(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および両端部側から原液を供給し、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を前記逆浸透膜分離システムに供給することを特徴とするスパイラル型膜エレメントによる前処理システム。
【請求項２】
逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ一端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および他端部側から原液を供給し、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を前記逆浸透膜分離システムに供給することを特徴とするスパイラル型膜エレメントによる前処理システム。
【請求項３】
逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ両端部の全面が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側から原液を供給し、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を前記逆浸透膜分離システムに供給することを特徴とするスパイラル型膜エレメントによる前処理システム。
【請求項４】
逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および両端部側から原液を供給し、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を前記逆浸透膜分離システムに供給することを特徴とするスパイラル型膜エレメントによる前処理方法。
【請求項５】
逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ一端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および他端部側から原液を供給し、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を前記逆浸透膜分離システムに供給することを特徴とするスパイラル型膜エレメントによる前処理方法。
【請求項６】
逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ両端部の全面が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側から原液を供給し、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を前記逆浸透膜分離システムに供給することを特徴とするスパイラル型膜エレメントによる前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパイラル型膜エレメントを用いて逆浸透膜分離システムのための前処理を行う前処理システムおよび前処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水淡水化処理や超純水等の製造に逆浸透膜（ＲＯ膜）分離システムが用いられている。この逆浸透膜分離システムの前処理としては、主として凝集、沈殿および砂濾過が行われている。また、近年、逆浸透膜分離システムの前処理として膜分離技術が適用されつつある。このような前処理には、主として中空糸膜エレメントが用いられる。
【０００３】
図７は従来の水処理システムの一例を示す図である。図７の水処理システムは、中空糸膜エレメント８０を用いた前処理システム２００および逆浸透膜エレメント２０１を用いた逆浸透膜分離システム２１０からなる。
【０００４】
配管２０５を通して与えられる河川水等の原水は、ポンプ２０２により中空糸膜エレメント８０に供給される。中空糸膜エレメント８０は、原水を透過水および濃縮水に分離する。中空糸膜エレメント８０により得られた透過水は、前処理水として配管２０６を通して貯槽２０３に供給される。一方、中空糸膜エレメント８０により得られた濃縮水は配管２１１を通してポンプ２０２の上流側に戻される。
【０００５】
貯槽２０３の前処理水は、配管２０７を通してポンプ２０４に与えられ、ポンプ２０４により逆浸透膜エレメント２０１に供給される。逆浸透膜エレメント２０１は、前処理水を透過水および濃縮水に分離する。逆浸透膜エレメント２０１により得られた透過水は、処理水として配管２０９を通して系外に供給される。逆浸透膜エレメント２０１により得られた濃縮水は、配管２０８を通してポンプ２０４の上流側に戻される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の前処理システム２００に用いられる中空糸膜エレメント８０は、単位体積当たりの膜面積（体積効率）を多く取れるという利点を有している。しかしながら、中空糸膜エレメント８０は、膜が折れやすく、膜が折れると、原水が透過水に混ざり、分離性能が低下するという欠点を有している。
【０００７】
前処理システム２００の中空糸膜エレメント８０に膜折れが生じると、逆浸透膜分離システム２１０に供給する前処理水の水質が悪化するという問題が起こる。
【０００８】
また、中空糸膜エレメント８０は高い回収率で運転することができないので、原水を供給するポンプ２０２に大きいものが必要となり、システムコストが非常に大きくなる。
【０００９】
本発明の目的は、低コストでかつ高い信頼性で逆浸透膜分離システムのための前処理を行うことが可能な前処理システムおよび前処理方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理システムは、逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および両端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００１１】
本発明に係る前処理システムにおいては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００１２】
特に、本発明の前処理システムで用いられるスパイラル型膜エレメントにおいては、外周面および両端面が外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメントの外周部側および両端部側から供給し、全量濾過を行うことができる。したがって、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理システムのコストが低減される。
【００１３】
また、原液が膜エレメントの外周部側および両端部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周部および両端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および両端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および両端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。その結果、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００１４】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメントの構造によれば、全量濾過により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、膜エレメントと圧力容器との間の空隙部において流体の滞留が生じない。したがって、有機物を含有する流体の前処理を行った場合でも、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００１５】
さらに、膜エレメントの外周部側および両端部から原液が供給され、膜エレメントに全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外装材も不要であるので、スパイラル型膜エレメントの部品コストおよび製造コストが低減される。それにより、前処理システムのコストも低減される。
【００１６】
第２の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理システムは、逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ一端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および他端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００１７】
本発明に係る前処理システムにおいては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００１８】
特に、本発明の前処理システムで用いられるスパイラル型膜エレメントにおいては、外周面および一端面が外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメントの外周部側および一端部側から供給し、全量濾過を行うことができる。したがって、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理システムのコストが低減される。
【００１９】
また、原液が膜エレメントの外周部側および一端部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周部および一端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および一端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および一端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。その結果、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００２０】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された端部側に原液を供給するスペースが不要となるので、膜エレメントを収納する圧力容器を小型化することができる。また、圧力容器の原液入口の側に膜エレメントの封止された端部を配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００２１】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメントの構造においても、全量濾過により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００２２】
また、膜エレメントの全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外装材も不要であるので、スパイラル型膜エレメントの部品コストおよび製造コストが低減され、前処理システムのコストも低減される。
【００２３】
第３の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理システムは、逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ両端部の全面が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００２４】
本発明に係る前処理システムにおいては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００２５】
特に、本発明の前処理システムで用いられるスパイラル型膜エレメントにおいては、外周面が外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメントの外周部側から供給し、全量濾過を行うことができる。したがって、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理システムのコストが低減される。
【００２６】
また、原液が膜エレメントの外周部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。その結果、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００２７】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された両端部側に原液を供給するスペースが不要となるので、膜エレメントを収納する圧力容器を小型化することができる。また、圧力容器の原液入口の側に膜エレメントの封止された両端部の一方を配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００２８】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメントの構造においても、全量濾過により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００２９】
さらに、膜エレメントの全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外装材も不要であるので、スパイラル型膜エレメントの部品コストおよび製造コストが低減され、前処理システムのコストも低減される。
【００３０】
第４の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理方法は、逆浸透膜分離システムのための前処理方法において、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および両端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００３１】
本発明に係る前処理方法においては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００３２】
また、原液が膜エレメントの外周部側および両端部側から供給され、全量濾過が行われるので、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理のコストが低減される。
【００３３】
さらに、汚染物質が膜エレメントの外周部および両端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および両端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および両端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。それにより、長時間にわたって前処理水の水質の低下を防止することができる。
【００３４】
また、上述のような濾過形態のために膜エレメントの外周部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００３５】
また、膜エレメントに全方向から圧力が加わるので、膜エレメントの変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメントのコストが低減され、前処理のコストも低減される。
【００３６】
第５の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理方法は、逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ一端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および他端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００３７】
本発明に係る前処理方法においては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００３８】
また、原液が膜エレメントの外周部側および一端部側から供給され、全量濾過が行われるので、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理のコストが低減される。
【００３９】
さらに、汚染物質が膜エレメントの外周部および一端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および一端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および一端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。それにより、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００４０】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された端部側に原液を供給するスペースが不要となるので、小型の圧力容器を使用することができる。また、膜エレメントの封止された端部を圧力容器の原液入口側に配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００４１】
また、全量濾過により膜エレメントの外周部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００４２】
さらに、膜エレメントに全方向から圧力が加わるので、膜エレメントの変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメントのコストが低減され、前処理のコストも低減される。
【００４３】
第６の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理方法は、逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ両端部の全面が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００４４】
本発明に係る前処理方法においては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００４５】
また、原液が膜エレメントの外周部側から供給され、全量濾過が行われるので、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理のコストが低減される。
【００４６】
さらに、汚染物質が膜エレメントの外周部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。それにより、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００４７】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された両端部側に原液を供給するためのスペースが不要となるので、小型の圧力容器を使用することができる。また、膜エレメントの封止された両端部の一方を圧力容器の原液入口の側に配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００４８】
また、全量濾過により膜エレメントの外周部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００４９】
さらに、膜エレメントに全方向から圧力が加わるので、膜エレメントの変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメントのコストが低減され、前処理のコストも低減される。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例における水処理システムを示す図である。
【００５１】
図１の水処理システムは、スパイラル型膜エレメント１を用いた前処理システム１００および逆浸透膜エレメント１０１を用いた逆浸透膜分離システム１１０からなる。
【００５２】
配管１０５を通して与えられる河川水等の原水が、ポンプ１０２によりスパイラル型膜エレメント１に供給される。スパイラル型膜エレメント１は、全量濾過により透過水を導出する。スパイラル型膜エレメント１により得られた透過水は、前処理水として配管１０６を通して貯槽１０３に供給される。
【００５３】
貯槽１０３の前処理水は、配管１０７を通してポンプ１０４に与えられ、ポンプ１０４により逆浸透膜エレメント１０１に供給される。逆浸透膜エレメント１０１は、前処理水を透過水および濃縮水に分離する。逆浸透膜エレメント１０１により得られた透過水は、配管１０９を通して処理水として系外に供給される。逆浸透膜エレメント１０１により得られた濃縮水は、配管１０８を介してポンプ１０４の上流側へ戻される。
【００５４】
図２は図１の前処理システムに用いられるスパイラル型膜エレメントの一部切欠き斜視図である。また、図３は図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の一例を示す横断面図であり、図４は図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の他の例を示す横断面図である。
【００５５】
図２に示すスパイラル型膜エレメント１は、有孔中空管からなる集水管２の外周面にそれぞれ独立した複数の封筒状膜３または連続した複数の封筒状膜３を巻回することにより構成されるスパイラル状膜要素１ａを含む。封筒状膜３の間には、封筒状膜３どうしが密着して膜面積が狭くなることを防止するため、および原水の流路を形成するために原水スペーサ（原液流路材）４が挿入されている。また、スパイラル状膜要素１ａの外周面は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等のプラスチック、金属、ゴムまたは繊維等により形成されるネットからなる外周部流路材５で覆われている。
【００５６】
図３および図４に示すように、封筒状膜３は、透過水スペーサ（透過液流路材）６の両面に２枚の分離膜７を重ね合わせて３辺を接着することにより形成され、その封筒状膜３の開口部が集水管２の外周面に取り付けられている。分離膜７としては、１０ｋｇｆ／ｃｍ2 以下で運転される低圧逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等が用いられる。
【００５７】
図３の例では、複数の封筒状膜３がそれぞれ独立した分離膜７により形成される。図４の例では、複数の封筒状膜３が連続した分離膜７を折り畳むことにより形成される。
【００５８】
原水スペーサ４の厚みが０．５ｍｍよりも大きいと、原水中の汚染物質を膜エレメント１の少なくとも外周部で捕捉しにくくなる。一方、原水スペーサ４の厚みが０．１ｍｍよりも小さいと、封筒状膜３どうしが接触しやすくなり、膜面積が小さくなる。したがって、原水スペーサ４の厚みは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、外周部流路材５の厚みが３０ｍｍよりも大きいと、膜エレメント１を収納する圧力容器に対する膜エレメント１の容積効率が小さくなる。一方、外周部流路材５の厚みが０．６ｍｍよりも小さいと、透過水の逆流洗浄時に膜エレメント１の少なくとも外周部に付着した汚染物質を系外に排出するための原水の流速が小さくなる。したがって、外周部流路材５の厚みは０．６ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６０】
図５は図２のスパイラル型膜エレメントの運転方法の一例を示す断面図である。図５に示すように、圧力容器（耐圧容器）１０は、筒形ケース１１および１対の端板１２ａ，１２ｂにより構成される。一方の端板１２ａには原水入口１３が形成され、他方の端板１２ｂには原水出口１５が形成されている。また、他方の端板１２ｂの中央部には透過水出口１４が設けられている。
【００６１】
スパイラル型膜エレメント１が筒型ケース１１内に収納され、筒状ケース１１の両方の開口端がそれぞれ端板１２ａ，１２ｂで封止される。集水管２の一方の端部は端板１２ｂの透過水出口１４に嵌合され、他方の端部にはエンドキャップ１６が装着される。端板１２ｂの原水出口１５には、配管１７およびバルブ１８が接続される。
【００６２】
スパイラル型膜エレメント１の運転時には、原水５１を圧力容器１０の原水入口１３から圧力容器１０の内部に導入する。原水５１は、スパイラル型膜エレメント１の少なくとも外周部側から原水スペーサ４に沿って封筒状膜３間に浸入する。図５の例では、原水５１がスパイラル型膜エレメント１の外周部側および両端部側から封筒状膜３間に浸入する。分離膜７を透過した透過水が透過水スペーサ６に沿って集水管２の内部に流れ込む。それにより、圧力容器１０の透過水出口１４から透過水５２が取り出される。このようにして、全量濾過が行われる。
【００６３】
この場合、濁質物質等の汚染物質は膜エレメント１の少なくとも外周部（図５の例では外周部および両端部）で捕捉されるほど原水スペーサ４の厚さが薄いため、膜エレメント１の少なくとも外周部に汚染物質によるケーク層が形成される。膜エレメント１の少なくとも外周部ではケーク層によるケーク濾過が行われ、膜エレメント１の内部では分離膜７による膜濾過が行われる。
【００６４】
なお、バルブ１８を開いて原水出口１５から一部原水を取り出してもよい。この場合、膜エレメント１の外周部で原水の流れを形成することができる。それにより、原水中の汚染物質の沈降を抑制しつつ汚染物質の一部を圧力容器１０の外部に排出することができる。
【００６５】
一定時間濾過を行った後、透過側から透過水による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、集水管２から逆濾過された透過水が原水スペーサ４に沿って少なくとも外周部に向かって流れる。それにより、膜エレメント１の少なくとも外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。このとき、原水入口１３から原水を供給しつつバルブ１８を開放すると、剥離した汚染物質が系外に排出される。その結果、透過流束が逆流洗浄前と比較して格段に回復する。
【００６６】
図１の前処理システム１００で用いられるスパイラル型膜エレメント１においては、膜折れが生じにくいので、逆浸透膜分離システム１１０に常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００６７】
また、上記のスパイラル型膜エレメント１では、全量濾過により高回収率で運転が行われるので、原水を供給するポンプに大きなものを用いる必要がない。それにより、前処理システム１００のコストが低減される。
【００６８】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメント１においては、前述のような濾過形態により膜エレメント１と圧力容器１０との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が発生せず、高い信頼性が得られる。これにより、逆浸透膜分システム１１０に供給する前処理水の水質を長期間にわたって維持することが可能となる。
【００６９】
また、膜エレメント１に全方向から圧力が加わるので、膜エレメント１の変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメント１の部品コストおよび製造コストが低減され、前処理システム１００のコストも低減される。
【００７０】
図６は図１の前処理システム１００に用いられるスパイラル型膜エレメントの他の例を示す正面図である。図６では、外周部流路材の図示が省略されている。
【００７１】
図６（ａ）のスパイラル型膜エレメント１においては、スパイラル状膜要素１ａの両端部が樹脂層１９で封止されている。図６（ｂ）のスパイラル型膜エレメント１においては、スパイラル状膜要素１ａの一端部が樹脂層１９で封止されている。
【００７２】
図６（ａ），（ｂ）のスパイラル型膜エレメント１では、製造時の作業工程が増加するが、膜エレメント１の両端部または一端部に原水を供給するスペースが不要となる。したがって、圧力容器を小型化することができ、圧力容器内に膜エレメント１を収納してなるスパイラル型膜モジュールを小型化することができる。
【００７３】
また、膜エレメント１の樹脂層１９で封止された端部を圧力容器の原水入口の側に配置することにより、原水導入時に原水の動圧により膜エレメント１の端面に汚れが付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における水処理システムを示す図である。
【図２】図１の前処理システムに用いられるスパイラル型膜エレメントの一部切欠き斜視図である。
【図３】図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の一例を示す横断面図である。
【図４】図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の他の例を示す横断面図である。
【図５】図２のスパイラル型膜エレメントの運転方法の一例を示す断面図である。
【図６】図１の前処理システムに用いられるスパイラル型膜エレメントの他の例を示す正面図である。
【図７】従来の水処理システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  スパイラル型膜エレメント
１ａ  スパイラル状膜要素
２  集水管
３  封筒状膜
４  原水スペーサ
５  外周部流路材
６  透過水スペーサ
７  分離膜
１０  圧力容器
１３  原水入口
１４  透過水出口
５１  原水
５２  透過水
１００  前処理システム
１０１  逆浸透膜エレメント
１１０  逆浸透膜分離システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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