(57)【要約】【課題】工業用水などスパイラル型膜エレメントにとって濁度の高い原水を前処理なしで供給しても、濁質が蓄積し難く、長期間に亘り安定な通水処理が可能なスパイラル型膜エレメント、逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜装置を提供すること。【解決手段】透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を原水スペーサーと共に巻回してなるスパイラル型膜エレメントであって、該原水スペーサーは、原水スペーサーを構成する線材の平均交点数が、原水スペーサー１ｍ２当たり５００以上、１０，０００未満である。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を原水スペーサーと共に巻回してなるスパイラル型膜エレメントであって、該原水スペーサーは、原水スペーサーを構成する線材の平均交点数が、原水スペーサー１ｍ２当たり５００以上、１０，０００未満であることを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項２】
前記原水スペーサーの厚さが、０．４ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスパイラル型膜エレメントを備えることを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項４】
請求項３の逆浸透膜モジュールを備えることを特徴とする逆浸透膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業用水などスパイラル型膜エレメントにとって濁度の高い原水であっても、前処理することなく、長期間に亘り安定な通水処理が可能なスパイラル型膜エレメント、逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海水の淡水化や、超純水、各種製造プロセス用水を得る方法として、逆浸透膜（ＲＯ膜）やナノ濾過膜（ＮＦ膜）を透過膜とするスパイラル型膜エレメントを用い、原水中からイオン成分や低分子成分を分離する方法が知られている。図５に例示されるように、従来から使用されているスパイラル型膜エレメントの一例は、透過水スペーサー５２の両面に逆浸透膜５１を重ね合わせて３辺を接着することにより袋状膜５３を形成し、該袋状膜５３の開口部を透過水集水管５４に取り付け、網状の原水スペーサー５５と共に、透過水集水管５４の外周面にスパイラル状に巻回することにより構成されている。そして、原水５６はスパイラル型膜エレメント５０の一方の端面側５ａから供給され、原水スペーサー５５に沿って流れ、スパイラル型膜エレメント５０の他方の端面側５ｂから濃縮水５８として排出される。原水５６は原水スペーサー５５に沿って流れる過程で、逆浸透膜５１を透過して透過水５７となり、この透過水５７は透過水スペーサー５２に沿って透過水集水管５４の内部に流れ込み、透過水集水管５４の端部から排出される。このように、巻回された袋状膜５３間に配設される原水スペーサー５５により原水経路が形成されることになる。
【０００３】
このような逆浸透膜スパイラル型エレメントを用いて海水の淡水化や、超純水、各種製造プロセス用水を得る場合、通常、原水の濁質などを除去する目的で前処理が行われている。この前処理を行うのは、逆浸透膜スパイラル型エレメントの原水スペーサーの厚みは、原水流路を確保しつつできる限り原水と逆浸透膜との接触面積を大きくとるため通常１ｍｍ以下と薄く、濁質が原水流路にある原水スペーサーに蓄積され、原水流路を閉塞し易い構造となっており、このため、予め原水中の濁質を除去して濁質蓄積による通水差圧の上昇や透過水量、透過水質の低下を回避し、長期間に亘り安定な運転を行うためである。このような除濁目的で用いられる前処理装置は、例えば、凝集沈殿処理、濾過処理及び膜処理などの各装置を含むものであり、これらの設置は、設置コストや運転コストを上昇させると共に、大きな設置面積を必要とするなどの問題を有していた。このため、従来例のような薄い原水スペーサーで原水流路を確保でき、従来と同等程度の脱塩率を維持できると共に、濁質が蓄積しない構造の原水スペーサーが開発されれば、工業用水や水道水が前処理なしで供給でき、システムの簡略化、設置面積の低減、低コスト化が可能となり、産業上の利用価値は極めて高いものとなる。
【０００４】
一方、スパイラル型膜エレメントの濁質による原水流路の閉塞を防止するため、従来の格子の網目状原水スペーサーの構造を改善した種々の提案がなされている。特開昭６４−４７４０４号公報には、波板形であって該波形が蛇行する形状の原水スペーサーを用いるスパイラル型膜エレメントが開示されている。この蛇行波形形状の原水スペーサーは成型が困難であると共に、スパイラル状に巻回する際、流路が潰れる可能性が大であり、実用的ではない。
【０００５】
特開平９−２９９７７０号公報には、第１の線材と第２の線材が互いに交差するように格子状に形成されてなり、第１の線材又は第２の線材が透過水集水管の長手方向と平行になるように原水スペーサーを配置する構造のものが開示されている。この構造の原水スペーサーによれば、原水が透過水集水管の長手方向と平行な方向にほぼ直線状に流れるため、圧力損失が低く、且つ原水の線速が大きくなり、原水中の濁質が蓄積し難くなる反面、集水管の長手方向に直角な方向に存在する線材が原水の流路を遮るため、当該線材や線材の交点部分に濁質が蓄積してしまい、やはり原水流路の閉塞を起こしてしまう。
【０００６】
特開平１０−１５６１５２号公報には、図６に示すように、原水の流入側Ｘから流出側Ｙに向かってジグザグ状に延在する線材よりなり、線材は対面する分離膜のうち一方の分離膜６０の膜面に沿って延在する第１の線材６１と、他方の分離膜の膜面に沿って延在する第２の線材６２とからなり、隣り合う第１の線材同士間、及び隣り合う第２の線材同士間には、それぞれ、原水の流入側から流出側までの分離膜の膜面に沿って連続して延在する原水流路が形成されており、該第１の線材と第２の線材とは一部６１ｂ、６２ａが重なると共に、この重なった箇所において結合する構造の原水スペーサーが開示されている。この構造の原水スペーサーによれば、従来の格子の網目状の原水スペーサーに比べて濁質による原水流路の閉塞は抑制されるものの、図６における第１の線材６１のコーナー部Ｃ付近における原水の淀みは、例え第２の線材６２の突出部Ｂにおける高流速の流れの影響を受けたとしても解消することはできない。このため、長期間の使用においては濁質の蓄積がやはり起ってしまう。
【０００７】
特開平９−２９９９４７号公報には、原水スペーサーとして、厚さ２ｍｍ以上、５ｍｍ以下の合成樹脂のネットを用いるスパイラル型膜エレメントが記載され、原水スペーサーを厚くすることで、濁質の蓄積を防止している。しかし、原水スペーサーを厚くするだけでは、濁質の蓄積防止という点では大きな効果が期待できず、他方でスパイラル状物とした場合、１エレメント当たりの膜面積が小さくなってしまうという問題がある。
【０００８】
一方、特開２０００−４３７号公報には、集水管の軸線に垂直な方向における２交点の間隔Ｘは２〜５ｍｍの範囲にあり、集水管の軸線方向における２交点の間隔ＹはＸの１．１〜１．８倍の格子状の原水スペーサーを用いるスパイラル型膜エレメントが記載されている。しかし、この発明の目的、すなわち、格子状の目開きを特定形状とした目的は、逆浸透膜上における原水の流れをエレメントの周方向に拡散させてその逆浸透膜上における濃度分極層の厚みを低減し、透過水量を確保することにあり、原水流路における濁質の蓄積を防止するものではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来提案されている原水スペーサーのうち、例えば図７に示すように、網目状の原水スペーサー７０においては、複数の第１の線材７１と複数の第２の線材７２とが交差する交点部分７４で原水が淀み、当該交点部分７４の原水流入側Ｘ面に濁質７３の蓄積が観察される。このため、長期間の使用においては、通水差圧の上昇は避けられず、従来行われていた原水の前処理を省略するまでには至っていないのが現状である。原水流路を確保しつつ、交点や屈曲点のない流路を形成し濁質の蓄積を抑制するという観点から、原水の流入側Ｘから流出側Ｙに向かって直線状又は略直線状に延在する線材のみで形成される構造のものが最も好適なものであるが、線材同士を繋ぐ構造ではないため、工業的に製作することは困難である。なお、図７（Ｂ）は図７（Ａ）中、符号Ｚ部分を拡大して示した図である。
【００１０】
従って、本発明の目的は、工業用水などスパイラル型膜エレメントにとって濁度の高い原水を前処理なしで供給しても、濁質が蓄積し難く、長期間に亘り安定な通水処理が可能なスパイラル型膜エレメント、逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を原水スペーサーと共に巻回してなるスパイラル型膜エレメントにおいて、原水中の濁質が蓄積するのは主に原水スペーサーの線材が交差する交点部分や屈曲部分であること、該屈曲部分は通常交点を形成していること、原水スペーサーの厚さよりも、交点数の方が濁質蓄積に対してより大きな影響を及ぼしていること、従って２つの線材の交点数を減少させ、特定の範囲となるようにすれば、原水流路を確保しつつ、且つ原水スペーサーへの濁質の蓄積が抑制されること、この効果は原水スペーサーの厚さを好適な範囲に設定することにより更に顕著となることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明（１）は、透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を原水スペーサーと共に巻回してなるスパイラル型膜エレメントであって、該原水スペーサーは、原水スペーサーを構成する線材の平均交点数が、原水スペーサー１ｍ２当たり５００以上、１０，０００未満であるスパイラル型膜エレメントを提供するものである。かかる構成を採ることにより、濁質が蓄積し易い交点部分の絶対数が減少するため、濁質の蓄積を低減できる。
【００１３】
また、本発明（２）は、前記原水スペーサーの厚さが、０．４ｍｍ〜３．０ｍｍであるスパイラル型膜エレメントを提供するものである。従来、原水スペーサーを厚くすると、濁質の蓄積は減少すると考えられていたが、交点数が同じで、厚くしただけの場合では、減少するどころか蓄積する交点数の断面積が増えることで、逆に蓄積量が増加する場合があるが、本発明によれば、原水スペーサーの厚みと交点数を共に好適な範囲とすることで、濁質の蓄積を一層低減させることができる。また、本発明（３）は、前記スパイラル型膜エレメントを備えることを特徴とする逆浸透膜モジュールを提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記発明と同様の効果を奏する他、水処理施設内に搬入し易く、且つそのままの形態で処理ラインに装着できる。本発明（４）は、前記逆浸透膜モジュールを備えることを特徴とする逆浸透膜装置を提供するものである。本発明の逆浸透膜装置を用いて海水の淡水化や、超純水、各種製造プロセス用水を得る場合、工業用水や水道水など逆浸透膜スパイラル型エレメントにとって濁度の高い原水を前処理なしで供給でき、システムの簡略化、設置面積の低減、低コスト化が可能となり、産業上の利用価値は極めて高い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のスパイラル型膜エレメントで用いられる原水スペーサーとしては、原水スペーサーを構成する線材の平均交点数が原水スペーサー１ｍ２当たり５００以上、１０，０００未満であれば、特に制限されない。好ましい平均交点数は、１ｍ２当たり１，０００以上、１０，０００以下である。原水スペーサーを構成する線材の平均交点数が１ｍ２当たり５００未満であれば、原水流路を十分に形成できず、差圧が上昇してしまう。また、１０，０００以上であれば、交点部分への濁質の蓄積が顕著になってくる。従来汎用されている網目状の原水スペーサーの該平均交点数は約１４０，０００点／ｍ２である。このように、従来のスパイラル型膜エレメントで使用される原水スペーサーの平均交点数が多いのは、逆浸透膜上における原水の流れを拡散させてその逆浸透膜上における濃度分極層の厚みを低減し、透過水量を確保することにある。これに対して、本発明のスパイラル型膜エレメントは、原水スペーサーの交点数が低密度のものを使用することで、濃度分極層の厚みを低減することよりも、原水流路における濁質の蓄積防止を優先したものである。
【００１５】
本発明において、原水スペーサーとしては、具体的には、例えば複数の第１線材および複数の第２線材から構成される網目状のスペーサーが挙げられる。この場合、網目の形状としては、特に制限されないが、ひし形、四角形および波形などが挙げられ、その線材同士の交差形態としては、特に制限されず、線材同士を織らずに接合した形態、平織りによる交差形態およびあや織りによる交差形態などが挙げられる。本発明において、交点とは、図１に示すように第１線材１１及び第２線材１２とが交わる点ａ〜ｆを言うが、例えば図２に示すように第１線材１１及び第２線材１２が波形の場合における交点ｇ〜ｌのように、第１線材と第２線材が少し重なる部分を有するものであってもよい。また、第１線材及び第２線材の断面形状としては、特に制限されないが、例えば円形、三角形、四角形などが挙げられる。また、第１線材及び第２線材は同一寸法、同一断面形状のものが使用される。なお、図１および図２中、Ｘは原水流入側、Ｙは濃縮水流出側を示す。
【００１６】
メッシュの目の形状が波形の原水スペーサーとしては、原水の流入側から流出側に向かって緩やかな曲線で蛇行する形状で延在する第１線材及び第２線材からなるものであって、該第１線材は分離膜のうちの対向する一方の膜面に沿って延在すると共に、隣接する第１線材同士間で一方の原水流路を形成し、該第２線材は分離膜のうち対向する他方の膜面に沿って延在すると共に、隣接する第２線材同士間で他方の原水流路を形成し、該第１線材と該第２線材とは一部が重なり、該重なり箇所で結合されてなるものが挙げられる。この原水スペーサーにおいては、更に前記緩やかな曲線で蛇行する形状が、屈曲点のない規則性を有する形状であって、振幅Ｈと波長Ｌの比（Ｈ／Ｌ）が０．０２〜２であり、且つ１本の線材１ｍ当たり１〜１００波長とすることが、交点数が好適な範囲であると共に、原水は原水流路内を穏やかに蛇行しながらほぼ直線状に流入側から流出側に向かって流れ、原水流路内に濁質が蓄積することが一層防止される点で好ましい。
【００１７】
原水スペーサーの厚さは、第１線材の径と第２線材の径を合わせたもの、若しくはそれよりも若干薄いものであり、０．４〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５〜２ｍｍ未満の範囲である。厚さが０．４ｍｍ未満では、通水差圧の上昇を招くと共に、交点数に係らず濁質の蓄積が生じ易くなる。一方、厚さが３．０ｍｍを越えると、スパイラル状にした場合、１エレメント当たりの膜面積が小さくなり過ぎると共に、交点部分の断面積が大きくなり過ぎて濁質の蓄積を逆に大きくしてしまう場合がある。また、原水スペーサーの材質としては、特に制限されないが、ポリプロピレンやポリエチレンが、成形性やコスト面から好ましい。また、原水スペーサーの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を適用できるが、押出成形法がコスト面及び精度面からも好ましい。
【００１８】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、透過水集水管の外周面に袋状の分離膜を前記原水スペーサーと共に巻回してなる。巻回しは、１枚の袋状の分離膜を巻回したものであっても、複数の袋状の分離膜を巻回したもののいずれであってもよい。本発明のスパイラル型膜エレメントは精密濾過装置、限外濾過装置及び逆浸透膜分離装置などの膜分離装置に使用することができる。逆浸透膜としては、食塩水中の塩化ナトリウムに対する９０％以上の高い除去率を有する通常の逆浸透膜、及び低脱塩率のナノ濾過膜やルーズ逆浸透膜が挙げられる。ナノ濾過膜やルーズ逆浸透膜は脱塩性能を有するものの、通常の逆浸透膜よりも脱塩性能が低いもので、特にＣａ、Ｍｇ等の硬度成分の分離性能を有するものである。なお、ナノ濾過膜とルーズ逆浸透膜はＮＦ膜と称されることがある。
【００１９】
本発明の逆浸透膜モジュールは、前記スパイラル型膜エレメントを備えるものであれば特に制限されず、例えば図３に示す構造を有する逆浸透膜モジュールが挙げられる。図３に示したように、透過水集水管３０の外周面に袋状の逆浸透膜３１を原水スペーサーと共にスパイラル状に巻きつけ、その上部を外装体３２で被覆する。そしてスパイラル状に巻きつけた逆浸透膜３１がせり出すのを防止するために、数本の放射状のリブ３３を有するテレスコープ止め３４が両端に取り付けられている。これらの透過水集水管３０、逆浸透膜３１、外装体３２、テレスコープ止め３４でひとつのスパイラル型膜エレメント３５を形成し、夫々の透過水集水管３０をコネクタ（図示せず）で連通して、ハウジング３６内にスパイラル型膜エレメント３５を複数個装填する。なお、スパイラル型膜エレメント３５の外周とハンジング３６の内周の間に隙間３７が形成されるが、この隙間３７をブラインシール３８で閉塞してある。なおハウジング３６の一端には原水をハウジング内部に流入するための原水流入管（図示せず）、また他端には透過水集水管３０に連通する処理水管（図示せず）および非透過水管（図示せず）が付設され、ハウジング３６、その内部部品および配管（ノズル）等で逆浸透膜モジュール３９が構成される。
【００２０】
このような構造の逆浸透膜モジュール３９で原水を処理する場合は、ハウジング３６の一端からポンプを用いて原水を圧入するが、図３において矢線で示したように原水はテレスコープ止め３４の各放射状のリブ３３の間を通って最初のスパイラル型膜エレメント３５内に侵入し、一部の原水はスパイラル型膜エレメント３５の膜間の原水スペーサーで区画される原水流路を通り抜けて次のスパイラル型膜エレメント３５に達し、他部の原水は逆浸透膜３１を透過して透過水となり当該透過水は透過水集水管３０に集水される。このようにしてスパイラル型膜エレメント３５に次々に原水が通り抜けて、逆浸透膜を透過しなかった原水は濁質及びイオン性不純物を高濃度で含む濃縮水としてハウジング３６の他端から取り出され、また逆浸透膜を透過した透過水は透過水として透過水集水管３０を介してハウジング３６外に取り出される。なお、本発明の逆浸透膜モジュールは図３のように複数のスパイラル型膜エレメントを装着するものの他、例えばスパイラル型膜エレメント１個装着するものであってもよい。
【００２１】
本発明の逆浸透膜装置としては、特に制限されないが、例えば前記逆浸透膜モジュールの１又は２以上、ポンプ等の原水供給手段、原水流入配管、濃縮水流出配管及び透過水流出配管を少なくとも備えるものである。本発明の逆浸透膜装置に直接供給される原水としては、工業用水、水道水及び回収水が挙げられる。原水の濁度としては、特に制限されないが、濁度２度程度であっても濁質の閉塞による通水差圧の上昇などを生じることがない。また、原水には原水中に砂粒などの粗大粒子を含む場合、予め目の粗いフィルターを通した処理水やスケールやファウリングを防止するための分散剤を添加したものも含まれる。分散剤の添加により、原水スペーサーや膜面への濁質の蓄積を一層抑制することができる。分散剤としては、例えば市販品の「ｈｙｐｅｒｓｐｅｒｓｅ　ＭＳＩ３００」、「ｈｙｐｅｒｓｐｅｒｓｅ　ＭＤＣ２００」（共に、ＡＲＧＯ　ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）が挙げられる。本発明の逆浸透膜装置によれば、従来、原水中の濁質を除去する目的で用いられていた凝集沈殿処理、濾過処理及び膜処理などの前処理装置の設置を省略することができる。このため、システムの簡略化、設置面積の低減、低コスト化が図れる点で画期的な効果を奏する。
【００２２】
本発明の実施の形態における逆浸透膜装置の一例を図４を参照して説明する。図４において、逆浸透膜装置４０は、原水供給装置４１、前段逆浸透膜モジュール４０Ａ及び後段逆浸透膜モジュール４０Ｂをこの順序で配置したものであり、原水供給装置４１と前段逆浸透膜モジュール４０Ａは原水供給配管４２で連結され、前段逆浸透膜モジュール４０Ａと後段逆浸透膜モジュール４０Ｂは前段逆浸透膜モジュール４０Ａの透過水を後段の装置の被処理水として供給する一次透過水流出配管４３で連結され、後段逆浸透膜モジュール４０Ｂには透過水を排出する透過水流出配管４４及び濃縮水を原水供給配管４２に戻す戻り配管４５を備える。また、前段逆浸透膜モジュール４０Ａには濃縮水流出配管４６を備えている。前段逆浸透膜モジュール４０Ａは本発明に係る濁質の蓄積を起こさない逆浸透膜装置であり、後段逆浸透膜モジュール４０Ｂは従来の逆浸透膜装置である。
【００２３】
次に、本実施の形態例の逆浸透膜装置４０を用いて原水を処理する方法を説明する。先ず、原水は原水供給手段４１により前段逆浸透膜モジュール４０Ａに供給される。原水は前段逆浸透膜モジュール４０Ａで処理され、一次濃縮水を濃縮水流出配管４６から得ると共に一次透過水流出配管４３から一次透過水を得る。次いで、この一次透過水は後段逆浸透膜モジュール４０Ｂで処理され、透過水流出配管４４から二次透過水を得ると共に、二次濃縮水は戻り配管４５から原水供給配管４２に戻される。この二次濃縮水は既に前段逆浸透膜モジュール４０Ａで脱塩された透過水を後段逆浸透膜モジュール４０Ｂで濃縮されたものであり、原水に比べて導電率が低い。このため、二次濃縮水の全量を循環させることが可能となり、水回収率を向上させることができる。また、逆浸透膜装置４０は、従来型の装置で使用されている濁質除去のみを目的とした前処理装置の代わりに、本発明における濁質の蓄積が大幅に抑制できる逆浸透膜モジュールを前段に使用しているので、実質的に逆浸透膜を２段使用することになる。従来型の装置における前処理装置は当然脱塩機能がないので、逆浸透膜装置４０は従来型の逆浸透膜装置と比較して透過水の水質も格段に優れる。
【００２４】
本発明の逆浸透膜装置を用いて原水を処理する方法の他の例としては、逆浸透膜モジュールの原水の流れ方向を定期又は不定期に反対方向とする方法が挙げられる。前述の如く、原水スペーサーの濁質が蓄積するのは交点部分の原水流入側である。従って、原水の流れ方向を定期的に反対方向にすれば、交点部分に付着した濁質は剥がされ、洗浄されることになる。原水の流れ方向を変更する間隔としては、特に制限されないが、１時間以上、２４時間以内とすることが、切替弁の寿命や回収率を極端に低下させることなく、効率的に濁質の除去ができる点で好適である。
【００２５】
また、本発明の逆浸透膜装置の運転途中、逆浸透膜モジュールの原水流路内を洗浄するフラッシング工程を設けることが好ましい。フラッシング方法としては、特に制限されないが、原水の流れ変更時に、両方向から交互に原水又はフラシング液を流すことが好ましく、この際、最初に行なうフラッシングは、該フラッシングの直前まで流れていた原水の流れ方向と逆方向に行なうことが、前記の原水の流れ方向を逆方向に変更する理由と同じで、交点部分に付着した濁質は容易に剥がされ、除去されることになる点で好ましい。フラッシングは、例えば濃縮水流出管に付設されている弁を全開にして、原水処理における原水供給流量の約３倍流量の原水を急速に逆浸透膜モジュール内に供給し、フラッシング排水を濃縮水流出管から流出させる方法が適用できる。この場合、透過水流出管に付設されている弁を全閉にすることが好ましい。透過水流出管に付設されている弁が開いていると、高圧用逆浸透膜モジュールの場合、フラッシング圧力程度ではフラッシング液である原水が透過することはないが、低圧又は超低圧用逆浸透膜モジュールでは、透過してしまい、フラッシング流量が低減し、且つ水質の低下した水が透過するという問題がある。また、透過水流出管に付設されている弁を閉じた直後に発生する背圧により膜面に堆積した汚染物質を浮遊させる効果もあり、フラッシングの効果を一層高めることができる。
【００２６】
前記原水の流れ方向変更時に、両方向から交互に複数回のフラッシングを行う場合、フラッシングを行なう前に、原水供給側の圧抜きを行なうことで、それまで膜面を押さえ付けていた圧力が抜け、膜が若干浮くことになるので、原水供給側の圧力を抜くことは、膜面及び原水スペーサーに蓄積する濁質を浮遊させることができる点で好ましい。また、原水供給側の圧力を抜く際は、できる限り瞬間的に、好ましくは１秒以内に弁を全開するとよい。瞬間的に圧抜きする方が、膜を浮かせ易く、また、水撃作用による濁質排除効果も期待できる。原水供給側の圧力を抜くには、原水供給ポンプの吐出側の原水供給配管からブロー配管を設け、ブロー配管途中に付設された弁を開ける方法が適用できる。また、原水供給側の圧抜きを行なう場合、透過水側の弁を開とすることが好ましい。透過水側の弁が閉では膜間差圧がなくなり、膜を押さえ付けている力がなくなるため、例え原水供給側の圧力を抜いたとしても、膜が浮くことがないからである。
【００２７】
前記フラッシングは、両方向から交互に２回以上、５回以下のフラッシングを行なうことが好ましい。フラッシング回数が２回未満では洗浄効果が十分ではなく、５回を越えると排水する水が多くなり、回収率の低減につながる。また、フラッシングの１回当たりの時間は、特に制限されないが、３０秒〜１２０秒が好ましい。３０秒未満では洗浄効果が不十分であり、１２０秒を越えるとブロー時間が長く、回収率の大幅な低下となる。また、フラッシングの際、圧縮空気を原水中に供給してもよい。圧縮空気を原水に混入させることにより、洗浄効率が一層高まる。圧縮空気の供給量は、特に制限されないが、原水と空気との体積割合が２：１〜１：２とするのが好ましい。
【００２８】
【実施例】
実施例１
濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を下記仕様の逆浸透膜モジュールＡに通水し、下記運転条件下において、２０００時間の耐久運転を行った。逆浸透膜モジュールＡの性能評価は運転初期及び２０００時間における通水差圧（ＭＰａ）、透過水量（ｌ／分／ｍ２）及び透過水の導電率（ｍＳ／ｍ）を測定することで行った。また、２０００時間後、逆浸透膜モジュールを解体して原水流路内の濁質の付着状況を観察した。測定値の結果を表１に、原水流路の目視観察結果を表２に示す。表１中の各値は２５℃換算値である。
【００２９】
（逆浸透膜モジュールＡ）
図１に示す均一な目を持つ網目状のもので、第１線材と第２線材の平均交点数が１ｍ２当たり２，５００、厚さが１．０ｍｍの原水スペーサーＡを作製した。次いで、この原水スペーサーＡを用いてスパイラル型膜エレメントＡを作製し、更に図３に示すような構造の逆浸透膜モジュールＡを作製した。但し、該逆浸透膜モジュールＡは１個のスパイラル型膜エレメントを収納した１個のモジュールとした。
（運転条件）
操作圧力が０．７５ＭＰａ、濃縮水流量が２．７ｍ３／時間、水温が２５℃で、８時間毎に１回、６０秒間のフラッシング（濃縮水流出管に付設されている弁を全開にして、透過処理における原水供給流量の約３倍流量の原水を急速に逆浸透膜モジュール内に供給し、フラッシング排水を濃縮水流出管から流出させる操作）を行う。
【００３０】
実施例２
逆浸透膜モジュールＡの代わりに、下記に示す仕様の逆浸透膜モジュールＢを用いた以外、実施例１と同様の運転方法で２０００時間の耐久運転を行った。逆浸透膜モジュールＢの性能評価結果を表１及び表２に示す。
（逆浸透膜モジュールＢ）
原水スペーサーＡに代えて、図１に示す均一な目を持つ網目状のもので、第１線材と第２線材の平均交点数が１ｍ２当たり７００、厚さが１．５ｍｍの原水スペーサーＢを用いた以外、前記逆浸透膜モジュールＡと同様の方法で作製した。
【００３１】
実施例３
逆浸透膜モジュールＡの代わりに、下記に示す仕様の逆浸透膜モジュールＣを用いた以外、実施例１と同様の運転方法で２０００時間の耐久運転を行った。逆浸透膜モジュールＣの性能評価結果を表１及び表２に示す。
（逆浸透膜モジュールＣ）
原水スペーサーＡに代えて、図１に示す均一な目を持つ網目状のもので、第１線材と第２線材の平均交点数が１ｍ２当たり８，０００、厚さが０．８ｍｍの原水スペーサーＣを用いた以外、前記逆浸透膜モジュールＡと同様の方法で作製した。
【００３２】
実施例４
濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を下記仕様で且つ前述の図４に示すフローの逆浸透膜装置に通水し、下記運転条件下において２０００時間の耐久運転を行った。逆浸透膜装置の性能評価結果を表１及び表２に示す。なお、表１の結果は、後段逆浸透膜装置の結果である。
（逆浸透膜装置）
前段逆浸透膜モジュールとして、実施例１で使用した逆浸透膜モジュールＡを用い、後段逆浸透膜モジュールとして、８インチエレメントＥＳ−１０（日東電工社製）１個を装着したモジュール１個を用いた。このＥＳ−１０に用いられている原水スペーサーは格子の網目状のものであり、平均交点数が約１４０，０００、厚さが０．８ｍｍである。以下、比較例１及び比較例２においても同様である。
（運転条件）
前段逆浸透膜モジュール及び後段逆浸透膜モジュール共に、操作圧力が０．７５ＭＰａ、濃縮水流量が２．７ｍ３／時間、水温が２５℃で、前段逆浸透膜モジュールのみ８時間毎に１回、６０秒間のフラッシング（濃縮水流出管に付設されている弁を全開にして、透過処理における原水供給流量の約３倍流量の原水を急速に逆浸透膜モジュール内に供給し、フラッシング排水を濃縮水流出管から流出させる操作）を行う。
【００３３】
比較例１
膜処理からなる公知の前処理装置を前段に配置したこと、スパイラル型膜エレメントＡの代わりに、８インチエレメントＥＳ−１０（日東電工社製）を用いたこと以外、実施例１と同様の方法で行った。すなわち、濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を、前処理装置で処理し、その処理水を従来の市販の逆浸透膜モジュールで更に処理した。その結果を表１及び表２に示す。
【００３４】
比較例２
スパイラル型膜エレメントＡの代わりに、８インチエレメントＥＳ−１０（日東電工社製）を用いた以外、実施例１と同様の方法で行った。すなわち、濁度２度、導電率２０ｍＳ／ｍの工業用水を、前処理装置で処理することなく直接従来の市販の逆浸透膜モジュールで処理した。その結果を表１及び表２に示す。なお、この比較例２では８００時間頃に、通水差圧が極端に上昇し、透過水が得られなくなったため、この時点で運転を停止した。
【００３５】
【表１】
2004089761.tif 000003
【００３６】
【表２】
2004089761.tif 000004
【００３７】
実施例１〜４において、２０００時間後、通水差圧の上昇はほとんどなく、透過水量の低下もなく、透過水の水質も高いものであった。比較例１は２０００時間後の性能評価において、実施例と遜色ない結果を示しているが、これは前処理装置を設置しており、設置場所や設置コストなどが余分に必要となる。従って、実施例１〜３の比較対象は比較例２であるが、比較例２は約８００時間で透過水量がゼロになるまで濁質の付着が激しいものであった。また、実施例４の比較対象は比較例１であるが、比較例１では透過水導電率が０．３０ｍＳ／ｍであるのに対し、実施例４は０．０３ｍＳ／ｍと水質のよい透過水が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のスパイラル型膜エレメントによれば、原水スペーサーにおいて、濁質が蓄積し易い交点部分の絶対数が減少するため、濁質の蓄積を低減できる。また、原水スペーサーの厚みと交点数を共に好適な範囲とすることで、濁質の蓄積を一層低減させることができる。本発明の逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜装置によれば、従来、原水中の除濁目的で用いられていた前処理装置の設置を省略することができる。このため、システムの簡略化、設置面積の低減、低コスト化が図れる点で顕著な効果を奏する。更に工業用水など逆浸透膜スパイラル型エレメントにとってモジュール濁度の高い原水を前処理なしで供給しても、濁質が蓄積し難く、長期間に亘り安定な通水処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例における原水スペーサーの一部を示す図である。
【図２】他の実施の形態例における原水スペーサーの一部を示す図である。
【図３】本実施の形態例における逆浸透膜モジュールの構造の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における逆浸透膜装置の一例を示す図である。
【図５】従来の逆浸透膜モジュールの概略図である。
【図６】従来のジグザグ状原水スペーサーを説明する図である。
【図７】（Ａ）は従来の網目状の原水スペーサーにおける濁質の蓄積状態を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｚ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１、１ａ、７０　　　原水スペーサー
１１　　　　　第１線材
１２　　　　　第２線材
５１、６０、７４　　　　　分離膜
３０　　　　　透過水集水管
３５　　　　　スパイラル型膜エレメント
３９　　　　　逆浸透膜モジュール
４０　　　　　逆浸透膜装置
ａ〜ｌ　　　　交点
【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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