、海水１１が中和される程度（例えば、ｐＨ７．２前後）に酸性薬剤４１を添加することにより、逆浸透膜１２に付着したスケールを十分に溶解させることができ、逆浸透膜１２の透過水量を所望の値まで回復させることが可能である。
【００４２】
監視用分離膜３２の膜状態は、水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の差圧から求める方法に限定されるものではなく、水監視用膜装置３３の前後における濃縮水１９の所定時間における差圧の微分値（変化率）から濃縮水１９の流量の変化を測定し、監視用分離膜３２の膜面のスケールの析出の有無を監視してもよい。また、監視用分離膜３２を透過する濃縮水１９の透過水量の絶対値、または監視用分離膜３２を透過する濃縮水１９の透過水量の所定時間における変化率から濃縮水１９の流量の変化を測定して監視用分離膜３２の膜状態を監視し、監視用分離膜３２の膜面におけるスケールの析出の有無を確認するようにしてもよい。また、本実施形態では、これらの監視用分離膜３２の膜面へのスケールの析出の有無の監視方法を２種類以上組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００４３】
濃縮水分岐ライン３１には、水監視用膜装置３３の前流側の濃縮水１９にアルカリ性薬剤４３を供給するアルカリ性薬剤供給部４４が設けられている。アルカリ性薬剤４３としては、例えば、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＫＯＨ等を挙げることができるが、特に、最も安価であるという理由から、ＮａＯＨを用いるのが好ましい。
【００４４】
制御装置２８はアルカリ性薬剤供給部４４から濃縮水１９に供給されるアルカリ性薬剤４３の供給量を制御している。アルカリ性薬剤供給部４４から濃縮水１９にアルカリ性薬剤４３を供給することで、濃縮水１９のｐＨは上昇する。スケールは溶液がアルカリ性側であるほど、析出しやすい。このため、水監視用膜装置３３に供給される濃縮水１９のｐＨを上昇させ、濃縮水１９中にスケールを析出しやすい状態にすることで、監視用分離膜３２の膜面にスケールを析出させ易くすることができる。これにより、監視用分離膜３２の膜面にスケールが析出したか否かをより確実に監視し易くできるため、逆浸透膜１２の膜面にスケールが析出し始める前であることを事前により確実に検知することができる。
【００４５】
制御装置２８は、濃縮水１９のｐＨは７．５以上１１．０以下が好ましく、より好ましくは、７．８以上８．５以下となるように、アルカリ性薬剤供給部４４からアルカリ性薬剤４３を濃縮水１９に添加する。
【００４６】
制御装置２８は、ｐＨ計２７の測定値に基づいてアルカリ性薬剤４３を供給する。具体的には、ｐＨ計２７の測定ｐＨが８．２を維持するように、アルカリ性薬剤４３を濃縮水１９に供給する。
【００４７】
また、制御装置２８は、所定の時間の間、アルカリ性薬剤４３を一定の供給速度で供給するようにしてもよい。この場合、アルカリ性薬剤４３の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係を予め算出しておき、アルカリ性薬剤４３の供給速度と海水１１のｐＨの値との関係に基づいてアルカリ性薬剤４３の供給速度を決定する。
【００４８】
また、本実施形態に係る淡水化装置１０においては、濃縮水分岐ライン３１にアルカリ性薬剤４３を添加するようにしているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、図２に示すように、濃縮水分岐ライン３１にアルカリ性薬剤４３を添加しないようにしてもよい。
【００４９】
このように、本実施形態に係る淡水化装置１０によれば、逆浸透膜１２にスケールが析出するのを監視しつつ、逆浸透膜１２に付着したスケールを淡水化装置１０の淡水化処理中に効率的に除去することができるため、逆浸透膜１２の透水性能を常に所望の状態に保持することができる。また、本実施形態に係る淡水化装置１０は、淡水化装置１０の運転中に海水１１の淡水化処理を行いながら逆浸透膜１２へのスケールの析出を監視しつつ逆浸透膜１２の洗浄を行うことができる。このため、本実施形態に係る淡水化装置１０は、逆浸透膜１２の洗浄のために淡水化装置１０の運転を一時的に停止させたり、淡水化装置１０から逆浸透膜装置１６を取り外して洗浄を行う必要がないため、透過水１３の生産効率を低下させず、長期間にわたって逆浸透膜装置１６を安定して運転し、透過水１３を製造することができる。
【００５０】
さらに、スケール防止剤を添加せずに、透過水１３を製造することができるため、洗浄中に生産した透過水１３は通常の淡水製造運転（通常運転）で生産した透過水１３と同様に使用することが可能であると共に、洗浄処理中に生成した濃縮水１９は特別な処理を必要とせず、通常運転で生成した濃縮水１９の処理コストと同程度で処理することができる。
【００５１】
なお、本実施形態に係る淡水化装置１０は、海水を脱塩して淡水を得る淡水化装置に用いられる逆浸透膜に析出するスケールを監視する場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ろ過する原水は海水以外にかん水などを脱塩して淡水化する淡水化装置であってもよい。また、淡水化装置以外に、例えば超純水の製造等、廃液処理、汚水処理、その他の水処理などの装置に用いられる逆浸透膜に析出する析出物を監視する場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明の淡水化装置、膜の監視方法および淡水化装置の運転方法は、海水の淡水化装置で用いる逆浸透膜へのスケールの析出を監視するのに有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 淡水化装置
１１ 海水（原水）
１２ 逆浸透膜（ＲＯ過膜）
１３ 透過水
１４ 前処理装置
１５ 昇圧ポンプ
１６ 逆浸透膜装置
１７ 前処理膜
１８−１、１８−２ 海水ライン
１９ 濃縮水
２１ 透過水送給ライン
２２ 濃縮水送給ライン
２３−１、２３−２ 流量計
２４ 温度計
２５ 電気伝導率計
２６−１〜２６−３、３４−１、３４−２ 圧力計
２７ ｐＨ計
２８ 制御装置
３０ エネルギー回収装置
３１ 濃縮水分岐ライン
３２ 監視用分離膜
３３ 水監視用膜装置
３５ 差圧計
４１ 酸性薬剤
４２ 酸性薬剤供給部
４３ アルカリ性薬剤
４４ アルカリ性薬剤供給部
Ｖ１１、Ｖ１２ 調節弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置を有する淡水化装置であり、
前記膜分離装置から前記濃縮水を抜き出す濃縮水送給ラインと、
前記濃縮水送給ラインから前記濃縮水の少なくとも一部を抜き出す濃縮水分岐ラインと、
前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を透過させる監視用分離膜と、
前記原水に酸性薬剤を添加する酸性薬剤供給部とを有することを特徴とする淡水化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記酸性薬剤が、前記監視用分離膜の膜性能に応じて供給される淡水化装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記監視用分離膜の膜性能が、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその差圧の変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断される淡水化装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前にアルカリ性薬剤を供給するアルカリ性薬剤供給部を有する淡水化装置。
【請求項５】
原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜の監視方法であり、
前記濃縮水の少なくとも一部を監視用分離膜を透過させ、前記監視用分離膜の膜状態から前記濃縮水に含まれるスケールの析出を監視し、原水が濃縮されることで前記ろ過膜の膜面にスケールが析出するのを予め監視することを特徴とする膜の監視方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記監視用分離膜の膜性能を、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断する膜の監視方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前に前記濃縮水にアルカリ性薬剤を供給する膜の監視方法。
【請求項８】
請求項５から７の何れか１つの膜の監視方法を用いて、前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率と前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との少なくとも１つ以上が、予め設定された値以上の場合、酸性薬剤を前記原水に添加することを特徴とする淡水化装置の運転方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記原水のｐＨを７．５以上とし、前記酸性薬剤を供給することにより前記原水のｐＨを７．２以下とする淡水化装置の運転方法。
【請求項１】
原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置を有する淡水化装置であり、
前記膜分離装置から前記濃縮水を抜き出す濃縮水送給ラインと、
前記濃縮水送給ラインから前記濃縮水の少なくとも一部を抜き出す濃縮水分岐ラインと、
前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を透過させる監視用分離膜と、
前記原水に酸性薬剤を添加する酸性薬剤供給部とを有することを特徴とする淡水化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記酸性薬剤が、前記監視用分離膜の膜性能に応じて供給される淡水化装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記監視用分離膜の膜性能が、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその差圧の変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断される淡水化装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
前記濃縮水分岐ラインに設けられ、前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前にアルカリ性薬剤を供給するアルカリ性薬剤供給部を有する淡水化装置。
【請求項５】
原水をろ過膜に通水させて透過水と濃縮水とに分離する膜の監視方法であり、
前記濃縮水の少なくとも一部を監視用分離膜を透過させ、前記監視用分離膜の膜状態から前記濃縮水に含まれるスケールの析出を監視し、原水が濃縮されることで前記ろ過膜の膜面にスケールが析出するのを予め監視することを特徴とする膜の監視方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記監視用分離膜の膜性能を、前記監視用分離膜を透過する前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率との何れか一方または両方と、前記監視用分離膜を透過する前後における前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との何れか一方または両方との少なくとも一つ以上に基づいて判断する膜の監視方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記濃縮水を前記監視用分離膜に供給する前に前記濃縮水にアルカリ性薬剤を供給する膜の監視方法。
【請求項８】
請求項５から７の何れか１つの膜の監視方法を用いて、前記濃縮水の透過水量の絶対値とその変化率と前記濃縮水の差圧の絶対値とその変化率との少なくとも１つ以上が、予め設定された値以上の場合、酸性薬剤を前記原水に添加することを特徴とする淡水化装置の運転方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記原水のｐＨを７．５以上とし、前記酸性薬剤を供給することにより前記原水のｐＨを７．２以下とする淡水化装置の運転方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１３０８２３（Ｐ２０１２−１３０８２３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２４６９（Ｐ２０１０−２８２４６９）
【出願日】平成２２年１２月１８日（２０１０．１２．１８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１８日（２０１０．１２．１８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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