(57)【要約】【課題】分離膜エレメントの洗浄の頻度を減らすことができる分離膜モジュール及びそれを用いた分離膜システムを提供する。【解決手段】本開示の分離膜モジュール（１１）は、第１原液入口（１１ａ）、第１濃縮液出口（１１ｂ）及び透過液出口（１１ｃ）を有する容器（８）と、容器（８）の内部に配置された複数の分離膜エレメント（１３）と、を備え、複数の分離膜エレメント（１３）のそれぞれは、透過液出口（１１ｃ）に接続された集液管（６１）と、集液管（６１）に巻き付けられた分離膜（６２）とを有し、複数の分離膜エレメント（１３）が容器（８）の内部で並列に並べられている。【選択図】図１
2020093233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１原液入口、第１濃縮液出口及び透過液出口を有する容器と、
前記容器の内部に配置された複数の分離膜エレメントと、
を備え、
前記複数の分離膜エレメントのそれぞれは、前記透過液出口に接続された集液管と、前記集液管に巻き付けられた分離膜とを有し、
前記複数の分離膜エレメントが前記容器の内部で並列に並べられている、分離膜モジュール。
【請求項２】
原液は、前記第１原液入口を通じて前記容器に導入され、前記複数の分離膜エレメントのそれぞれを並列に流れたのち、前記第１濃縮液出口を通じて前記容器の外部に排出され、
透過液は、前記複数の分離膜エレメントの前記集液管及び前記透過液出口を通じて、前記容器の外部に排出される、請求項１に記載の分離膜モジュール。
【請求項３】
前記複数の分離膜エレメントのそれぞれは、スパイラル型の分離膜エレメントである、請求項１又は２に記載の分離膜モジュール。
【請求項４】
前記集液管が、共通の集合管に接続されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の分離膜モジュール。
【請求項５】
前記容器は、第２原液入口及び第２濃縮液出口をさらに有し、
前記容器の内部空間は、前記第１原液入口及び前記第２濃縮液出口が位置している第１側空間と、前記第２原液入口及び前記第１濃縮液出口が位置している第２側空間とに仕切られている、請求項１から４のいずれか１項に記載の分離膜モジュール。
【請求項６】
少なくとも１つの第１分離膜モジュールと、
前記第１分離膜モジュールから排出された濃縮液をろ過するように前記第１分離膜モジュールに直列に接続された少なくとも１つの第２分離膜モジュールと、
を備え、
前記第１分離膜モジュールが請求項１から５のいずれか１項に記載の分離膜モジュールである、分離膜システム。
【請求項７】
前記第２分離膜モジュールは、容器と、前記容器の内部に直列に配置された複数の分離膜エレメントと、を有する、請求項６に記載の分離膜システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１分離膜モジュールが複数の前記第１分離膜モジュールを含み、
複数の前記第１分離膜モジュールは並列に接続されている、請求項６又は７に記載の分離膜システム。
【請求項９】
前記第１分離膜モジュールが請求項５に記載の分離膜モジュールであり、
前記第１原液入口に接続された第１原液経路と、
前記第２原液入口に接続された第２原液経路と、
原液を前記第１原液経路に導く第１運転モードと、前記原液を前記第２原液経路に導く第２運転モードとを切り替える経路切替機構と、
を備えた、請求項６から８のいずれか１項に記載の分離膜システム。
【請求項１０】
前記第１分離膜モジュールが請求項５に記載の分離膜モジュールであり、
前記第１濃縮液出口に接続された第１濃縮液経路と、
前記第２濃縮液出口に接続された第２濃縮液経路と、
濃縮液を前記第１濃縮液経路に導く第１運転モードと、前記濃縮液を前記第２濃縮液経路に導く第２運転モードとを切り替える経路切替機構と、
を備えた、請求項６から９のいずれか１項に記載の分離膜システム。
【請求項１１】
前記第１分離膜モジュールにおける前記複数の分離膜エレメントの前記集液管のそれぞれの長手方向が重力方向に平行である、請求項６から１０のいずれか１項に記載の分離膜システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの第２分離膜モジュールが複数の前記第２分離膜モジュールを含み、
複数の前記第２分離膜モジュールは並列に接続されている、請求項６から１１のいずれか１項に記載の分離膜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、分離膜モジュール及び分離膜システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分離膜エレメントは、海水の淡水化、純水の製造、廃水処理、原油の採掘などの様々な分野で使用されている。分離膜エレメントは、例えば、集水管と、集水管に巻きつけられた分離膜とを備え、通常、圧力容器の内部に直列に配置されている。分離膜システムは、分離膜エレメント又は分離膜モジュールを備えたシステムである。
【０００３】
分離膜システムによって原水を処理するとき、有機物などの汚染物質が分離膜エレメントに堆積する。汚染物質が堆積すると原水流路の流路断面積が減少し、処理効率が低下する。そのため、分離膜エレメントに堆積した汚染物質を効率よく除去できることが望まれている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、圧力容器の内部に直列に配置された複数の分離膜エレメントを備えた分離膜モジュールが記載されている。特許文献１は、正方向フラッシングと逆方向フラッシングとを組み合わせて分離膜エレメントを洗浄することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０４１２６３号（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された分離膜モジュールにおいて、分離膜エレメントの洗浄の頻度を減らすことは、必ずしも容易ではない。そのため、分離膜エレメントの洗浄の頻度を減らすことができる分離膜モジュール及びそれを用いた分離膜システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
第１原液入口、第１濃縮液出口及び透過液出口を有する容器と、
前記容器の内部に配置された複数の分離膜エレメントと、
を備え、
前記複数の分離膜エレメントのそれぞれは、前記透過液出口に接続された集液管と、前記集液管に巻き付けられた分離膜とを有し、
前記複数の分離膜エレメントが前記容器の内部で並列に並べられている、分離膜モジュールを提供する。
【０００８】
別の側面において、本開示は、
少なくとも１つの第１分離膜モジュールと、
前記第１分離膜モジュールから排出された濃縮液をろ過するように前記第１分離膜モジュールに直列に接続された少なくとも１つの第２分離膜モジュールと、
を備え、
前記第１分離膜モジュールが上記の分離膜モジュールである、分離膜システムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の技術によれば、分離膜エレメントの洗浄の頻度を減らすことができる分離膜モジュール及びそれを用いた分離膜システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施形態１に係る分離膜システムの構成図である。
【図２】図２は、第１分離膜モジュールの斜視図である。
【図３】図３は、分離膜エレメントの展開斜視図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態２に係る分離膜システムの構成図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態３に係る分離膜システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
特許文献１に記載された分離膜モジュールによれば、圧力容器の内部の最も上流に配置された分離膜エレメントの汚染が最も早く進み、その水処理能力の低下も著しい。汚染が進行したとき、例えば、最も上流に配置された分離膜エレメントだけを交換することが考えられる。しかし、圧力容器の構造上、最も上流に配置された分離膜エレメントだけを交換することは困難である。分離膜エレメントを交換するためには運転を停止しなければならず、これにより、システムの稼働率が低下する。
【００１２】
分離膜エレメントの洗浄は、例えば、圧力容器の内部に分離膜エレメントが配置された状態で、圧力容器の内部に薬品を含む洗浄液を流すことによって行われる。このときの洗浄効率は、圧力容器の内部の分離膜エレメントの位置に依存する。つまり、複数の分離膜エレメントのうち、上流の分離膜エレメントの洗浄効率は高く、下流の分離膜エレメントの洗浄効率は低い。そのため、全ての分離膜エレメントを均一に洗浄することが困難であるとともに、最も汚染の進んだ分離膜エレメントに合わせて洗浄を行う必要がある。この問題を解決する方法として、分離膜エレメントを圧力容器から取り出し、分離膜エレメントを個別に洗浄する方法がある。ただし、この方法は多大な労力とコストがかかる。このような知見に基づいて、本発明者らは、本開示の分離膜モジュール及び分離膜システムを完成させるに至った。
【００１３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本開示の実施形態１に係る分離膜システム１００の構成を示している。図２は、分離膜システム１００に使用された第１分離膜モジュール１１の構成を示している。分離膜システム１００は、第１分離膜モジュール１１及び第２分離膜モジュール１２を備えている。第１分離膜モジュール１１から排出された濃縮水が第２分離膜モジュール１２でさらにろ過されるように、第１分離膜モジュール１１と第２分離膜モジュール１２とが直列に接続されている。
【００１５】
分離膜システム１００によって処理（ろ過）されるべき液体としては、水（原水）が挙げられる。本明細書では、簡単のため、液体の代表として「水」の用語を使用する。
【００１６】
第１分離膜モジュール１１は、容器８及び複数の分離膜エレメント１３を備えている。複数の分離膜エレメント１３は、容器８の内部に配置されている。容器８の内部において、複数の分離膜エレメント１３は並列に並べられている。容器８の内部において、原水は、複数の分離膜エレメント１３のいずれかを流れる。このような構成によれば、原水が接触する分離膜エレメント１３の端面の面積が増えるので、分離膜エレメント１３の端面における汚染物質の堆積は抑制される。そのため、洗浄が必要になるまでの時間又は分離膜エレメント１３の交換が必要になるまでの時間を稼ぐことができる。第１分離膜モジュール１１によって汚染物質が取り除かれるので、下流の第２分離膜モジュール１２への汚染物質の堆積が抑制される。つまり、分離膜システム１００における薬品を含む洗浄液による洗浄の頻度が低減する。第１分離膜モジュール１１の分離膜エレメント１３のみを交換することも容易である。
【００１７】
本実施形態によれば、複数の分離膜エレメント１３のそれぞれが分離膜システム１００において最も上流に位置している。言い換えれば、最も汚れやすい先頭の分離膜エレメント１３が容器８の中に集められている。このような構造によれば、洗浄時における汚染物質の排出性が良好であるとともに、逆方向洗浄などによる洗浄の効果を得やすい。最も汚れやすい複数の分離膜エレメント１３を並列に並べることによって、原水によって分離膜エレメント１３の各端面が顕著に汚れるまでの期間を伸ばすことができる。
【００１８】
容器８は、耐圧性を有する円筒状の容器である。容器８は、第１原水入口１１ａ、第１濃縮水出口１１ｂ及び透過水出口１１ｃを有する。原水は、第１原水入口１１ａを通じて、容器８の内部に導入される。濃縮水は、第１濃縮水出口１１ｂを通じて、容器８の外部に排出される。透過水は、透過水出口１１ｃを通じて、容器８の外部に排出される。本実施形態では、複数の透過水出口１１ｃが容器８に設けられている。ただし、透過水出口１１ｃが１つのみ容器８に設けられていてもよい。
【００１９】
容器８は、第２原水入口１１ｄ及び第２濃縮水出口１１ｅをさらに有する。原水は、第２原水入口１１ｄを通じて、容器８の内部に導入される。濃縮水は、第２濃縮水出口１１ｅを通じて、容器８の外部に排出される。容器８の内部空間は、第１側空間８ａと第２側空間８ｂとに仕切られている。第１側空間８ａは、第１原水入口１１ａ及び第２濃縮水出口１１ｅが位置している空間である。第２側空間８ｂは、第２原水入口１１ｄ及び第１濃縮水出口１１ｂが位置している空間である。このような構成によれば、第１分離膜モジュール１１の各分離膜エレメント１３に対して両方向から原水を流すことができる。分離膜エレメント１３の一方の端面に堆積した汚染物質によって水処理の効率が低下しても、原水を分離膜エレメント１３の他方の端面から導入することによって、汚染物質が堆積していない端面を水処理に使用できる。分離膜エレメント１３の両方の端面を使用することによって効率的に水処理を行うことができるとともに、洗浄が必要になるまでの時間又は分離膜エレメント１３の交換が必要になるまでの時間をさらに稼ぐことができる。
【００２０】
また、第１分離膜モジュール１１における原水の流れ方向を定期又は不定期に切り替えることによって、分離膜エレメント１３の第１側空間８ａに位置する端面に堆積した汚染物質は、第２側空間８ｂから第１側空間８ａに向かって原水を流すことによって除去されうる。分離膜エレメント１３の第２側空間８ｂに位置する端面に堆積した汚染物質は、第１側空間８ａから第２側空間８ｂに向かって原水を流すことによって除去されうる。つまり、逆方向洗浄によって、分離膜エレメント１３に堆積した汚染物質を取り除くことができる。その結果、薬品を含む洗浄液による洗浄の頻度をさらに減らすことができるとともに、分離膜エレメント１３の寿命も伸びる。分離膜エレメント１３の寿命が伸びると、分離膜エレメント１３の交換の頻度を下げることができるので経済的である。
【００２１】
さらに、原水の流れ方向の切り替えによって汚染物質を除去することが困難である場合、洗浄液によって分離膜エレメント１３を洗浄する。分離膜エレメント１３は容器８の内部に並列に配置されているため、分離膜エレメントが容器の内部に直列に配置された分離膜モジュールよりも、各分離膜エレメント１３に対して洗浄液を均一に流すことができる。さらに、第１分離膜モジュール１１の各分離膜エレメント１３に対して両方向から洗浄液を流すこともできる。この場合、高い洗浄効果を得ることができる。
【００２２】
第１側空間８ａと第２側空間８ｂとは、例えば、仕切り３０によって仕切られている。第１側空間８ａと第２側空間８ｂとの間の液体の往来を阻止できる限り、仕切り３０の構造及び材料は特に限定されない。一例において、仕切り３０は、ゴム材料で作られたシール部材でありうる。
【００２３】
第１分離膜モジュール１１における分離膜エレメント１３の数は特に限定されず、例えば、２〜７本である。図２に示すように、本実施形態では、円筒状の容器８の内部に７本の分離膜エレメント１３がハニカム状に配置されている。
【００２４】
図３は、分離膜エレメント１３を部分的に展開して示している。分離膜エレメント１３は、集水管６１、分離膜６２、原水スペーサ６３及び透過水スペーサ６４によって構成されている。詳細には、分離膜エレメント１３は、複数の分離膜６２、複数の原水スペーサ６３及び複数の透過水スペーサ６４によって構成されている。
【００２５】
複数の分離膜６２は、互いに重ね合わされ、袋状の構造を有するように３辺において封止され、集水管６１に巻きつけられている。袋状の構造の外部に位置するように、分離膜６２と分離膜６２との間に原水スペーサ６３が配置されている。原水スペーサ６３は、分離膜６２と分離膜６２との間に原水流路としての空間を確保している。袋状の構造の内部に位置するように、分離膜６２と分離膜６２との間に透過水スペーサ６４が配置されている。透過水スペーサ６４は、分離膜６２と分離膜６２との間に透過水流路としての空間を確保している。透過水流路が集水管６１に連通するように、袋状の構造の開口端が集水管６１に接続されている。
【００２６】
分離膜エレメント１３は、スパイラル型の分離膜エレメントでありうる。スパイラル型の分離膜エレメントの材料、構造、特性、製造方法などは良く知られている。そのため、最小限の設計変更にて、既存のスパイラル型の分離膜エレメントを分離膜モジュール１１に適用できる。
【００２７】
分離膜６２は、例えば、逆浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜又は精密濾過膜である。分離膜６２は、典型的には、逆浸透膜又はナノ濾過膜である。
【００２８】
集水管６１は、各分離膜６２を透過した透過水を集めて分離膜エレメント１３の外部に導く役割を担っている。集水管６１には、その長手方向に沿って複数の貫通孔６１ｈが所定間隔で設けられている。透過水は、これらの貫通孔６１ｈを通じて集水管６１の中に流入する。
【００２９】
図２に示すように、分離膜エレメント１３の各集水管６１は、共通の集合管６５に接続されている。集合管６５は、透過水経路２０に接続されている。このような構成によれば、分離膜モジュール１３で生成された透過水を効率的に集めることができる。集合管６５が容器８の内部に存在する場合、容器８は、透過水出口１１ｃを１つのみ有しうる。
【００３０】
本実施形態では、第１分離膜モジュール１１における複数の分離膜エレメント１３の集水管６１のそれぞれの長手方向が重力方向に平行である。分離膜エレメント１３に堆積した汚染物質が重力の影響で自然落下しやすいので、分離膜システム１００において洗浄運転を行ったときに高い洗浄効果が得られる。なお、「長手方向が重力方向に平行」とは、数学的に完全に平行であることを必ずしも意味しない。意図した効果が得られる範囲（例えば３度以下）において、集水管６１の長手方向が重力方向に対して傾いていてもよい。
【００３１】
第２分離膜モジュール１２は、容器９及び複数の分離膜エレメント２３を備えている。複数の分離膜エレメント２３は、容器９の内部に配置されている。容器９の内部において、複数の分離膜エレメント２３は直列に並べられている。このような構造を有する第２分離膜モジュール１２を第１分離膜モジュール１１と組み合わせて使用することによって、高い塩阻止率及び高い透過水量を達成できる。ただし、第２分離膜モジュールの構造は特に限定されない。例えば、既存の水処理システムにおける任意の分離膜モジュールを第２分離膜モジュール１２と捉えることができ、その上流に第１分離膜モジュール１１が配置されうる。このような構成によれば、大幅な設計変更を伴うことなく、既存の水処理システムに本実施形態の構成が採用されうる。
【００３２】
容器９は、耐圧性を有する円筒状の容器である。容器９は、原水入口１２ａ、濃縮水出口１２ｂ及び透過水出口１２ｃを有する。原水入口１２ａを通じて、第１分離膜モジュール１１から排出された濃縮水が原水として容器９の内部に導入される。濃縮水は、濃縮水出口１２ｂを通じて、容器９の外部に排出される。透過水は、透過水出口１２ｃを通じて、容器９の外部に排出される。
【００３３】
分離膜エレメント２３は、例えば、スパイラル型の分離膜エレメントである。分離膜エレメント２３の構造は、分離膜エレメント１３の構造と同一であってもよく、異なっていてもよい。分離膜エレメント１３に使用された分離膜の種類は、分離膜エレメント２３に使用された分離膜の種類と同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３４】
第２分離膜モジュール１２における分離膜エレメント２３の数は特に限定されず、例えば、１〜１０本である。
【００３５】
分離膜システム１００は、ブースターポンプ１５、第１原水経路１８及び第１濃縮水経路２１をさらに備えている。ブースターポンプ１５は、第１原水経路１８に配置されている。第１原水経路１８は、容器８の第１原水入口１１ａに接続されている。原水は、ブースターポンプ１５によって加圧され、第１原水経路１８を通じて容器８に導かれる。第１濃縮水経路２１は、容器８の第１濃縮水出口１１ｂに接続されている。濃縮水は、第１濃縮水経路２１を通じて、容器８の外部に排出される。
【００３６】
分離膜システム１００は、第２原水経路１９及び第２濃縮水経路２４をさらに備えている。第２原水経路１９は、容器８の第２原水入口１１ｄに接続されている。原水は、ブースターポンプ１５によって加圧され、第２原水経路１９を通じて容器８に導かれる。第２濃縮水経路２４は、容器８の第２濃縮水出口１１ｅに接続されている。濃縮水は、第２濃縮水経路２４を通じて、容器８の外部に排出される。
【００３７】
本実施形態において、第２原水経路１９は、第１原水経路１８から分岐している。第２濃縮水経路２４は、第１濃縮水経路２１に合流している。
【００３８】
分離膜システム１００は、経路切替機構１４をさらに備えている。経路切替機構１４は、第１運転モードと第２運転モードとを切り替えるように構成されている。第１運転モードは、第１原水入口１１ａに接続された第１原水経路１８に原水を導く運転モードである。第２運転モードは、第２原水入口１１ｄに接続された第２原水経路１９に原水を導く運転モードである。本実施形態において、経路切替機構１４は、第１原水経路１８と第２原水経路１９との接続部に設けられている。経路切替機構１４によれば、第１分離膜モジュール１１における原水又は洗浄液の流れ方向を任意のタイミングで容易に切り替えることができる。
【００３９】
分離膜システム１００は、経路切替機構２５をさらに備えている。経路切替機構２５は、第１運転モードと第２運転モードとを切り替えるように構成されている。第１運転モードは、第１濃縮水出口１１ｂに接続された第１濃縮水経路２１に濃縮水を導く運転モードである。第２運転モードは、第２濃縮水出口１１ｅに接続された第２濃縮水経路２４に濃縮水を導く運転モードである。本実施形態において、経路切替機構２５は、第１濃縮水経路２１と第２濃縮水経路２４との接続部に設けられている。経路切替機構２５によれば、第１分離膜モジュール１１における原水又は洗浄液の流れ方向を任意のタイミングで容易に切り替えることができる。
【００４０】
経路切替機構１４及び２５は、例えば、弁を含む。本実施形態において、経路切替機構１４及び２５は、それぞれ、三方弁である。経路切替機構１４及び２５は、複数の開閉弁によって構成されていてもよい。例えば、三方弁は２つの開閉弁で代用可能である。
【００４１】
分離膜システム１００は、経路２２をさらに備えている。経路２２は、経路切替機構２５と第２分離膜モジュール１２とを接続している。経路２２を通じて、第２分離膜モジュール１２へと第１分離膜モジュール１１から排出された濃縮水が原水として供給される。経路２２には、圧力を高めるためのブースターポンプ１７が設けられている。
【００４２】
分離膜システム１００は、タンク１６、透過水経路２０及び透過水経路２６をさらに備えている。タンク１６は、第１分離膜モジュール１１及び第２分離膜モジュール１２で生成された透過水を一時的に貯留する。透過水経路２０は、第１分離膜モジュール１１に接続されており、第１分離膜モジュール１１で生成された透過水をタンク１６に導く。透過水経路２０は、詳細には、容器８の透過水出口１１ｃとタンク１６とを接続している。透過水経路２６は、第２分離膜モジュール１２に接続されており、第２分離膜モジュール１２で生成された透過水をタンク１６に導く。透過水経路２６は、詳細には、容器９の透過水出口１２ｃとタンク１６とを接続している。
【００４３】
分離膜システム１００は、濃縮水経路２８をさらに備えている。濃縮水経路２８は、第２分離膜モジュール１２に接続されている。第２分離膜モジュール１２で生成された濃縮水は、濃縮水出口１２ｂを通じて、容器９の外部に排出される。濃縮水経路２８は、詳細には、容器９の濃縮水出口１２ｂに接続されている。
【００４４】
各経路には、必要に応じて、弁、センサなどの機器が配置されていてもよい。経路上には、原水、透過水、濃縮水などの液体を一時的に貯留可能なタンクが設けられていてもよい。
【００４５】
次に、分離膜システム１００の運転について説明する。
【００４６】
（第１運転モード）
本実施形態の第１運転モードについて説明する。第１運転モードにおいては、原水が第１原水経路１８に導かれ、濃縮水が第１濃縮水経路２１に導かれるように経路切替機構１４及び２５が操作される。原水は、第１原水経路１８及び第１原水入口１１ａを通じて容器８に導入される。原水は、第１側空間８ａにおいて複数の流れに分かれ、複数の分離膜エレメント１３のそれぞれを並列に流れ、ろ過される。これにより、各分離膜エレメント１３において濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水の複数の流れは、第２側空間８ｂにおいて合流する。濃縮された原水である濃縮水は、分離膜エレメント１３から排出されたのち、第１濃縮水出口１１ｂを通じて容器８の外部に排出される。透過水は、複数の分離膜エレメント１３の集水管６１及び透過水出口１１ｃを通じて容器８の外部に排出される。
【００４７】
濃縮水は、第１濃縮水経路２１を通じて容器８の外部に排出され、経路切替機構２５を通じて経路２２へ導入される。透過水は、透過水経路２０を通じてタンク１６に供給され、タンク１６に一時的に貯留される。
【００４８】
濃縮水は、ブースターポンプ１７によって加圧され、経路２２を通じて第２分離膜モジュール１２に供給される。第１分離膜モジュール１１の濃縮水である原水は、第２分離膜モジュール１２においてろ過される。第２分離膜モジュール１２において濃縮水と透過水とが生成される。透過水は、透過水経路２６を通じてタンク１６に供給される。濃縮水は、濃縮水経路２８を通じて所定の場所（例えば、原水のタンク）に導かれる。
【００４９】
（第２運転モード）
次に、本実施形態の第２運転モードについて説明する。第２運転モードにおいては、原水が第２原水経路１９に導かれ、濃縮水が第２濃縮水経路２４に導かれるように経路切替機構１４及び２５が操作される。原水は、第２原水経路１９及び第２原水入口１１ｄを通じて容器８に導入される。原水は、第２側空間８ｂにおいて複数の流れに分かれ、複数の分離膜エレメント１３のそれぞれを並列に流れ、ろ過される。これにより、各分離膜エレメント１３において濃縮水と透過水とが生成される。濃縮水の複数の流れは、第１側空間８ａにおいて合流する。濃縮水は、分離膜エレメント１３から排出されたのち、第２濃縮水出口１１ｅを通じて容器８の外部に排出される。透過水は、複数の分離膜エレメント１３の集水管６１及び透過水出口１１ｃを通じて容器８の外部に排出される。
【００５０】
濃縮水は、第２濃縮水経路２４を通じて容器８の外部に排出され、経路切替機構２５を通じて経路２２へ導入される。透過水は、透過水経路２０を通じてタンク１６に供給され、タンク１６に一時的に貯留される。
【００５１】
第１運転モードと第２運転モードとを定期的又は不定期に切り替えることによって、第１分離膜モジュール１１における原水の流れ方向を切り替えることができる。原水の流れ方向を切り替える逆方向洗浄によって、分離膜エレメント１３に堆積した汚染物質を取り除くことができる。その結果、薬品を含む洗浄液による洗浄の頻度をさらに減らすことができるとともに、分離膜エレメント１３の寿命も伸びる。分離膜エレメント１３の寿命が伸びると、分離膜エレメント１３の交換の頻度を下げることができるので経済的である。
【００５２】
第１分離膜モジュール１１における原水の流れ方向を反転させることができる一方、第２分離膜モジュール１２における原水の流れ方向は一定であってもよい。この場合、第２分離膜モジュール１２における原水の流れ方向を反転させるための構成を省略できる。
【００５３】
以下、他のいくつかの実施形態について説明する。実施形態１と他の実施形態とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
【００５４】
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る分離膜システム２００の構成を示している。分離膜システム２００は、複数の第１分離膜モジュール１１を備えている点で図１を参照して説明した分離膜システム１００と異なる。複数の第１分離膜モジュール１１は互いに並列に接続されている。原水は、複数の第１分離膜モジュール１１のいずれかを流れ、第２分離膜モジュール１３へと導かれる。このような構成によれば、原水が接触する分離膜エレメント１３の端面の面積がさらに増えるので、洗浄が必要になるまでの時間又は分離膜エレメント１３の交換が必要になるまでの時間をさらに稼ぐことができる。複数の第１分離膜モジュール１１によって汚染物質が取り除かれるので、下流の第２分離膜モジュール１２への汚染物質の堆積がさらに抑制される。つまり、分離膜システム２００における薬品を含む洗浄液による洗浄の頻度がさらに低減する。
【００５５】
分離膜システム２００は、２つの第１分離膜モジュール１１を備えている。ただし、第１分離膜モジュール１１の数は特に限定されず、分離膜システム２００の処理能力に応じて決定される。
【００５６】
本実施形態において、第１原水経路１８は、分岐し、複数の第１原水入口１１ａのそれぞれに接続されている。第２原水経路１９は、分岐し、複数の第２原水入口１１ｄのそれぞれに接続されている。第１濃縮水経路２１は、分岐し、複数の第１濃縮水出口１１ｂのそれぞれに接続されている。第２濃縮水経路２４は、分岐し、複数の第２濃縮水出口１１ｅのそれぞれに接続されている。透過水経路２０は、分岐し、複数の透過水出口１１ｃのそれぞれに接続されている。経路切替機構１４及び２５を操作することによって、第１運転モードと第２運転モードとのいずれかのモードでの運転を実施できる。
【００５７】
本実施形態によれば、複数の第１分離膜モジュール１１から選ばれる一方の第１分離膜モジュール１１での水処理を停止したとしても、他方の第１分離膜モジュール１１における水処理を継続できる。例えば、分離膜システム２００の運転を継続しつつ、一方の第１分離膜モジュール１１の分離膜エレメント１３の交換又は洗浄を行うことも可能である。そのため、本実施形態によれば、高いシステム稼働率を達成できる。
【００５８】
（実施形態３）
図５は、実施形態３に係る分離膜システム３００の構成を示している。分離膜システム３００は、複数の第２分離膜モジュール１２を備えている点で図４を参照して説明した分離膜システム２００と異なる。複数の第２分離膜モジュール１２は互いに並列に接続されている。原水は、複数の第１分離膜モジュール１１のいずれかを流れる。複数の第１分離膜モジュール１１から排出された濃縮水は、原水として、複数の第２分離膜モジュール１２のいずれかを流れる。本実施形態によれば、実施形態１及び実施形態２で説明した効果が得られることに加え、水処理能力を向上させることができる。
【００５９】
分離膜システム３００は、２つの第２分離膜モジュール１２を備えている。ただし、第２分離膜モジュール１２の数は特に限定されず、分離膜システム３００の処理能力に応じて決定される。
【００６０】
本実施形態において、経路２２は、分岐し、複数の原水入口１２ａのそれぞれに接続されている。透過水経路２６は、分岐し、複数の透過水出口１２ｃのそれぞれに接続されている。
【００６１】
本実施形態においても、経路切替機構１４及び２５を操作することによって、第１運転モードと第２運転モードとのいずれかのモードでの運転を実施できる。
【００６２】
本実施形態によれば、複数の第２分離膜モジュール１２から選ばれる一方の第２分離膜モジュール１２での水処理を停止したとしても、他方の第２分離膜モジュール１２における水処理を継続できる。例えば、分離膜システム３００の運転を継続しつつ、一方の第２分離膜モジュール１２の分離膜エレメント２３の交換又は洗浄を行うことも可能である。そのため、本実施形態によれば、高いシステム稼働率を達成できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示の分離膜システムは、海水の淡水化、純水の製造、廃水処理、原油の採掘などの様々な用途に使用されうる。
【符号の説明】
【００６４】
８，９  容器
８ａ  第１側空間
８ｂ  第２側空間
１１  第１分離膜モジュール
１１ａ  第１原水入口
１１ｂ  第１濃縮水出口
１１ｃ，１２ｃ  透過水出口
１１ｄ  第２原水入口
１１ｅ  第２濃縮水出口
１２  第２分離膜モジュール
１２ａ  原水入口
１２ｂ  濃縮水出口
１３，２３  分離膜エレメント
１４，２５  経路切替機構
１５，１７  ブースターポンプ
１６  タンク
１８  第１原水経路
１９  第２原水経路
２０，２６  透過水経路
２１  第１濃縮水経路
２２  経路
２４  第２濃縮水経路
２８  濃縮水経路
３０  仕切り
６１  集水管
６１ｈ  貫通孔
６２  分離膜
６３  原水スペーサ
６４  透過水スペーサ
６５  集合管
１００，２００，３００  分離膜システム
【図１】
2020093233.tif 000003
【図２】
2020093233.tif 000004
【図３】
2020093233.tif 000005
【図４】
2020093233.tif 000006
【図５】
2020093233.tif 000007