水质概况的制作方法、分离膜模块的检查方法及水处理装置与流程

本发明涉及水质概况的制作方法、分离膜模块的检查方法及水处理装置。

背景技术：

近年来，开发了使用逆浸透膜、纳滤膜、超滤膜或精密过滤膜等各种各样的分离膜的流体分离技术。例如，已知利用分离膜模块的水处理工艺，前述分离膜模块将具备这些分离膜的分离膜元件容纳于压力容器。

这样的水处理工艺中，除了通常的运转通常还重复药品洗涤等处理。因此，分离膜元件损伤、破裂或劣化等异常的发生无法避免。另一方面，迅速检测分离膜模块的异常的发生，将异常位置等尽可能快地特定，采取早期对策极为重要。

作为检测分离膜模块的异常的发生的方法，已知在分离膜模块具备分离膜元件设置无线标签(rfid标签)、传感器等来监视分离膜元件的状态的方法(专利文献1及2)。

专利文献1:日本特许第5001140号公报。

专利文献2:日本特许第5271608号公报。

然而，在分离膜元件设置传感器等的以往的方法中，若设置的传感器等数量不足，则无法高精度地检测分离膜模块的异常。另一方面，欲增设传感器等来充分提高异常的检测的精度的情况下，水处理装置整体的成本高涨被视为问题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供水质概况的制作方法，前述水质概况的制作方法能够极简便且迅速地检测分离膜模块的异常的发生，能够高精度地特定异常的程度、异常的发生位置。

为了实现上述目的，本发明提供一种水质概况的制作方法，前述水质概况的制作方法为，具备(1)步骤1、(2)步骤2、(3)步骤3、(4)步骤4，在前述(1)步骤1中，向具有被处理水供给口和多个透过水出口的分离膜模块供给被处理水，得到透过水，在前述(2)步骤2中，使从上述多个透过水出口流出的各透过水的流量的比变化，在前述(3)步骤3中，在前述(2)步骤2后测定上述各透过水的水质、在前述(4)步骤4中，将上述步骤2中变化了的上述各透过水的流量的比与根据上述步骤3测定的上述各透过水的水质的关系绘制成散布图，将上述步骤2~4重复多次。

发明效果

根据本发明，能够极简便且迅速地将分离膜模块的异常的发生包括其程度、位置地高精度地检测。随之采取早期的异常对策，从而能够使水处理装置的维护作业效率极高。

附图说明

图1是表示用于实现本发明分离膜模块的检查方法的水处理装置的结构的一例的概略流程图。

图2是从相对于分离膜模块4的长边方向垂直的方向观察图的分离膜模块4的内部的概略图。

图3(a)、图3(b)是根据本发明的水质概况的制作方法制作的水质概况的一例。

图4是表示用于实现本发明分离膜模块的检查方法的水处理装置的结构的另外的一例的概略流程图。

具体实施方式

以下，参照附图的同时对本发明的实施方式进行详细的说明，本发明完全不被它们限定。

本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法的特征在于具备(1)步骤1、(2)步骤2、(3)步骤3，在前述(1)步骤1中，向具有被处理水供给口和多个透过水出口的分离膜模块供给被处理水，得到透过水，在前述(2)步骤2中，使从上述多个透过水出口流出的各透过水的流量的比变化，在前述(3)步骤3中，在前述(2)步骤2后测定上述各透过水的水质。

用于实现这样的本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法的水处理装置需要具备分离膜模块、流量调整机构、水质测定机构、检测机构，前述分离膜模块具有被处理水供给口和多个透过水出口，前述流量调整机构使从上述多个透过水出口流出的各透过水的流量独立地变化，前述水质测定机构测定从上述多个透过水出口流出的各透过水的水质，前述检测机构根据上述各透过水的流量的变化和上述各透过水的水质的关系，检测上述分离膜模块有无异常、异常的程度或异常的发生位置。

将这样的用于实现本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法的水处理装置的结构的一例在图1表示。

分离膜模块4具有被处理水供给口5、作为两个即多个透过水出口的第1透过水出口6及第2透过水出口8。在分离膜模块4，借助高压泵1，经由被处理水供给配管2以既定的流速供给被处理水。被向分离膜模块4供给的被处理水的压力被设置于被处理水供给配管2的压力计3测定。

作为向分离膜模块供给的被处理水，例如列举海水、河川水、地下水或下排水处理水。特别地，被处理水为海水的情况下，与其透过水之间的水质的变化显著，所以根据本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法，能够更容易地检测分离膜模块的异常。

这里“分离膜模块”是指具备一个以上的分离膜元件和容纳该分离膜元件的压力容器的装置。分离膜模块中，除了分离膜元件具备的分离膜等以外，也容易发生分离膜元件彼此的连接部分(例如，后述的接头等)处的异常。因此，本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法在向具备多个分离膜元件的分离膜模块的应用中能够适合地发挥该效果。

此外，分离膜元件为了将分离膜在将被处理水借助分离膜进行膜过滤而得到透过水的水处理工艺中使用而被形态化。

分离膜元件具备的分离膜利用膜两面的压力差，将被处理水膜过滤，捕捉被处理水中所含的超过一定粒径的物质。例如，列举逆浸透膜、纳滤膜、超滤膜、精密过滤膜或生物过滤膜等。

本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法的处理性能高，所以向发生异常的情况下该处理性能显著地显示影响的、具备逆浸透膜、纳滤膜、超滤膜或精密过滤膜的分离膜模块的应用中，能够适合地发挥其效果。此外，由于透过水的水质的变化，轻微的异常也能够极容易地检测，所以向具备逆浸透膜的分离膜模块的应用中，能够特别适合发挥其效果。

作为分离膜的形状，例如，列举平膜或中空丝膜。作为具备平膜的分离膜元件的方式，例如，列举在中心管围绕平膜的分离膜的螺旋型的分离膜元件。作为具备中空丝膜的分离膜元件的方式，例如，列举在圆筒状的壳填充有中空丝膜的束的分离膜元件。

在压力容器及逆浸透膜元件的长边方向的两端以相向的形式设置有被处理水供给口及浓缩水出口的情况下，被处理水沿分离膜模块的长边方向流动，被从被处理水供给口侧(上游侧)向与被处理水供给口相反的一侧(下游侧)处理。这里，在分离膜模块的特定位置处发生异常的情况下，在比发生异常的位置靠下游侧处，透过水的水质恶化。

为了更精细地把握这样的分离膜模块的长边方向上的透过水的水质的变动，更明确地检测有无异常及异常的发生位置，多个透过水出口优选地配置成上述分离膜模块的长边方向上的位置不同。例如，在具备螺旋型的分离元件的分离膜模块中，透过水的出口一般设置于压力容器的长边方向的两端，该方式中，可以说多个透过水出口被配置成分离膜模块的长边方向上的位置不同。

从第1透过水出口6及第2透过水出口8向第1透过水配管9及第2透过水配管13流出的各透过水的流量，能够借助作为流量调整机构的一例的、第1流量调整阀10及第2流量调整阀14独立地变化。此外，向第1透过水配管9及第2透过水配管13流出的各透过水的水量被第1流量计11及第2流量计15测定，此外各透过水的水质被第1水质计12及第2水质计16测定。

第1流量调整阀10及第2流量调整阀14为手动阀或自动调节阀的哪种都可以，但为了将流量高精度地控制，优选为自动控制阀。作为阀主体，例如列举球阀、蝶形阀或球形阀。另外被处理水的供给流量借助高压泵1具备的转换器，能够通过使高压泵1的转速变动来控制。

由第1水质计12及第2水质计16测定的水质容易进行联线的测定，所以优选为从由导电性、比电阻、蒸发残留物浓度、盐分浓度、硼浓度、紫外线吸光度、放射性物质浓度及浊度构成的组选择的指标。为使异常的检测变得更容易，指标分别更优选为，关于逆浸透膜元件为导电性，关于超滤膜元件为浊度。

图2是将图1的分离膜模块4的内部从相对于分离膜模块4的长边方向垂直的方向观察的情况的概略图。分离膜模块4具备的压力容器17处，容纳共计四个螺旋型的逆浸透膜元件18(18a、18b、18c、18d)，各中心管彼此被接头19(19a、19b、19c)连接，在分离膜模块4的长边方向上被串联地配置。

图2中，被处理水供给口5、浓缩水出口7、第1透过水出口6及第2透过水出口8设置于均位于分离膜模块4的长边方向上的两端的端板20及端板21，但它们的位置不限于该方式。

图1及图2中表示一例的水处理装置中，被处理水经由被处理水供给配管2被从被处理水供给口5向逆浸透膜元件18a供给。被逆浸透膜元件18a处理的浓缩水被向相邻的逆浸透膜元件18b、18c、18d按顺序供给，被处理后，最终被从浓缩水出口7排出。

本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法的特征在于，将上述步骤2及3重复多次，根据其结果，检测上述分离膜模块有无异常、异常的程度或异常的发生位置。

用于实现这样的本发明的一实施方式的分离膜模块的检查方法的水处理装置需要具备检测机构，前述检测机构根据上述各透过水的流量的变化和上述各透过水的水质的关系，检测上述分离膜模块有无异常、异常的程度或异常的发生位置。

作为根据从多次重复上述步骤2及3的结果所得到的、上述各透过水的流量的变化和上述各透过水的水质的关系检测上述分离膜模块有无异常、异常的程度或异常的发生位置的方法，不被特别限定。例如，列举基于将上述步骤2中变化的上述各透过水的流量的比、上述步骤3中测定的上述各透过水的水质的关系分别绘制成散布图来制作的水质概况的检测的方法。

即，本发明的一实施方式的水质概况的制作方法的特征在于，具备(1)向具有被处理水供给口、多个透过水出口的分离膜模块供给被处理水来得到透过水的步骤1、(2)使从上述多个透过水出口流出的各透过水的流量的比变化的步骤2、(3)上述步骤2之后测定上述各透过水的水质的步骤3、(4)将上述步骤2中变化了的上述各透过水的流量的比与根据上述步骤3测定的上述各透过水的水质的关系绘制成散布图的步骤4，将上述步骤2~4重复多次。

上述步骤2~4的重复次数不被特别限定，为了增加散布图的绘制数量，更高精度地检测分离膜模块有无异常、异常的程度或异常的发生位置，优选为尽可能多。

这里，为使各透过水的水质也不影响透过水量及回收率，上述步骤1~4中向分离膜模块供给的被处理水的流速及各透过水的流速的合计优选为恒定。

即，本发明的一实施方式的水质概况的制作方法优选为特征在于，具备(1)向具有被处理水供给口、多个透过水出口的分离膜模块以流速q1供给被处理水来得到透过水的步骤1、(2)维持上述流速q1及从上述多个透过口流出的各透过水的流速的合计q2的同时使上述各透过水的流量的比变化的步骤2、(3)上述步骤2后测定上述各透过水的水质的步骤3、(4)将上述步骤2中变化了的上述各透过水的流量的比和上述步骤3中测定的上述各透过水的水质的关系绘制成散布图的步骤4，将上述步骤2~4重复多次。

被处理水流速q1及各透过水的流量的合计q2优选地维持10%以内的变动，更优选为恒定。但是，被处理水流速q1及各透过水的流量的合计q2变化成10%以上的情况下，也能够通过修正流速的影响来制作本发明的一实施方式的水质概况。

图3是根据本发明的一实施方式的水质概况的制作方法的制作的水质概况的一例。图3(a)及图3(b)所示的水质概况均为，一个逆浸透膜元件被收纳于压力容器，且关于具有两个透过水出口的分离膜模块，分别地，横轴表示从第1透过水出口及第2透过水出口流出的各透过水(以下分别为“第1透过水”及“第2透过水”)的流量的比的变化，纵轴表示第1透过水及第2透过水各透过水的水质的变化。更具体地，横轴表示第1透过水及第2透过水占总流量的第1透过水的比率(%)，纵轴表示将作为透过水的水质的指标之一的盐分浓度分别对于第1透过水及第2透过水表示。

图3(a)所示的水质概况是关于不发生异常的所谓的正常状态的分离膜模块的水质概况。该例中，在压力容器及逆浸透膜元件的长边方向的两端以相向的形式设置有被处理水供给口及浓缩水出口。并且，在分离膜模块，分别地，在与被处理水供给口相同侧设置有第1透过水出口，在其相反侧设置有第2透过水出口。

因此，在分离膜模块的内部，被处理水供给口侧(上游侧)的被处理水的盐分浓度变得更低，与被处理水供给口相反的一侧(下游侧)的被处理水的盐分浓度变得更高。并且逆浸透膜元件的脱盐率为恒定值，所以若被处理水的盐分浓度变高，则透过水的盐分浓度也变高。结果，与第1透过水相比，第2透过水的盐分浓度变高。因此，若使第1透过水的比率增加，则第1透过水中更多地含有下游的透过水，所以第1透过水的盐分浓度缓慢上升。另一方面，第2透过水中并未更多地含有上游的透过水，所以第2透过水的盐分浓度也缓慢上升。

图3(b)所示的水质概况是关于在逆浸透膜元件的长边方向上的中央附近发生异常而被处理水向透过水侧局部漏出的分离膜模块的水质概况。该例中，也在压力容器及逆浸透膜元件的长边方向的两端以相向的形式设置被处理水供给口及浓缩水出口，在分离膜模块中，分别地，在与被处理水供给口相同的一侧设置有第1透过水出口，在其相反侧设置有第2透过水出口。

该例中，第1透过水及第2透过水的盐分浓度的绘制均不为缓慢上升的曲线，在漏出的被处理水被包含于第1透过水侧的情况的透过水比率、漏出的被处理水被包含于第2透过水侧的情况的透过水比率之间产生拐点。此外，不限于被处理水向透过水侧局部漏出，由于分离膜的劣化等而该处理性能恶化的情况下，也产生同样的拐点。

因此，根据本发明的一实施方式的水质概况的制作方法制作水质概况，观察分析水质概况表示的拐点等形状，由此，能够检测分离膜模块有无异常。进而，根据拐点的水质的变动幅度、散布图中表示的拐点的个数、或散布图的横轴的拐点的位置等，也能够检测分离膜模块的异常的程度、或包括异常发生的部位(是分离膜或是接头等)的异常的发生位置。

如图3(a)所示，预先制作关于不发生异常的所谓的正常状态的分离膜模块的水质概况，将其与在分离膜模块发生异常的情况的水质概况比较，由此能够以更高的精度检测分离膜模块的异常。两者的比较例如优选地着眼于最大值、积分值或微分值的悬殊程度。

此外，实施本发明的一实施方式的水质概况的制作方法时，为使透过水的水质的变化更显著，例如，也可以将在步骤1中被供给的被处理水的压力、流速或回收率等运转条件从通常运转时改变。例如，分离膜模块具备的逆浸透膜元件的制造商能够以与评价该逆浸透膜的性能的标准条件相同的条件运转，由此，能够以极高的精度检测异常的发生。

进而，为了在不受到被处理水的水质变动等的情况下以更高的精度检测分离膜模块的异常，作为被处理水，也优选使用成分已知且恒定的规范水。规范水中也可以添加浊质、微颗粒、盐类或荧光染料等检测或可视化变得容易的水质指标标记。作为水质指标标记，为使异常发生的情况的透过水的水质的变化更显著，优选为分离膜的阻止率高的指标标记。

此外，为了高精度地检测分离膜模块的异常，优选地，每一定期间，间隔地根据本发明的一实施方式的水质概况的制作方法继续水质概况的制作。

图4是表示用于实现本发明分离膜模块的检查方法的水处理装置的结构的其他例的概略流程图。如图4所例示，在分离膜模块4设置多个被处理水供给口，使从多个被处理水供给口供给的各被处理水的流量变化，由此，能够使分离膜模块内的被处理水的流动方向变化，能够制作各流动方向上的、多个水质概况。这样，通过比较以一个分离膜模块为对象制作的多个水质概况，能够以更高的精度检测异常的发生。

此外，将附着于分离膜表面的污垢、水垢等除去的药品洗涤、使聚乙二醇等阻止率提高剂附着于分离膜表面的阻止率提高处理、水垢防止剂或杀菌剂等药液注入条件改变、或逆浸透膜的更换等时，根据本发明的一实施方式的水质概况的制作方法将它们的前后的水质概况制作来比较，由此能够将该效果定量地评价。

将本发明用特定的方式地进行了详细的说明，但对于本领域技术人员而言，显然能够在不脱离本发明的意图和范围的情况下进行各种各样的改变及变形。另外，本申请是基于2018年10月3日申请的日本专利申请(日本特愿2018-188080)作出的，其全部内容通过援引被引用。

附图标记说明

1：高压泵

2：被处理水供给配管

3：压力计

4：分离膜模块

5：被处理水供给口

6：第1透过水出口

7：浓缩水出口

8：第2透过水出口

9：第1透过水配管

10：第1流量调整阀

11：第1流量计

12：第1水质计

13：第2透过水配管

14：第2流量调整阀

15：第2流量计

16：第2水质计

17：压力容器

18、18a、18b、18c、18d：逆浸透膜元件

19、19a、19b、19c：接头

20：端板

21：端板

22：第1被处理水供给配管

23：第1被处理水切换阀

24：第1被处理水压力计

25：第1被处理水供给口

26：第2被处理水供给配管

27：第2被处理水切换阀

28：第2被处理水压力计

29：第2被处理水供给口。