专利名称：膜处理装置及其运转方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多级膜组件单元的膜处理装置及其运转方法。
背景技术：
目前，作为这种膜处理装置，例如如图12所示，从上游侧至下游侧具有第一及第二级膜组件单元81、82。第一级膜组件单元81并列配置有两个膜组件83，第二级膜组件单元82配置有一个膜组件83。这些膜组件83用配管互相连接配置成圣诞树形，在内部具有反渗透膜的膜元件84。另外，膜组件83设有导入原水的原水供给口 86、排出透过膜元件84的透过水的透过水回收口 87、排出从原水中除去透过水后的浓缩水的浓缩水排出口 88。而且，在第一级膜组件单元81的上游侧，设有将向第一级膜组 件单元81的膜组件83供给的原水压入的泵90。通过上述配置，原水用泵90升压后，供给到第一级膜组件单元81的两膜组件83，并被分离成透过膜元件84的反渗透膜的透过水和未透过反渗透膜的浓缩水。其中，透过水由透过水回收口 87回收至第一级膜组件单元81的膜组件83的外部。另外，浓缩水经由浓缩水排出口 88排出至第一级膜组件单元81的膜组件83的外部后，作为第二级膜组件单元82的原水供给到第二级膜组件单元82的膜组件83，并被分离成透过水和浓缩水。需要说明的是，与第二级膜组件单元82相比，在第一级膜组件单元81中，不仅原水的供给压力高，而且原水的渗透压力低，因此，得到较多的透过水。另外，如下述专利文献1、2记载了具有多级膜组件单元且多个膜组件配置成圣诞树形的膜处理装置。专利文献I :日本特开平11-347372专利文献2 :日本特开2000-218135但是，在所述的现有技术中，由于将第一级膜组件单元81所得到的浓缩水作为第二级膜组件单元82的原水，并保持原有的流势供给到第二级膜组件单元82，因此，第二级膜组件单元82的膜组件83的负荷量大于第一级膜组件单元81的膜组件83的负荷量，因此，存在第二级膜组件单元82的膜组件83的膜元件84比第一级膜组件单元81的膜组件83的膜元件84提前被污染的问题。本发明的负荷量是表示膜组件的分离膜的每单位面积及单位时间透过分离膜的溶解成分量的参数，溶解成分量的单位可以为“g”或“mol”。另外，在实际的负荷量的测定中，能够用分离膜的面积除膜透过水的流量和膜透过水中的溶解成分浓度的乘积求出负荷量，如果溶解成分为盐等离子性物质，则能够代替膜透过水的溶解成分浓度使用电导率。这样，若在各膜组件83的膜元件84上存在污染度差异，则难以判断药液清洗膜元件84的清洗时期，从而第二级膜组件单元82的膜组件83的膜元件84污染过重，即使进行药液清洗，也不能充分地除去污染，或者，对几乎没有污染而不需要药液清洗的第一级膜组件单元81的膜组件83的膜元件84进行不必要的药液清洗。
作为上述问题的对策，只要从污染恶化的膜组件83的膜元件84开始依次进行药液清洗即可，但是难以判断哪一个膜组件83的膜元件84的污染恶化，并且，若对各膜组件单元81、82或者各膜组件83都进行药液清洗，则配管结构变得复杂，因此该对策并不现实。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尽可能地使各膜组件的负荷量均等的膜处理装置及其运转方法。为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种膜处理装置的运转方法，该膜处理装置在从上游侧到下游侧的范围内具有多级膜组件单元，每个膜组件单元具有从原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水的一个以上的膜组件， 下游段的膜组件单元以从上游段的膜组件单元排出的浓缩水为原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水，在所述膜处理装置的运转方法中，使从上游段的膜组件单元向下游段的膜组件单元供给的上游段的膜组件单元的浓缩水的流量，或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量发生变化，以使上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度之比，或者上游段的膜组件单元的透过水的流量与下游段的膜组件单元的透过水的流量之比，或者上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积之比中的任一个比值保持为规定值。根据该第一方面发明，由于利用流量变化机构使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量变化，从而例如使上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的积A与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的积B的比保持在规定值，因此能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。需要说明的是，所述积A和积B分别为上游段的膜组件单元的膜组件的负荷量和下游段的膜组件单元的膜组件的负荷量的指标。本发明人发现，在上游段的膜组件单元的膜组件的负荷量和下游段的膜组件单元的膜组件的负荷量均等的情况下，所述积A和积B的比表示某确定的规定值。因此，预先求出上游段及下游段的膜组件单元的负荷量均等的所述积A和积B之比的规定值(以下，也称为规定积比)，通过使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量变化，能够将所述积A和积B保持在规定积比。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。因此，上游段的膜组件的膜的污染和下游段的膜组件的膜的污染大致均等地恶化，能够容易判断药液清洗膜时的最佳清洗时期。另外，在所述的运转方法中，着眼于积A和积B的比，但也可以如下所述着眼于透过水的溶解成分浓度的比。即，在上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量均等的情况下，如上所述积A和积B为所述规定积比，在此状态下，上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度的比为规定值(以下，也称为规定浓度比)。因此，预先求出负荷量均等的情况的规定浓度比，使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量变化，将上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度保持在规定浓度比。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。另外，在所述的运转方法中，着眼于积A和积B的比，但也可以如下所述着眼于透过水的流量的比。即，在上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量均等的情况下，如上所述积A和积B为所述规定积比，在此状态下，上游段的膜组件单元的透过水的流量和下游段的膜组件单元的透过水的流量的比为规定值(以下，也称为规定流量比)。因此，预先求出负荷量均等的情况的规定流量比，使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量变化，将上游段的膜组件单元的透过水的流量和下游段的膜组件单元的透过水的 流量保持在规定流量比。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。本发明第二方面的膜处理装置的运转方法为通过电导率的测定来求出溶解成分浓度的方法。根据该第二方面发明，可通过所测定到的透过水的电导率求出透过水的溶解成分浓度。本发明第三方面的膜处理装置的运转方法为使上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积之比，与上游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积与下游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积之比相等的方法。根据该第三方面发明，由于利用流量变化机构使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量变化，将所述积彼此的比保持为使其略等于所述膜面积彼此的比，因此能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。本发明第四方面提供一种膜处理装置，在从上游侧到下游侧的范围内具有多级膜组件单元，每个膜组件单元具有从原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水的一个以上的膜组件，下游段的膜组件单元以从上游段的膜组件单元排出的浓缩水为原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水，膜处理装置具有能够使从上游段的膜组件单元向下游段的膜组件单元供给的上游段的浓缩水的流量，或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量发生变化的流量变化机构；以及对每个膜组件单元的透过水的溶解成分浓度进行测定的溶解成分浓度测定机构和对每个膜组件单元的透过水的流量进行测定的流量测定机构中的至少一个测定机构。
根据该第四方面发明，例如在同时具有溶解成分浓度测定机构和流量测定机构的情况下，求出利用溶解成分浓度测定机构所测定到的上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和利用流量测定机构所测定到的上游段的膜组件单元的透过水的流量的积A的同时，求出利用溶解成分浓度测定机构所测定到的下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和利用流量测定机构所测定到的下游段的膜组件单元的透过水的流量的积B。需要说明的是，所述积A和积B分别为上游段的膜组件单元的膜组件的负荷量和下游段的膜组件单元的膜组件的负荷量的指标。本发明人发现，在上游段的膜组件单元的膜组件的负荷量和下游段的膜组件单元的膜组件的负荷量均等的情况下，所述积A和积B的比表示某确定的规定值。因此，预先求出上游段及下游段的膜组件单元的负荷量均等的所述积A和积B的比的规定值(以下，也称为规定积比)，通过利用流量变化机构使从上游段的膜组件单元供 给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量变化，能够将所述积A和积B保持在规定积比。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。由此，上游段的膜组件的膜的污染和下游段的膜组件的膜的污染大致均等地恶化，能够容易判断药液清洗膜时的最佳清洗时期。本发明第五方面的膜处理装置具有溶解成分浓度测定机构和流量测定机构，并且具有控制机构，将由溶解成分浓度测定机构所测定到的上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和由流量测定机构所测定到的上游段的膜组件单元的透过水的流量的乘积设为积A，将由溶解成分浓度测定机构所测定到的下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和由流量测定机构所测定到的下游段的膜组件单元的透过水的流量的乘积设为积B,控制机构利用流量变化机构使上游段的浓缩水的流量发生变化，以使积A和积B保持为规定积比。根据该第五方面发明，控制机构利用流量变化机构使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量变化，将积A和积B保持在规定积比。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。本发明第六方面的膜处理装置中，控制机构利用流量变化机构使上游段的浓缩水的流量发生变化，以使积A和积B之比与上游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积和下游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积之比相等。本发明第七方面的膜处理装置具有溶解成分浓度测定机构，并且具有控制机构，该控制机构利用流量变化机构使上游段的膜组件单元的浓缩水的流量发生变化，以使由溶解成分浓度测定机构分别测定到的上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度保持为规定浓度比。据此，在上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量均等的情况下，如上所述积A和积B为所述规定积比，在此状态下，上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度的比为规定值(以下，也称为规定浓度比)。因此，预先求出负荷量均等的情况的规定浓度比，控制机构利用流量变化机构使从上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量变化，将上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度保持在规定浓度比。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。本发明第八方面的膜处理装置具有流量测定机构，并且具有控制机构，该控制机构利用流量变化机构使上游段的膜组件单元的浓缩水的流量发生变化，以使由流量测定机构分别测定到的上游段的膜组件单元的透过水的流量和下游段的膜组件单元的透过水的流量保持为规定流量比。根据第八方面发明，在上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量均等的情况下，如上所述积A和积B为所述规定积比，在此状态下，上游段的膜组件单元的透过·水的流量和下游段的膜组件单元的透过水的流量的比为规定值(以下，也称为规定流量比)。因此，预先求出负荷量均等的情况的规定流量比，控制机构利用流量变化机构使由上游段的膜组件单元供给到下游段的膜组件单元的上游段的浓缩水的流量变化，将上游段的膜组件单元的透过水的流量和下游段的膜组件单元的透过水的流量保持在规定流量t匕。由此，能够使上游段的膜组件的负荷量和下游段的膜组件的负荷量大致均等。本发明第九方面的膜处理装置中，溶解成分浓度测定机构为电导率仪。据此，能够从用电导率仪所测定到的透过水的电导率求出透过水的溶解成分浓度。如上所述，根据本发明，能够使每个膜组件单元的负荷量大致均等，因此，上游段的膜组件的膜的污染和下游段的膜组件的膜的污染大致均等地恶化，由此，能够容易判断药液清洗膜时的最佳清洗时期的同时，能够减少药液清洗的频率。
图I为表示本发明第一实施方式的膜处理装置的构成的示意图；图2为同上膜处理装置的控制系统的方框图；图3(a)为表示同上膜处理装置的第一级膜组件单元的运转天数、透过水的电导率及流量、这些电导率和流量的积的关系的图，(b)为表示同膜处理装置的第二级膜组件单元的运转天数、透过水的电导率及流量、与这些电导率和流量的积的关系的图；图4(a)为表示同膜处理装置的运转天数和积比的关系的图，(b)为表示同膜处理装置的运转天数和标准化透过流量初始比的关系的图；图5(a)为表示作为参考例列举的膜处理装置的第一级膜组件单元的运转天数、透过水的电导率及流量、与这些电导率和流量的积的关系的图，(b)为表示作为参考例列举的膜处理装置的第二级膜组件单元的运转天数、透过水的电导率及流量、与这些电导率和流量的积的关系的图；图6(a)为表示作为参考例列举的膜处理装置的运转天数和积比的关系的图，(b)为表示作为参考例列举的膜处理装置的运转天数和标准化透过流量初始比的关系的图7为表示本发明第二实施方式的膜处理装置的构成的示意图；图8为表示本发明第三及第四实施方式的膜处理装置的运转天数和电导率比及流量比的关系的图；图9为表示作为参考例列举的膜处理装置的运转天数和电导率比及流量比的关系的图；图10为表示本发明第五实施方式的膜处理装置的构成的示意图；图11为表示本发明第六实施方式的膜处理装置的构成的示意图；图12为表示传统的膜处理装置的构成的示意图。符号说明 I膜处理装置2第一级膜组件单元(上游段的膜组件单元)3第二级膜组件单元(下游段的膜组件单元)5膜组件16流量调节阀(流量变化机构)18控制机构19,21电导率仪(溶解成分浓度测定机构)20、22流量仪(流量测定机构)31、32压力仪(流量测定机构)
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。(第一实施方式)如图I和图2所示，符号I为从上游侧至下游侧具有第一级及第二级膜组件单元2、3的膜处理装置。第一级膜组件单元2 (上游段的膜组件单元的一例)具有并列配置的三台(多台的一例)膜组件5，第二级膜组件单元3 (下游段的膜组件单元的一例)具有并列配置的两台(多台的一例)膜组件5，这些膜组件5设置成圣诞树形。各膜组件5的构成及大小相同，具有耐压容器6、收纳于耐压容器6内的膜元件7、将原水导入耐压容器6内的原水供给口 8、将透过膜元件7的透过水排出至耐压容器6的外部的透过水回收口 9、将从原水中除去透过水后的浓缩水排出至耐压容器6的外部的浓缩水排出口 10。膜元件7由反渗透膜或纳滤膜构成。在第一级膜组件单元2的各膜组件5的原水供给口 8连接有原水供给管道12。原水供给管道12具有主管道12a和从主管道12a分支并与各原水供给口 8连接的多个分支管道12b。在主管道12a上设有升压原水的压力而进行供给的泵11。在第一级膜组件单元2的各膜组件5的透过水回收口 9连接有透过水回收管道
13。透过水回收管道13具有主管道13a和与各透过水回收口9连接并与主管道13a合流的多个合流管道13b。在第一级膜组件单元2的各膜组件5的浓缩水排出口 10连接有浓缩水排出管道
14。浓缩水排出管道14将从第一级膜组件单元2的各膜组件5的浓缩水排出口10排出的浓缩水作为原水供给到第二级膜组件单元3的各膜组件5的原水供给口 8。
浓缩水排出管道14具有主管道14a、与第一级膜组件单元2的各膜组件5的浓缩水排出口 10连接并与主管道14a合流的多个合流管道14b、从主管道14a分支并与第二级膜组件单元3的各膜组件5的原水供给口 8连接的多个分支管道14c。在浓缩水排出管道14的主管道14a上设有可使从第一级膜组件单元2供给到第二级膜组件单元3的第一级侧的浓缩水(上游段的浓缩水的一例)的流量变化的流量调节阀16 (流量变化机构的一例)。在第二级膜组件单元3的各膜组件5的透过水回收口 9，与第一级膜组件单元2同样，也连接有透过水回收管道13。在第二级膜组件单元3的各膜组件5的浓缩水排出口 10也连接有浓缩水排出管道14。浓缩水排出管道14具有主管道14a、与第二级膜组件单元3的各膜组件5的浓缩水排出口 10连接并与主管道14a合流的多个合流管道14b。需要说明的是，在第二级膜组件单元3的浓缩水排出管道14的主管道14a上设有透过水流量调节阀17。
在第一级膜组件单元2的透过水回收管道13的主管道13a上连接有测定第一级膜组件单元2的透过水的溶解成分浓度(透过水浓度)的第一级电导率仪19 (溶解成分浓度测定机构的一例)和测定透过水的流量的第一级流量仪20 (流量测定机构的一例)。同样，在第二级膜组件单元3的透过水回收管道13的主管道13a上连接有测定第二级膜组件单元2的透过水的溶解成分浓度(透过水浓度)的第二级电导率仪21 (溶解成分浓度测定机构的一例)和测定透过水的流量的第二级流量仪22 (流量测定机构的一例)。需要说明的是，透过水的溶解成分浓度能够基于预先求出的溶解成分浓度和电导率之间的相关图，从各电导率仪19、21所测定到的透过水的电导率求出。若溶解成分为表示盐等的导电性物质，则溶解成分浓度和电导率之间具有大致成正比的关系，因此，在作为相对比较的对象使用溶解成分浓度的情况下，即使将电导率的测定值直接作为溶解成分浓度使用也没有问题。另外，通过第一级流量仪20所测定到的透过水的流量除以第一级膜组件单元2的膜组件5的台数(图I中为三台)，求出第一级膜组件单元2中的每一台膜组件5的透过水的流量。同样，通过第二级流量仪22所测定到的透过水的流量除以第二级膜组件单元2的膜组件5的台数(图I中两台)，求出第二级膜组件单元2中的每一台膜组件5的透过水的流量。流量调节阀16的开度基于电导率仪19、21所测定到的电导率和流量仪20、22所测定到的流量，通过控制机构18进行控制。控制机构18通过增大流量调节阀16的开度，增加浓缩水的流量，通过减小开度，减少浓缩水的流量。下面，对上述构成的作用进行说明。原水经由原水供给管道12供给到第一级膜组件单元2的每个膜组件5，被分离成透过膜元件7的反渗透膜的透过水和未透过反渗透膜的浓缩水。其中，透过水从透过水回收口 9流过第一级膜组件单元2的透过水回收管道13回收至外部。此时，第一级电导率仪19测定到透过水的电导率E1。另外，用第一级流量仪20求出第一级膜组件单元2中的每一台膜组件5的透过水的流量Fl。另外，浓缩水经由浓缩水排出口 10排出至第一级膜组件单元2的膜组件5的外部后，流经浓缩水排出管道14，作为原水供给到第二级膜组件单元3的膜组件5的原水供给口8，在膜组件5内被分离成透过水和浓缩水。其中，透过水经由透过水回收口 9流过第二级膜组件单元3的透过水回收管道13回收至外部。此时，第二级电导率仪21测定到透过水的电导率E2。另外，用第二级流量仪22求出第二级膜组件单元3中的每一台膜组件5的透过水的流量F2。另外，浓缩水从浓缩水排出口 10流经浓缩水排出管道14，排出至第二级膜组件单元3的膜组件5的外部。下面，对膜处理装置I的运转方法进行说明。控制机构18求出第一级膜组件单元2中所测定到的透过水的电导率El ( S卩，相当于溶解成分浓度)和每一台膜组件5的透过水的流量Fl的积A(A = El XFl)的同时，求出第二级膜组件单元3中所测定到的透过水的电导率E2(即，相当于溶解成分浓度)和每一台膜组件5的透过水的流量F2的积B (B = E2XF2)。
积A为第一级膜组件单元2的膜组件5的负荷量的指标，积B为第二级膜组件单元3的膜组件5的负荷量的指标。在此，以使积A和积B的比R(即，R = A/B)为I (规定积比的一例)的方式调节流量调节阀16的开度运转膜处理装置1，本发明人发现，实际上膜的污染变得更均等。这样，将负荷量变得均等的情况下的比R作为规定值(=I)预先求出，据此，控制机构18调节流量调节阀16的开度，调节从第一级膜组件单元2流过浓缩水排出管道14供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量，由此能够将积A和积B的比R保持在I。由此，能够使第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量大致均等。具体而言，当比R小于I时，控制机构18减小流量调节阀16的开度，减少从浓缩水排出管道14供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量。由此，增加第一级膜组件单元2中的每一台膜组件5的透过水的流量Fl的同时，减少第二级膜组件单元3中的每一台膜组件5的透过水的流量F2，从而积A变大的同时积B变小，比R增大。相反，当比R大于I时，控制机构18增大流量调节阀16的开度，增加从浓缩水排出管道14供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量。由此，流量Fl减少的同时流量F2增加，积A变小的同时积B变大，比R减小。这样，控制机构18通过改变流量调节阀16的开度，能够将比R保持在I。图3和图4为表不上述膜处理装置I的运转方法的一例的图，图3(a)为表不第一级膜组件单元2中所测定到的透过水的电导率E1、每一台膜组件5的透过水的流量F1、两者的积A、膜处理装置I的运转天数的关系的图。图3(b)为表示第二级膜组件单元3中所测定到的透过水的电导率E2、每一台膜组件5的透过水的流量F2、两者的积B、与膜处理装置I的运转天数的关系的图。需要说明的是，电导率El、E2的单位为4 3八111，流量？1、？2的单位为1113/天/^0，Mo是指每一台膜组件5。另外，图4(a)为表示积A和积B的比R与膜处理装置I的运转天数的关系的图。另外，图4(b)为表示膜处理装置I的运转天数和标准化透过流量初始比的关系的图。标准化透过流量初始比表示将膜处理装置I的运转天数为O天(即，运转开始时)的各膜组件5的标准化透过流量设定为I时的，各膜组件5的标准化透过流量相对于各运转天数的值，运转天数越多，各膜组件5的膜面的污染(孔堵塞)越严重，因此，标准化透过流量初始比降低。需要说明的是，标准化透过流量表示规定浓度的原水、规定的原水温度、规定的原水供给压力下的透过流量。反渗透膜的透过流量依赖于原水的组成或供给压力或水温等变化，因此，通常为了评价污垢及劣化的程度，需要在一定条件下测定透过流量，或者进行除去这些因素的影响的修正。在图3(a)中，第一级膜组件单元2中的电导率El和透过水的流量Fl的积A大约为1000，在图3(b)中，第二级膜组件单元2中的电导率E2和透过水的流量F2的积B大约为1000，积A和积B相等，由此，如图4 (a)所示，积A和积B的比R保持在I。在该状态下，如图4 (b)所示，第一级膜组件单元2中的膜组件5的标准化透过流量初始比(用实线表示)和第二级膜组件单元3中的膜组件5的标准化透过流量初始比(用虚线表示)相对于运转天数，以相同值降低。这是因为第一级膜组件单元2中的各膜组件5的孔堵塞和第二级膜组件单元3中的各膜组件5的孔堵塞大致均等地恶化，由此表示·大致均等地保持第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量。另外，在上述图4(b)的曲线图中，只用实线进行了表示，这是因为虚线与实线重复。另外，图5和图6为参考例，是不具有流量调节阀16的情况的曲线图。S卩，因为不具有流量调节阀16，所以不能调节从第一级膜组件单元2流过浓缩水排出管道14供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量，因此，在图5(a)中，第一级膜组件单元2中的电导率El和透过水的流量Fl的积A从大约750变为大约800，在图5(b)中，第二级膜组件单元2中的电导率E2和透过水的流量F2的积B从大约1200变为大约1250，积B比积A大。这是因为使第一级膜组件单元2中所得到的浓缩水未经由流量调节阀16就作为原水供给到了第二级膜组件单元3，因此，第二级膜组件单元2中的透过水的流量F2变大。这样，积B比积A大，因此，如图6 (a)所示，积A和积B的比R为O. 6 O. 65，如图6(b)所示，随着运转天数增加，第二级膜组件单元3中的膜组件5的标准化透过流量初始比(用虚线表示)低于第一级膜组件单元2中的膜组件5的标准化透过流量初始比(用实线表示)。这是因为第二级膜组件单元3中的各膜组件5的污染(孔堵塞)与第一级膜组件单元2中的各膜组件5的污染(孔堵塞)相比更加恶化，由此表示第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量比第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量大，两者的负荷量不均
坐寸ο(第二实施方式)在上述的第一实施方式中，如图I所示，用第一级电导率仪19自动测定第一级膜组件单元2的透过水的电导率，用第二级电导率仪21自动测定第二级膜组件单元3的透过水的电导率，流量调节阀16的开度通过控制机构18来自动调节，而在第二实施方式中，如图7所示，没有设置第一级及第二级电导率仪19、21，操作员以手工方式分别定期地测定第一级及第二级膜组件单元2、3的透过水的电导率，操作员以使比R为I的方式手工操作流量调节阀16。(第三实施方式)在第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量均等的情况下，第一实施方式中积A和积B的比R为I，在此状态下，第一级膜组件单元2的透过水的电导率El (即，溶解成分浓度)和第二级膜组件单元3的透过水的电导率E2( S卩，溶解成分浓度)的电导率比ER(S卩，ER = E1/E2，相当于浓度比)成为规定电导率比(相当于规定浓度比)。基于这样的情况，在第三实施方式中预先求出比R为I时的规定电导率比，控制机构18通过调节流量调节阀16的开度，使从第一级膜组件单元2供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量变化，将电导率比ER保持在规定电导率比。由此，能够使第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量大致均等。图8的实线表示上述第一实施方式中以使比R = I的方式运转膜处理装置I时电导率比ER随着运转天数发生的变化，由此可知电导率比ER以大约O. 7的规定比保持不变。即，了解到通过使电导率比ER以规定电导率比(例如O. 7)保持不变，能够使负荷量均等。另外，图9的实线为参考例，是不具有流量调节阀16的情况的曲线图，表示膜处理 装置I的运转天数和电导率比ER的关系，了解到电导率比ER发生变化。(第四实施方式)在第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量均等的情况下，第一实施方式中积A和积B的比R为I，在此状态下，第一级膜组件单元2的每一台各膜组件5的透过水的流量Fl和第二级膜组件单元3的每一台各膜组件5的透过水的流量F2的流量比FR ( S卩，FR = F1/F2)成为规定流量比。基于这样的情况，在第四实施方式中预先求出比R为I时的规定流量比，控制机构18通过调节流量调节阀16的开度，使从第一级膜组件单元2供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量变化，将流量比FR保持在规定流量比。由此，能够使第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量大致均等。图8中虚线表示上述第一实施方式中以使比R = I的方式运转膜处理装置I时流量比FR随着运转天数发生的变化，了解到流量比FR以大约I. 4的规定比保持不变。即，了解到通过使流量比FR以规定流量比(例如I. 4)保持不变，能够使负荷量均等。另外，图9中虚线为参考例，是不具有流量调节阀16的情况的曲线图，表示膜处理装置I的运转天数和流量比FR的关系，了解到流量比FR发生变化。(第五实施方式)在上述的第一实施方式中，如图I所示，作为测定第一级膜组件单元2中的透过水的流量的流量测定机构的一例，使用了第一级流量仪20，作为测定第二级膜组件单元3中的透过水的流量的流量测定机构的一例，使用了第二级流量仪22，但是在第五实施方式中，如图10所示，作为流量测定机构的另一例，代替第一级及第二级流量仪20、22，设有第一级及第二级压力仪31、32。即，第一级压力仪31与原水供给管道12的主管道12a连接，第二级压力仪32与浓缩水排出管道14的主管道14a连接。据此，预先求出第一级膜组件单元2的膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的膜组件5的负荷量相等情况下的第一级压力仪31的测定值和第二级压力仪32的测定值。此后，在膜处理装置I的运转中，只要以保持上述两测定值的比的方式调节流量调节阀16的开度而调节从第一级膜组件单元2流过浓缩水排出管道14供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量即可。(第六实施方式)在上述第一至第五实施方式中，将流量调节阀16设置在浓缩水排出管道14上，但在第六实施方式中，如图11所示，将流量调节阀16设置在第二级膜组件单元3的透过水回收管道13的主管道13a上。该流量调节阀16为使从第二级膜组件单元3排出的透过水的流量变化的流量变化机构的一例。下面，对上述构成的作用进行说明。控制机构18在求出第一级膜组件单元2中所测定到的透过水的电导率El和每一台膜组件5的透过水的流量Fl的积A的同时，求出第二级膜组件单元3中所测定到的透过水的电导率E2和每一台膜组件5的透过水的流量F2的积B，调节流量调节阀16的开度而 调节从第二级膜组件单元3的各膜组件5排出至透过水回收管道13的透过水的流量，从而 能够将积A和积B的比R(R = A/B)保持在I。由此，能够使第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量大致均等。具体而言，在比R小于I小的情况下，控制机构18减小流量调节阀16的开度，减少从第二级膜组件单元3的各膜组件5排出至透过水回收管道13的透过水的流量。由此，第一级膜组件单元2中的每一台膜组件5的透过水的流量Fl增加的同时，第二级膜组件单元3中的每一台膜组件5的透过水的流量F2减少，积A变大的同时积B变小，比R增大。相反，在比R大于I的情况下，控制机构18增大流量调节阀16的开度，增加从第二级膜组件单元3的各膜组件5排出至透过水回收管道13的透过水的流量。由此，流量Fl减少的同时流量F2增加，积A变小的同时积B变大，比R减小。这样，控制机构18可通过改变流量调节阀16的开度来使比R保持在I。在上述第一及第六实施方式中，作为规定积比的一例，将比R保持在1，但是不需要严格地仅限定于I。即使将各膜组件单元2、3的负荷量设定为相同，也有时由于原水的溶解成分浓度或横向流动强度或膜处理装置I的透过水回收率等而使膜的污染的程度变得不均，因此，需要在大致I的范围内求出实际的膜的污染程度为均等的比R。在该情况下，大致I优选O. 8 I. 2左右的范围。(第七实施方式)第七实施方式的膜处理装置I的构成与图I所示的第一实施方式相同。虽然在第一至第六实施方式中，用第一级及第二级流量仪20、22分别求得每一台膜组件5的透过水的流量FI、F2，但在第七实施方式中，用第一级流量仪20测定从第一级膜组件单元2的所有膜组件5(即，图I中为三台膜组件5)排出的透过水的总流量F3，用第二级流量仪22测定从第二级膜组件单元3的所有膜组件5(即，图I中为两台膜组件5)排出的透过水的总流量F4。另外，将第一级膜组件单元2所具有的分离膜的总膜面积SI ( S卩，图I中为三台膜组件5的膜元件7的总膜面积)和第二级膜组件单元3所具有的分离膜的总膜面积S2 ( SP，图I中为两台膜组件5的膜元件7的总膜面积)设定为规定面积比SR (SR = S1/S2)。控制机构18求出第一级膜组件单元2中所测定到的透过水的电导率El和透过水的总流量F3的积J(J = E1XF3)的同时，求出第二级膜组件单元3中所测定到的透过水的电导率E2和透过水的总流量F4的积K (K = E2 X F4)，并求出积J和积K的比L (L = J/K)，调节流量调节阀16的开度，调节从第一级膜组件单元2流过浓缩水排出管道14供给到第二级膜组件单元3的浓缩水的流量，由此能够使上述积比L相等于上述规定面积比SR(或略等于)。例如，当规定面积比SR为I. 5时，以使上述比L为I. 5的方式调节流量调节阀16的开度。由此，能够使第一级膜组件单元2的各膜组件5的负荷量和第二级膜组件单元3的各膜组件5的负荷量大致均等。另外，第七实施方式的膜处理装置I的构成虽然与图I所示的第一实施方式相同，但也可以与图11所示的第六实施方式相同。另外，在所有的膜组件单元2、3中使用相同的膜组件5的情况下，使上述比L相等于各膜组件单元2、3所具有的膜组件5的台数的比即可。在上述各实施方式中，膜处理装置I具有第一级及第二级膜组件单元2、3，但也可以具有第三级以上的膜组件单元。 另外，第一级膜组件单元2具有三台膜组件5，但也可以具有两台或者四台以上膜组件5。而且，第二级膜组件单元2具有两台膜组件5，但不限于两台，也可以具有台数少于第一级膜组件单元2的膜组件5的台数或者与第一级膜组件单元2的膜组件5的台数相等的膜组件5。
权利要求
1.一种膜处理装置的运转方法，该膜处理装置在从上游侧到下游侧的范围内具有多级膜组件单元， 每个膜组件单元具有从原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水的一个以上的膜组件， 下游段的膜组件单元以从上游段的膜组件单元排出的浓缩水为原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水， 其特征在于， 在所述膜处理装置的运转方法中，使从上游段的膜组件单元向下游段的膜组件单元供给的上游段的膜组件单元的浓缩水的流量，或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量发生变化，以使上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度之比，或者上游段的膜组件单元的透过水的流量与下游段的膜组件单元的透过水的流量之比，或者上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积之比中的任一个比值保持为规定值。
2.根据权利要求I所述的膜处理装置的运转方法，其特征在于，通过电导率的测定来求出溶解成分浓度。
3.根据权利要求I或2所述的膜处理装置的运转方法，其特征在于，上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积与下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和流量的乘积之比，与上游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积与下游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积之比相等。
4.一种膜处理装置，在从上游侧到下游侧的范围内具有多级膜组件单元， 每个膜组件单元具有从原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水的一个以上的膜组件， 下游段的膜组件单元以从上游段的膜组件单元排出的浓缩水为原水得到透过反渗透膜或纳滤膜的透过水， 其特征在于， 膜处理装置具有 能够使从上游段的膜组件单元向下游段的膜组件单元供给的上游段的浓缩水的流量，或者从下游段的膜组件单元排出的透过水的流量发生变化的流量变化机构；以及 对每个膜组件单元的透过水的溶解成分浓度进行测定的溶解成分浓度测定机构和对每个膜组件单元的透过水的流量进行测定的流量测定机构中的至少一个测定机构。
5.根据权利要求4所述的膜处理装置，其特征在于，具有溶解成分浓度测定机构和流量测定机构， 并且具有控制机构， 将由溶解成分浓度测定机构所测定到的上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和由流量测定机构所测定到的上游段的膜组件单元的透过水的流量的乘积设为积A，将由溶解成分浓度测定机构所测定到的下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和由流量测定机构所测定到的下游段的膜组件单元的透过水的流量的乘积设为积B， 控制机构利用流量变化机构使上游段的浓缩水的流量发生变化，以使积A和积B保持为规定积比。
6.根据权利要求5所述的膜处理装置，其特征在于，控制机构利用流量变化机构使上游段的浓缩水的流量发生变化，以使积A和积B之比与上游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积和下游段的膜组件单元所具有的分离膜的膜面积之比相等。
7.根据权利要求4所述的膜处理装置，其特征在于，具有溶解成分浓度测定机构， 并且具有控制机构，该控制机构利用流量变化机构使上游段的膜组件单元的浓缩水的流量发生变化，以使由溶解成分浓度测定机构分别测定到的上游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度和下游段的膜组件单元的透过水的溶解成分浓度保持为规定浓度比。
8.根据权利要求4所述的膜处理装置，其特征在于，具有流量测定机构， 并且具有控制机构，该控制机构利用流量变化机构使上游段的膜组件单元的浓缩水的流量发生变化，以使由流量测定机构分别测定到的上游段的膜组件单元的透过水的流量和下游段的膜组件单元的透过水的流量保持为规定流量比。
9.根据权利要求4至7中任意一项所述的膜处理装置，其特征在于，溶解成分浓度测定机构为电导率仪。
全文摘要
一种膜处理装置及其运转方法，能够尽可能地使各膜组件的负荷量均等。该膜处理装置(1)具有多级膜组件单元(2、3)，每个膜组件单元(2、3)具有从原水得到透过反渗透膜的透过水的多个膜组件(5)，下游段的膜组件单元(3)以从上游段的膜组件单元(2)排出的浓缩水为原水得到透过反渗透膜的透过水，还具有流量调节阀(16)、电导率仪(19、21)和流量仪(20、22)，该流量调节阀(16)能够使从上游段的膜组件单元(2)供给到下游段的膜组件单元(3)的上游段的浓缩水流量变化，该电导率仪(19、21)测定每个膜组件单元(2、3)的透过水的电导率，该流量仪(20、22)测定流量。
文档编号B01D61/12GK102895878SQ20121030628
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者岸野宏, 田中恒久, 森田优香子, 吉田康之 申请人:株式会社久保田