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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-26
(45)【発行日】2023-01-10
(54)【発明の名称】膜分離装置
(51)【国際特許分類】
C02F 1/44 20230101AFI20221227BHJP
B01D 65/02 20060101ALI20221227BHJP
B01D 61/12 20060101ALI20221227BHJP
【ＦＩ】
C02F1/44 A
B01D65/02 530
B01D61/12
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018209115
(22)【出願日】2018-11-06
(65)【公開番号】P2020075210
(43)【公開日】2020-05-21
【審査請求日】2021-08-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000175272
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100145713
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 竜太
(72)【発明者】
【氏名】中 祥彦
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 隼人
(72)【発明者】
【氏名】平尾 匡章
【審査官】柴田 昌弘
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２７９４６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１４１６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６２－１９４４９５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００７－２６０４８３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０２Ｆ １／４４
Ｂ０１Ｄ ５３／２６
Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２
Ｂ０１Ｄ ２４／００－３７／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
給水を含む供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、供給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する供給水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、
前記透過水の流量を測定する第１流量測定手段と、
前記濃縮水の流量を測定する第２流量測定手段と、
前記透過水の流量と前記濃縮水の流量とから回収率を算出する回収率算出部と、
前記逆浸透膜モジュールのフラッシング工程を終了させる制御を行うフラッシング制御部と、
前記給水の積算通水量を算出する積算通水量算出部及び／又は前記第２流量測定手段によって、排水としての前記濃縮水の積算排水量を算出する積算排水量算出部と、を備え、
前記フラッシング制御部は、フラッシング時の前記積算通水量又は前記積算排水量が、前記回収率に基づいて算出される所定量に達した場合にフラッシング工程を終了させる、膜分離装置。
【請求項2】
前記フラッシング制御部は、フラッシング時の前記積算通水量又は前記積算排水量が、フラッシング時の前記回収率に加えて、給水時の前記回収率に基づいて算出される所定量に達した場合に、フラッシング工程を終了させる、請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項3】
前記フラッシング制御部は、給水時の前記回収率に対するフラッシング時の前記回収率の比が小さいほど、又は給水時の前記回収率からフラッシング時の前記回収率を引いた差分が大きいほど、前記所定量を小さくする、請求項２に記載の膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、膜分離装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体の製造工程、電子部品や医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜分離処理することにより製造される。
【0003】
逆浸透膜モジュールを用いた逆浸透膜分離処理により、純水を製造するに伴い、逆浸透膜モジュールに対して、懸濁物質、フミン質、タンパク質等の汚染物質が付着していくため、定期的に又は不定期で、逆浸透膜モジュールを洗浄する必要が発生する。このような逆浸透膜モジュールの洗浄は、一般にフラッシングと呼ばれる。
【0004】
例えば、特許文献１は、供給水の浸透圧を調整した後、フラッシング運転を実行する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－０６４５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来は一律、一定時間ないし一定水量の洗浄水を流した後に、フラッシングを終えていたが、例えば、フラッシング時の回収率が低くなる場合等、条件によってはフラッシング洗浄用水の節水が可能なケースも考えられる。
【0007】
本発明は、ＲＯ膜モジュールのフラッシング時における節水効果が高い膜分離装置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】
本発明は、給水を含む供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、供給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する供給水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、前記透過水の流量を測定する第１流量測定手段と、前記濃縮水の流量を測定する第２流量測定手段と、前記透過水の流量と前記濃縮水の流量とから回収率を算出する回収率算出部と、前記逆浸透膜モジュールのフラッシング工程を終了させる制御を行うフラッシング制御部と、前記給水の積算通水量を算出する積算通水量算出部及び／又は前記第２流量測定手段によって、排水としての前記濃縮水の積算排水量を算出する積算排水量算出部と、を備え、前記フラッシング制御部は、フラッシング時の前記積算通水量又は前記積算排水量が、前記回収率に基づいて算出される所定量に達した場合にフラッシング工程を終了させる、膜分離装置に関する。
【0010】
また、前記フラッシング制御部は、フラッシング時の前記積算通水量又は前記積算排水量が、フラッシング時の前記回収率に加えて、給水時の前記回収率に基づいて算出される所定量に達した場合に、フラッシング工程を終了させることが好ましい。
【0011】
また、前記フラッシング制御部は、給水時の前記回収率に対するフラッシング時の前記回収率の比が小さいほど、又は給水時の前記回収率からフラッシング時の前記回収率を引いた差分が大きいほど、前記所定量を小さくすることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ＲＯ膜モジュールのフラッシング時における節水効果が高い膜分離装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態に係る膜分離装置の全体構成図である。
【図2】本発明の実施形態で用いられる流量調整ユニットに係る圧力と流量の関係を示す図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係る膜分離装置に含まれる制御部の機能ブロック図である。
【図4】本発明の実施形態におけるフラッシング時回収率とフラッシングに必要な水量との関係を示すグラフの例である。
【図5】本発明の第１の実施形態に係る膜分離装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第２の実施形態に係る膜分離装置に含まれる制御部の機能ブロック図である。
【図7】本発明の第２の実施形態に係る膜分離装置の動作を示すフローチャートである。
【図8】本発明の第３の実施形態に係る膜分離装置に含まれる制御部の機能ブロック図である。
【図9】本発明の実施形態におけるフラッシング時回収率に対する給水時回収率の比と、フラッシングに必要な水量との関係を示すグラフの例である。
【図10】本発明の第３の実施形態に係る膜分離装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
〔１ 第１実施形態〕
〔１．１ 膜分離装置の構成〕
本発明の第１の実施形態に係る膜分離装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る膜分離装置１の全体構成図である。本実施形態に係る膜分離装置１は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。
〔１．１ 膜分離装置の構成〕
本発明の第１の実施形態に係る膜分離装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る膜分離装置１の全体構成図である。本実施形態に係る膜分離装置１は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。
【0015】
図１に示すように、本実施形態に係る膜分離装置１は、加圧ポンプ２と、加圧側インバータ３と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール４と、流量調整ユニット５と、排水流量調整手段としての排水流量調整弁７（比例制御弁）と、給水ポンプ１２と、給水側インバータ１３と、給水圧力調整手段としての給水圧力調整弁１４（比例制御弁）と、第１流量検出手段としての流量センサＦＭ１と、第２流量検出手段としての流量センサＦＭ２と、制御部３０と、を備える。なお、制御部３０と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。
【0016】
また、膜分離装置１は、給水ラインＬ１と、供給水ラインＬ２と、透過水ラインＬ３と、第１濃縮水ラインＬ４１と、第２濃縮水ラインＬ４２とを備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【0017】
給水ラインＬ１は、給水Ｗ１を、加圧ポンプ２まで供給するラインである。給水ラインＬ１の上流側の端部は、給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。給水ラインＬ１には、上流側に給水ポンプ１２が設けられている。
【0018】
給水ポンプ１２は、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１を吸入し、加圧ポンプ２へ向けて圧送（吐出）する装置である。給水ポンプ１２には、給水側インバータ１３から周波数が変換された駆動電力が供給される。給水ポンプ１２は、供給（入力）された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
【0019】
給水側インバータ１３は、給水ポンプ１２に周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。給水側インバータ１３は、制御部３０と電気的に接続されている。給水側インバータ１３には、制御部３０から指令信号が入力される。給水側インバータ１３は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を給水ポンプ１２に出力する。本実施形態においては、制御部３０は、給水ポンプ１２が給水Ｗ１を所定の一定圧力値で吐出するように、給水側インバータ１３を制御する。
【0020】
給水圧力調整弁１４は、実質的に無段階で開度を調整することにより、加圧ポンプ２に供給される給水Ｗ１の圧力を調整する比例弁である。給水圧力調整弁１４は、制御部３０と電気的に接続されており、制御部３０からの制御により開度が調整される。
【0021】
供給水ラインＬ２は、給水Ｗ１を、供給水Ｗ２としてＲＯ膜モジュール４に供給するラインである。供給水ラインＬ２の上流側の端部は、加圧ポンプ２に接続されている。供給水ラインＬ２の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール４の一次側入口ポートに接続されている。供給水ラインＬ２には、上流側から下流側に向けて順に、加圧ポンプ２、ＲＯ膜モジュール４が設けられている。
【0022】
加圧ポンプ２は、供給水ラインＬ２に設けられる。加圧ポンプ２は、供給水ラインＬ２において、給水Ｗ１を吸入し、供給水Ｗ２として、ＲＯ膜モジュール４へ向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ２には、加圧側インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ２は、供給（入力）された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
【0023】
加圧側インバータ３は、加圧ポンプ２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。加圧側インバータ３は、制御部３０と電気的に接続されている。加圧側インバータ３には、制御部３０から指令信号が入力される。加圧側インバータ３は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ２に出力する。
【0024】
ＲＯ膜モジュール４は、加圧ポンプ２から吐出された供給水Ｗ２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ３と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ４１とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール４は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュール４は、これらＲＯ膜エレメントにより供給水Ｗ２を膜分離処理し、透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４１を製造する。
【0025】
透過水ラインＬ３は、ＲＯ膜モジュール４で分離された透過水Ｗ３を送出するラインである。透過水ラインＬ３の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール４の二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ３には、流量センサＦＭ１が設けられる。
【0026】
流量センサＦＭ１は、透過水ラインＬ３を流通する透過水Ｗ３の流量を検出流量値として検出する機器である。流量センサＦＭ１は、透過水ラインＬ３に接続されている。流量センサＦＭ１は、制御部３０と電気的に接続されている。流量センサＦＭ１で検出された透過水Ｗ３の検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。流量センサＦＭ１として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車（不図示）を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
【0027】
第１濃縮水ラインＬ４１は、ＲＯ膜モジュール４で分離された濃縮水Ｗ４１を送出するラインである。第１濃縮水ラインＬ４１の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール４の一次側出口ポートに接続されている。また、第１濃縮水ラインＬ４１の下流側は、流量調整ユニット５の一次側に接続されている。
【0028】
また、第２濃縮水ラインＬ４２は、流量調整ユニット５で流量が調整された濃縮水Ｗ４２を送出するラインである。第２濃縮水ラインＬ４２の上流側の端部は、流量調整ユニット５の二次側に接続されている。また、第２濃縮水ラインＬ４２には、排水流量調整手段としての排水流量調整弁７と流量センサＦＭ２とが、この順で設けられる。
【0029】
なお、以降では、第１濃縮水ラインＬ４１と第２濃縮水ラインＬ４２とをまとめて、「濃縮水ラインＬ４」と総称することがある。また、濃縮水Ｗ４１と濃縮水Ｗ４２とをまとめて、「濃縮水Ｗ４」と総称することがある。
【0030】
流量調整ユニット５は、当該流量調整ユニット５における差圧によらず、実質的に定流量の濃縮水を流通させる定流量要素と、当該流量調整ユニット５における差圧に実質的に比例して濃縮水の流量が高くなる比例要素とを備える。流量調整ユニット５における差圧は、具体的には、第１濃縮水ラインＬ４１の水圧と第２濃縮水ラインＬ４２の水圧との差圧である。定流量要素は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持し、例えば水ガバナの名称で呼ばれるものを用いてもよい。また、比例要素としては、例えばオリフィスの名称で呼ばれるものを用いてもよく、オリフィスから流れる濃縮水Ｗ４の流量が、当該流量調整ユニット５における差圧に比例する。
【0031】
図２は、ＲＯ膜モジュール４の入口圧力と、流量調整ユニット５を流れる濃縮水の流量との関係の例を示すグラフである。流量調整ユニット５は、定流量要素を備えることから、入口圧力が発生すると、流量調整ユニット５を流れる濃縮水の流量は一気にＡ点まで上昇する。すなわち近似的には、入口圧力の発生と同時にＡ点の高さの流量が流量調整ユニット５に流れる。同時に、流量調整ユニット５は比例要素を備えることから、以降、入口圧力が上昇するに従い、流量調整ユニット５を流れる濃縮水の流量は、一次関数的に上昇する。
【0032】
なお、流量調整ユニット５において、定流量要素と比例要素とは一体的に構成されていてもよく、別体として構成されていてもよい。一体的に構成されている場合には、例えば、比例要素の流れ方向が、流量調整ユニット５の長軸方向と一致し、定流量要素の流れ方向が流量調整ユニット５の長軸方向に直交するように構成してもよい。あるいは、比例要素の流れ方向が流量調整ユニット５の長軸方向に直交し、定流量要素の流れ方向が流量調整ユニット５の長軸方向と一致するように構成してもよい。あるいは、定流量要素の流れ方向と比例要素の流れ方向が、共に流量調整ユニット５の長軸方向と一致するように構成してもよい。
【0033】
排水流量調整弁７は、第２濃縮水ラインＬ４２から装置外へ排出する濃縮排水としての濃縮水Ｗ４２の排水流量を調整可能な弁である。排水流量調整弁７は、制御部３０と電気的に接続されている。排水流量調整弁７の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４～２０ｍＡ）を排水流量調整弁７に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ４２の排水流量を調整することができる。
【0034】
流量センサＦＭ２は、排水流量調整弁７によって調整された後に第２濃縮水ラインＬ４２から装置外へ排出される濃縮排水としての濃縮水Ｗ４２の流量を検出流量値として検出する機器である。流量センサＦＭ２は、第２濃縮水ラインＬ４２に接続されている。流量センサＦＭ２は、制御部３０と電気的に接続されている。流量センサＦＭ２で検出された濃縮水Ｗ４２の検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。流量センサＦＭ２として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車（不図示）を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
【0035】
〔１．２ 制御部の機能ブロック〕
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
【0036】
ＣＰＵは膜分離装置１を全体的に制御するプロセッサである。該ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された各種プログラムを、バスを介して読み出し、該各種プログラムに従って膜分離装置１の全体を制御することで、図３の機能ブロック図に示すように、回収率算出部３０１、積算通水量算出部３０２、フラッシング制御部３０３の機能を実現するように構成される。
【0037】
回収率算出部３０１は、流量センサＦＭ１によって測定される透過水Ｗ３の流量値と流量センサＦＭ２によって測定される濃縮水Ｗ４２の流量値とから、膜分離装置１における回収率を算出する。とりわけ、回収率算出部３０１は、膜分離装置１の給水時及びフラッシング時の双方において、回収率を算出する。
【0038】
積算通水量算出部３０２は、膜分離装置１のフラッシング時における、ＲＯ膜モジュール４への供給水Ｗ２の積算通水量を算出する。より詳細には、積算通水量算出部３０２は、膜分離装置１でのフラッシング開始指令をトリガとして、これ以降に流量センサＦＭ１によって測定される透過水Ｗ３の流量値と、流量センサＦＭ２によって測定される濃縮水Ｗ４２の流量値とから、ＲＯ膜モジュール４への供給水Ｗ２の積算通水量を算出する。
【0039】
フラッシング制御部３０３は、膜分離装置１のフラッシング時において、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて、フラッシング工程を終了させる。とりわけ、本実施形態においては、フラッシング制御部３０３は、積算通水量算出部３０２によって算出されるフラッシング時における積算通水量が、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて算出されるフラッシングに必要な水量（第１の所定量）に達した場合に、フラッシング工程を終了させる。
【0040】
図４は、回収率算出部３０１によって算出される回収率と、フラッシングに必要な水量との関係を示す。従来、透過水量が少なく濃縮排水量が多くなることで回収率が低くなるほど、フラッシング効果が高くなることが知られている。具体的には、ＲＯ膜モジュール４の一次側入口から二次側に透過する水量よりも、一次側入口からＲＯ膜を透過せず一次側出口に流れる水量の割合が多くなると共に、ＲＯ膜表面での流速が速くなり、膜の表面に付いた汚れを剥離させる度合いが高くなることにより、フラッシング効果が高くなる。すなわち、回収率が低くなる程、所定のフラッシング効果を奏するために必要な水量は少なくて済む。このため、回収率が高くなるに伴い、フラッシングに必要な水量は単調増加する。図４のグラフにおいて、フラッシング時回収率ａよりもフラッシング時回収率ｂの方が高い場合、フラッシング時回収率ａの場合にフラッシングに必要な水量Ｑａよりも、フラッシング時回収率ｂの場合にフラッシングに必要な水量Ｑｂの方が高くなる。なお、図４のグラフにおいては、回収率とフラッシングに必要な水量との関係は線形となっているが、これには限定されない。
【0041】
本実施形態に係る膜分離装置１においては、図４に例示されるフラッシング時回収率とフラッシングに必要な水量との関係を理論的に導き出し、フラッシング制御部３０３は、この関係に基づいて、第１の所定量を算出してもよい。あるいは、膜分離装置１において、経験則に基づいて予めフラッシング時回収率とフラッシングに必要な水量との関係を導き出し、フラッシング制御部３０３は、この関係に基づいて、第１の所定量を算出してもよい。
【0042】
〔１．３ 膜分離装置の動作〕
図５は、膜分離装置１の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、フラッシング制御部３０３は、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率に基づいて、第１の所定量を算出する。
ステップＳ２において、積算通水量算出部３０２は、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量を算出する。
図５は、膜分離装置１の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、フラッシング制御部３０３は、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率に基づいて、第１の所定量を算出する。
ステップＳ２において、積算通水量算出部３０２は、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量を算出する。
【0043】
ステップＳ３において、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量が第１の所定値以上である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４に移行する。ＲＯ膜モジュール４への積算通水量が第１の所定値未満である場合（Ｓ３：ＮＯ）には、処理はステップＳ１に戻る。
【0044】
ステップＳ４において、フラッシング制御部３０３はフラッシング工程を終了し、一連の処理を終了する。
【0045】
〔１．４ 第１実施形態の効果〕
上述した第１実施形態に係る膜分離装置１によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
第１実施形態に係る膜分離装置１は、透過水Ｗ３の流量と濃縮水Ｗ４の流量とから回収率を算出する回収率算出部３０１と、フラッシング時の回収率に基づいてフラッシング工程を終了させるフラッシング制御部３０３とを備える。
これにより、膜表面での濃縮度の低下が速い場合、すなわち、ＲＯ膜モジュール４の一次側入口から二次側に透過する水量よりも、一次側入口からＲＯ膜を透過せず一次側出口に流れる水量の割合が多くなる場合に、ＲＯ膜表面での流速が速くなり、膜の表面に付いた汚れを剥離させる度合いが高くなる。このことにより、所定のフラッシング効果を奏するために必要な水量が少なくて済むため、節水効果が高いフラッシングを実行することが可能となる。
上述した第１実施形態に係る膜分離装置１によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
第１実施形態に係る膜分離装置１は、透過水Ｗ３の流量と濃縮水Ｗ４の流量とから回収率を算出する回収率算出部３０１と、フラッシング時の回収率に基づいてフラッシング工程を終了させるフラッシング制御部３０３とを備える。
これにより、膜表面での濃縮度の低下が速い場合、すなわち、ＲＯ膜モジュール４の一次側入口から二次側に透過する水量よりも、一次側入口からＲＯ膜を透過せず一次側出口に流れる水量の割合が多くなる場合に、ＲＯ膜表面での流速が速くなり、膜の表面に付いた汚れを剥離させる度合いが高くなる。このことにより、所定のフラッシング効果を奏するために必要な水量が少なくて済むため、節水効果が高いフラッシングを実行することが可能となる。
【0046】
また、膜分離装置１は、供給水Ｗ２の積算通水量を算出する積算通水量算出部３０２を更に備え、フラッシング制御部３０３は、フラッシング時の積算通水量が、フラッシング時の回収率に基づいて算出される所定量に達した場合に、フラッシング工程を終了させる。
フラッシング時の回収率に応じて、フラッシング時の必要水量を決定することにより、節水効果が高いフラッシングを実行することが可能となる。
フラッシング時の回収率に応じて、フラッシング時の必要水量を決定することにより、節水効果が高いフラッシングを実行することが可能となる。
【0047】
〔２ 第２実施形態〕
〔２．１ 膜分離装置の構成〕
本発明の第２の実施形態に係る膜分離装置１Ａの全体構成は、第１の実施形態に係る膜分離装置１と基本的に同一であるため、その図示と説明を省略する。第２の実施形態に係る膜分離装置１Ａに備わる制御部３０Ａが、第１の実施形態に係る膜分離装置１に備わる制御部３０とは異なる機能ブロックを有する点で、第２の実施形態に係る膜分離装置１Ａは、第１の実施形態に係る膜分離装置１とは異なる。
〔２．１ 膜分離装置の構成〕
本発明の第２の実施形態に係る膜分離装置１Ａの全体構成は、第１の実施形態に係る膜分離装置１と基本的に同一であるため、その図示と説明を省略する。第２の実施形態に係る膜分離装置１Ａに備わる制御部３０Ａが、第１の実施形態に係る膜分離装置１に備わる制御部３０とは異なる機能ブロックを有する点で、第２の実施形態に係る膜分離装置１Ａは、第１の実施形態に係る膜分離装置１とは異なる。
【0048】
〔２．２ 制御部の機能ブロック〕
図６は、制御部３０Ａの機能ブロック図である。制御部３０Ａは、制御部３０とは異なり、積算通水量算出部３０２を有さず、その代わりに、積算排水量算出部３０４を有する。また、制御部３０Ａは、フラッシング制御部３０３の代わりにフラッシング制御部３０３Ａを有する。
図６は、制御部３０Ａの機能ブロック図である。制御部３０Ａは、制御部３０とは異なり、積算通水量算出部３０２を有さず、その代わりに、積算排水量算出部３０４を有する。また、制御部３０Ａは、フラッシング制御部３０３の代わりにフラッシング制御部３０３Ａを有する。
【0049】
積算排水量算出部３０４は、膜分離装置１Ａのフラッシング時における、第２濃縮水ラインＬ４２からの濃縮排水としての濃縮水Ｗ４２の積算排水量を算出する。より詳細には、積算排水量算出部３０４は、膜分離装置１Ａでのフラッシング開始指令をトリガとして、これ以降に流量センサＦＭ２によって測定される濃縮水Ｗ４２の流量値から、第２濃縮水ラインＬ４２からの濃縮排水としての濃縮水Ｗ４２の積算排水量を算出する。
【0050】
フラッシング制御部３０３Ａは、膜分離装置１Ａのフラッシング時において、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて、フラッシング工程を終了させる。とりわけ、フラッシング制御部３０３Ａは、積算排水量算出部３０４によって算出されるフラッシング時における積算排水量が、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて算出されるフラッシングに必要な水量（第２の所定量）に達した場合に、フラッシングを終了させる。
【0051】
〔２．３ 膜分離装置の動作〕
図７は、膜分離装置１Ａの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１において、フラッシング制御部３０３Ａは、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率に基づいて、第２の所定量を算出する。
ステップＳ１２において、積算排水量算出部３０４は、第２濃縮水ラインＬ４２からの積算排水量を算出する。
図７は、膜分離装置１Ａの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１において、フラッシング制御部３０３Ａは、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率に基づいて、第２の所定量を算出する。
ステップＳ１２において、積算排水量算出部３０４は、第２濃縮水ラインＬ４２からの積算排水量を算出する。
【0052】
ステップＳ１３において、第２濃縮水ラインＬ４２からの積算排水量が第２の所定値以上である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１４に移行する。第２濃縮水ラインＬ４２からの積算排水量が第２の所定値未満である場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、処理はステップＳ１１に戻る。
【0053】
ステップＳ１４において、フラッシング制御部３０３Ａはフラッシング工程を終了し、一連の処理を終了する。
【0054】
〔２．４ 第２実施形態の効果〕
上述した第２実施形態に係る膜分離装置１Ａによれば、第１実施形態に係る膜分離装置１と同様の効果が得られる。
上述した第２実施形態に係る膜分離装置１Ａによれば、第１実施形態に係る膜分離装置１と同様の効果が得られる。
【0055】
また、膜分離装置１Ａは、濃縮水Ｗ４の積算排水量を算出する積算排水量算出部３０４を更に備え、フラッシング制御部３０３は、フラッシング時の積算排水量が、フラッシング時の回収率に基づいて算出される所定量に達した場合に、フラッシング工程を終了させる。
フラッシング時の回収率に応じて、フラッシング時の必要水量を決定することにより、節水効果が高いフラッシングを実行することが可能となる。
フラッシング時の回収率に応じて、フラッシング時の必要水量を決定することにより、節水効果が高いフラッシングを実行することが可能となる。
【0056】
〔３ 第３実施形態〕
〔３．１ 膜分離装置の構成〕
本発明の第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂの全体構成は、第１の実施形態に係る膜分離装置１と基本的に同一であるため、その図示と説明を省略する。第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂに備わる制御部３０Ｂが、第１の実施形態に係る膜分離装置１に備わる制御部３０とは異なる機能ブロックを有する点で、第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂは、第１の実施形態に係る膜分離装置１とは異なる。
〔３．１ 膜分離装置の構成〕
本発明の第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂの全体構成は、第１の実施形態に係る膜分離装置１と基本的に同一であるため、その図示と説明を省略する。第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂに備わる制御部３０Ｂが、第１の実施形態に係る膜分離装置１に備わる制御部３０とは異なる機能ブロックを有する点で、第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂは、第１の実施形態に係る膜分離装置１とは異なる。
【0057】
〔３．２ 制御部の機能ブロック〕
図８は、制御部３０Ｂの機能ブロック図である。制御部３０Ｂは、制御部３０とは異なり、フラッシング制御部３０３の代わりにフラッシング制御部３０３Ｂを有する。
図８は、制御部３０Ｂの機能ブロック図である。制御部３０Ｂは、制御部３０とは異なり、フラッシング制御部３０３の代わりにフラッシング制御部３０３Ｂを有する。
【0058】
フラッシング制御部３０３は、膜分離装置１のフラッシング時において、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて、フラッシング工程を終了させる。とりわけ、本実施形態においては、フラッシング制御部３０３は、積算通水量算出部３０２によって算出されるフラッシング時における積算通水量が、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて算出されるフラッシングに必要な水量（第１の所定量）に達した場合に、フラッシング工程を終了させる。
【0059】
フラッシング制御部３０３Ｂは、膜分離装置１Ｂのフラッシング時において、回収率算出部３０１によって算出された回収率に基づいて、フラッシング工程を終了させる。とりわけ、フラッシング制御部３０３Ｂは、積算通水量算出部３０２によって算出されるフラッシング時における積算通水量が、回収率算出部３０１によって算出された、フラッシング時の回収率と給水時の回収率と基づいて算出されるフラッシングに必要な水量（第３の所定量）に達した場合に、フラッシングを終了させる。
【0060】
図９は、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率と給水時の回収率との比と、フラッシングに必要な水量との関係を示す。濃縮水の濃縮倍率は、以下の式（１）で計算される。
濃縮倍率＝１／（１－回収率／１００） （１）
そのため、フラッシング時の回収率と給水時の回収率にギャップがあるほど、濃縮度合いの差が大きくなり、フラッシング効果が高くなることが知られている。すなわち、フラッシング時の回収率が給水時の回収率に比較して小さいほど、所定のフラッシング効果を奏するために必要な水量は少なくて済む。このため、給水時の回収率に対するフラッシング時の回収率の比が大きくなるに従い、フラッシングに必要な水量は単調増加する。図９のグラフにおいて、フラッシング時回収率／給水時回収率の比ａよりもフラッシング時回収率／給水時回収率の比ｂの方が高い場合、フラッシング時回収率／給水時回収率の比ａの場合にフラッシングに必要な水量Ｑａよりも、フラッシング時回収率／給水時回収率の比ｂの場合にフラッシングに必要な水量Ｑｂの方が高くなる。なお、図９のグラフにおいては、フラッシング時回収率／給水時回収率の比とフラッシングに必要な水量との関係は線形となっているが、これには限定されない。
濃縮倍率＝１／（１－回収率／１００） （１）
そのため、フラッシング時の回収率と給水時の回収率にギャップがあるほど、濃縮度合いの差が大きくなり、フラッシング効果が高くなることが知られている。すなわち、フラッシング時の回収率が給水時の回収率に比較して小さいほど、所定のフラッシング効果を奏するために必要な水量は少なくて済む。このため、給水時の回収率に対するフラッシング時の回収率の比が大きくなるに従い、フラッシングに必要な水量は単調増加する。図９のグラフにおいて、フラッシング時回収率／給水時回収率の比ａよりもフラッシング時回収率／給水時回収率の比ｂの方が高い場合、フラッシング時回収率／給水時回収率の比ａの場合にフラッシングに必要な水量Ｑａよりも、フラッシング時回収率／給水時回収率の比ｂの場合にフラッシングに必要な水量Ｑｂの方が高くなる。なお、図９のグラフにおいては、フラッシング時回収率／給水時回収率の比とフラッシングに必要な水量との関係は線形となっているが、これには限定されない。
【0061】
本実施形態に係る膜分離装置１Ｂにおいては、図９に例示されるフラッシング時回収率／給水時回収率の比とフラッシングに必要な水量との関係を理論的に導き出し、フラッシング制御部３０３Ｂは、この関係に基づいて、第３の所定量を算出してもよい。あるいは、膜分離装置１Ｂにおいて、経験則に基づいて予めフラッシング時回収率／給水時回収率の比とフラッシングに必要な水量との関係を導き出し、フラッシング制御部３０３Ｂは、この関係に基づいて、第３の所定量を算出してもよい。
【0062】
〔２．３ 膜分離装置の動作〕
図１０は、膜分離装置１Ｂの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２１において、フラッシング制御部３０３Ｂは、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率と給水時の回収率とに基づいて、第３の所定量を算出する。
ステップＳ２２において、積算通水量算出部３０２は、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量を算出する。
図１０は、膜分離装置１Ｂの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２１において、フラッシング制御部３０３Ｂは、回収率算出部３０１によって算出されるフラッシング時の回収率と給水時の回収率とに基づいて、第３の所定量を算出する。
ステップＳ２２において、積算通水量算出部３０２は、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量を算出する。
【0063】
ステップＳ２３において、積算通水量が第３の所定値以上である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２４に移行する。積算通水量が第３の所定値未満である場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、処理はステップＳ２１に戻る。
【0064】
ステップＳ２４において、フラッシング制御部３０３Ｂはフラッシング工程を終了し、一連の処理を終了する。
【0065】
〔３．４ 第３実施形態の効果〕
上述した第３実施形態に係る膜分離装置１Ｂによれば、第１実施形態に係る膜分離装置１及び第２の実施形態に係る膜分離装置１Ｂと同様の効果が得られる。
上述した第３実施形態に係る膜分離装置１Ｂによれば、第１実施形態に係る膜分離装置１及び第２の実施形態に係る膜分離装置１Ｂと同様の効果が得られる。
【0066】
また、第３実施形態に係る膜分離装置１Ｂにおいては、フラッシング制御部３０３Ｂは、フラッシング時の回収率に加えて、給水時の回収率に基づいてフラッシング工程を終了させる。更に、フラッシング制御部３０３Ｂは、給水時の回収率に対するフラッシング時の回収率の比が小さいほど、第３の所定量を小さくする。
これにより、フラッシング効率の高低に応じて、節水効果の点で最適なフラッシングを実行することが可能となる。
これにより、フラッシング効率の高低に応じて、節水効果の点で最適なフラッシングを実行することが可能となる。
【0067】
〔４ 変形例〕
膜分離装置１～１Ｂにおいて電気伝導度を計測することにより濃縮度を把握し、回収率算出部３０１は、この濃縮度に基づいて回収率を算出してもよい。
また、膜分離装置１～１Ｂにおいて、給水Ｗ１又は供給水Ｗ２等の水温に基づいて、フラッシングに必要な水量やフラッシングの時間を調整してもよい。
また、膜分離装置１～１Ｂにおいて、ＲＯ膜モジュール４の下部からエアを供給して、中空糸膜の束を揺動させるバブリング工程を実行することにより、更に節水効果を高めてもよい。
膜分離装置１～１Ｂにおいて電気伝導度を計測することにより濃縮度を把握し、回収率算出部３０１は、この濃縮度に基づいて回収率を算出してもよい。
また、膜分離装置１～１Ｂにおいて、給水Ｗ１又は供給水Ｗ２等の水温に基づいて、フラッシングに必要な水量やフラッシングの時間を調整してもよい。
また、膜分離装置１～１Ｂにおいて、ＲＯ膜モジュール４の下部からエアを供給して、中空糸膜の束を揺動させるバブリング工程を実行することにより、更に節水効果を高めてもよい。
【0068】
更に、第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂにおいて、フラッシング制御部３０３Ｂは、フラッシング時回収率／給水時回収率の比に基づいてフラッシングに必要な水量を導き出していたが、フラッシング時回収率と給水時回収率との差に基づいてフラッシングに必要な水量を導き出してもよい。
また、第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂにおいて、フラッシング制御部３０３Ｂは、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量と第３の所定量との比較に基づいてフラッシング工程を終了させていたが、第２濃縮水ラインＬ４２からの積算排水量と第３の所定量との比較に基づいてフラッシング工程を終了させてもよい。
また、第３の実施形態に係る膜分離装置１Ｂにおいて、フラッシング制御部３０３Ｂは、ＲＯ膜モジュール４への積算通水量と第３の所定量との比較に基づいてフラッシング工程を終了させていたが、第２濃縮水ラインＬ４２からの積算排水量と第３の所定量との比較に基づいてフラッシング工程を終了させてもよい。
【符号の説明】
【0069】
１，１Ａ，１Ｂ 膜分離装置
２ 加圧ポンプ
３ 加圧側インバータ（インバータ）
４ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
５ 流量調整ユニット
７ 排水流量調整弁
１２ 給水ポンプ
１３ 給水側インバータ（インバータ）
１４ 給水圧力調整弁
ＦＭ１，ＦＭ２ 流量センサ（流量検出手段）
Ｌ１ 給水ライン
Ｌ２ 供給水ライン
Ｌ３ 透過水ライン
Ｌ４ 濃縮水ライン
Ｌ４１ 第１濃縮水ライン
Ｌ４２ 第２濃縮水ライン
２ 加圧ポンプ
３ 加圧側インバータ（インバータ）
４ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
５ 流量調整ユニット
７ 排水流量調整弁
１２ 給水ポンプ
１３ 給水側インバータ（インバータ）
１４ 給水圧力調整弁
ＦＭ１，ＦＭ２ 流量センサ（流量検出手段）
Ｌ１ 給水ライン
Ｌ２ 供給水ライン
Ｌ３ 透過水ライン
Ｌ４ 濃縮水ライン
Ｌ４１ 第１濃縮水ライン
Ｌ４２ 第２濃縮水ライン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】