(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸を多数束ねた逆浸透膜エレメントを備えた逆浸透膜モジュールにおいて、
前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側に位置する前記中空糸の開口端部を閉塞する閉塞手段を設けた
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
前記閉塞手段が、前記中空糸の前記開口端部にそれぞれ充填された充填材である
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項３】
請求項２において、
前記充填材が、毛細管現象により前記中空糸の内部に侵入して固化する樹脂である
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項４】
請求項１において、
前記閉塞手段が、前記中空糸の前記開口端部を閉塞するように前記逆浸透膜エレメントに設けられるパッキンである
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかにおいて、
前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲の前記中空糸の前記開口端部が前記閉塞手段で閉塞されている
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項６】
原水を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸を多数束ねた逆浸透膜エレメントを備えた逆浸透膜モジュールにおいて、
前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側に、濁質の侵入を防ぐ濁質防護手段を設け、
前記濁質防護手段が、前記中空糸と共に束ねられた中実糸である
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項７】
請求項６において、
前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲が前記中実糸である
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかにおいて、
前記逆浸透膜エレメントが円筒型をなし、前記原水を当該逆浸透膜エレメントの外側から内側へ向けて流通させる
ことを特徴とする逆浸透膜モジュール。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかの逆浸透膜モジュールと、
前記逆浸透膜モジュールに原水を供給する原水供給手段と、
前記逆浸透膜モジュールで処理された淡水を貯蔵する淡水貯蔵手段と、
前記逆浸透膜モジュールから淡水化されずに排出された濃縮水を回収する濃縮水回収手段と、
前記逆浸透膜モジュールの前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向と逆方向に前記濃縮水回収手段の前記濃縮水を流通させる逆洗手段と
を備えることを特徴とする淡水化装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記原水に塩素剤を添加する塩素剤供給手段と、
前記原水に酸を添加する酸供給手段と
を備えたことを特徴とする淡水化装置。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記逆浸透膜モジュールの前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向と逆方向に空気を流通させるバブリング手段を備えた
ことを特徴とする淡水化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆浸透膜モジュールおよびこれを使用する淡水化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩分の多い井戸水や海水等の原水を逆浸透（reverse osmosis:ＲＯ）膜により淡水化させる淡水化装置は、原水を気化させたりする必要がなく、ＲＯ膜に原水を透過させるだけでイオンやコロイドなどを除去することができるため、近年、実用化が進められている。このような原水は、通常、粒子状の各種の濁質を多く含んでいるため、当該濁質を前処理装置で除去された後に淡水化装置に送給されている。この前処理装置は、砂濾過器や加圧二層濾過器などを備えることから、非常に大がかりとなってしまい、処理コストが非常に高くなっている。このため、大きな不溶物のみを取り除いた原水を淡水化装置に直接送り込んで淡水化すると共に、ＲＯ膜の表面に堆積する前記濁質を定期的に逆洗して除去することにより、大がかりな前処理装置を省略することが検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したようにＲＯ膜を定期的に逆洗しながら原水の淡水化処理を行っていくと、処理開始当初には何ら問題を生じることがないものの、前記濁質がＲＯ膜の表面に次第に傷をつけてしまうため、生産水の水質が徐々に劣化していくという問題を生じていた。
【０００４】
このようなことから、本発明は、大がかりな前処理装置を用いなくても、生産水の水質劣化を抑えることができるＲＯ膜モジュールおよびこれを使用する淡水化装置を提供することを目的とした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による逆浸透膜モジュールは、原水を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸を多数束ねた逆浸透膜エレメントを備えた逆浸透膜モジュールにおいて、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側に位置する前記中空糸の開口端部を閉塞する閉塞手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
第二番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一番目の発明において、前記閉塞手段が、前記中空糸の前記開口端部にそれぞれ充填された充填材であることを特徴とする。
【０００７】
第三番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第二番目の発明において、前記充填材が、毛細管現象により前記中空糸の内部に侵入して固化する樹脂であることを特徴とする。
【０００８】
第四番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一番目の発明において、前記閉塞手段が、前記中空糸の前記開口端部を閉塞するように前記逆浸透膜エレメントに設けられるパッキンであることを特徴とする。
【０００９】
第五番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一から四番目の発明のいずれかにおいて、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲の前記中空糸の前記開口端部が前記閉塞手段で閉塞されていることを特徴とする。
【００１０】
第六番目の発明による逆浸透膜モジュールは、原水を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸を多数束ねた逆浸透膜エレメントを備えた逆浸透膜モジュールにおいて、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側に、濁質の侵入を防ぐ濁質防護手段を設け、前記濁質防護手段が、前記中空糸と共に束ねられた中実糸であることを特徴とする。
【００１２】
第七番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第六番目の発明において、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲が前記中実糸であることを特徴とする。
【００１５】
第八番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一から七番目の発明のいずれかにおいて、前記逆浸透膜エレメントが円筒型をなし、前記原水を当該逆浸透膜エレメントの外側から内側へ向けて流通させることを特徴とする。
【００１６】
一方、前述した課題を解決するための、第九番目の発明による淡水化装置は、第一から八番目の発明のいずれかの逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透膜モジュールに原水を供給する原水供給手段と、前記逆浸透膜モジュールで処理された淡水を貯蔵する淡水貯蔵手段と、前記逆浸透膜モジュールから淡水化されずに排出された濃縮水を回収する濃縮水回収手段と、前記逆浸透膜モジュールの前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向と逆方向に前記濃縮水回収手段の前記濃縮水を流通させる逆洗手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第十番目の発明による淡水化装置は、第九番目の発明において、前記原水に塩素剤を添加する塩素剤供給手段と、前記原水に酸を添加する酸供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
第十一番目の発明による淡水化装置は、第九または十番目の発明において、前記逆浸透膜モジュールの前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向と逆方向に空気を流通させるバブリング手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュールおよびこれを使用する淡水化装置の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
［第一番目の実施の形態］
本発明によるＲＯ膜モジュールおよびこれを使用する淡水化装置の第一番目の実施の形態を図１〜５を用いて説明する。図１は、淡水化装置の全体概略構成図、図２は、ＲＯ膜モジュールの概略構成図、図３は、図２の III−II線断面矢線視図、図４は、集水板を下方からみた外観図、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面視図である。
【００２１】
本実施の形態による淡水化装置は、図１〜３に示すように、原水である海水１を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸１３ｂ，１３ｃを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの開口端部（生産水出口）を閉塞手段である充填材１９で閉塞したＲＯ膜モジュール１０と、ＲＯ膜モジュール１０に海水１を供給する海水供給手段である海水ポンプ１１１、ストレーナ１１２、高圧ポンプ１１５、バルブ１２４等と、海水１に塩素剤２を添加する塩素剤供給装置１１３と、海水１に酸３を添加する酸供給装置１１４と、ＲＯ膜モジュール１０で処理された淡水である生産水４を貯蔵する淡水貯蔵手段である生産水槽１１６、生産水ポンプ１１７、バルブ１２５等と、ＲＯ膜モジュール１０から淡水化されずに排出された濃縮水５を回収する濃縮水回収手段である濃縮水槽１１９等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に濃縮水槽１１９内の濃縮水５を流通させる逆洗手段である濃縮水ポンプ１２０、排水管１２３、バルブ１２６，１２８等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に空気６を流通させるバブリング手段であるエアタンク１２１、エアコンプレッサ１２２、バルブ１２７等とを備えている。なお、濃縮水ラインの固定抵抗１１８は、淡水化時に圧力を調整するために設けられている。
【００２２】
また、本実施の形態によるＲＯ膜モジュール１０は、図２，３に示すように、円筒型をなす本体容器１１と、本体容器１１の内部に海水１を供給する受入口１２と、本体容器１１の内部に設けられ、海水１を透過させて淡水化させる中空糸１３ｂ，１３ｃを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３と、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの開口端部（生産水出口）を閉塞する閉塞手段である充填材１９と、ＲＯ膜エレメント１３の前記中空糸１３ｂを透過して淡水化された生産水４を集合させる集水板１４と、集水板１４で集合された生産水４を本体容器１１の外部に送出する送出口１５と、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂ，１３ｃを透過することなくそのままＲＯ膜エレメント１３を通過した海水１の濃縮水５を本体容器１１の外部に送出する排出管１６とを備えている。
【００２３】
このように構成された本実施の形態のＲＯ膜モジュール１０および淡水化装置を具体的に以下に説明する。
【００２４】
図１に示すように、海水１を汲み出す海水ポンプ１１１の送出口は、大きな不溶物を除去するストレーナ１１２の受入口側に連結されている。海水ポンプ１１１とストレーナ１１２との間には、海水１に塩素剤２を供給して有機物の生成を抑える塩素剤供給装置１１３と、海水１に酸３を供給してｐＨを調整することによりＲＯ膜の性能劣化を抑制する酸供給装置１１４とが連結されている。ストレーナ１１２の送出口側には、海水１を高圧で送給する高圧ポンプ１１５の受入口側が連結している。高圧ポンプ１１５の送出口側は、ＲＯ膜モジュール１０の受入口１２にバルブ１２４を介して連結されている。
【００２５】
ＲＯ膜モジュール１０の受入口１２は、本体容器１１の下端に設けられ、本体容器１１の内部下方から海水１を送給するようになっている。なお、海水１は、本体容器１１の内周面とＲＯ膜エレメント１３の外周側との間の隙間からＲＯ膜エレメント１３の内側へ向けて流通する。
【００２６】
ＲＯ膜エレメント１３は、外周面に孔１３ａａを複数有する芯管１３ａにセルロース製の中空糸１３ｂ，１３ｃ（直径：１３０〜１７０μｍ）を多数巻き付けたものであり（中空糸１３ｂ，１３ｃ同士の間隔：約３０μｍ）、当該中空糸１３ｃの閉塞端部側（下端側）および開口端部側（上端側）がエポキシ系の樹脂等で一体的に固められている。ＲＯ膜エレメント１３は、芯管１３ａの上記下端側が開口すると共に上記上端側が閉塞する。一方、ＲＯ膜エレメント１３は、図３に示すように、大部分の中空糸１３ｂの前記開口端部が開口し、外周部から内周側へ向けて規定の間隔に位置する中空糸１３ｃの前記開口端部がエポキシ系の樹脂等の充填材１９でそれぞれ閉塞されている。つまり、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃ内に浸透した生産水４を充填材１９により当該中空糸１３ｃから流出させないようにしているのである。
【００２７】
このようなＲＯ膜エレメント１３は、中空糸１３ｂ，１３ｃの下端側および開口端部側（上端側）を液状のエポキシ系の樹脂に浸漬し、取り出して当該樹脂を凝固させることにより、上記端部側を一体的に固め、中空糸１３ｂ，１３ｃの上記開口端部側を径方向に沿って切断することにより、中空糸１３ｂ，１３ｃの当該開口端部側を新たに開口させ、海水１の流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの開口端のみを露出させるようにマスキングを当該中空糸１３ｂの開口端部側に施して液状のエポキシ系の樹脂等を上記露出部分に塗布して当該樹脂を毛細管現象により当該中空糸１３ｃの内部に侵入させて固化させることにより、当該中空糸１３ｃの開口端に充填材１９を充填することができる。
【００２８】
図４，５に示すように、円盤型をなす集水板１４は、軸心部分に穴１４ａが形成され、一端面側に同心円状の溝１４ｂが複数形成されると共に、これら溝１４ｂと上記穴１４ａとを連絡する複数の溝１４ｃが上記端面側に放射線状に形成されたものであり、当該端面側がＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂの開口端部側に接続される。
【００２９】
図２に示すように、送出口１５は、本体容器１１の上部に設けられ、集水板１４の前記穴１４ａに連結されている。
【００３０】
排出管１６は、本体容器１１の下部に設けられ、ＲＯ膜エレメント１３の芯管１３ａの下端に連結されている。
【００３１】
なお、図２中、１７はシール材であり、本体容器１１の内周面とＲＯ膜エレメント１３の上端側の外周および集水板１４の外周面との間をそれぞれシールしている。
【００３２】
図１に示すように、ＲＯ膜モジュール１０の前記送出口１５は、生産水４を貯蔵する生産水槽１１６にバルブ１２５を介して連結されている。生産水槽１１６には、生産水４を送給する生産水ポンプ１１７が連結されている。
【００３３】
前記ＲＯ膜モジュール１０の排出管１６は、前記濃縮水５の送出圧力を所定値（約６０ｋｇ／ｃｍ2 ）以下に保持するための固定抵抗１１８を介して濃縮水槽１１９に連結されている。濃縮水槽１１９は、濃縮水５を送出する濃縮水ポンプ１２０の受入口に連結されている。濃縮水ポンプ１２０の送出口は、ＲＯ膜モジュール１０の排出管１６と前記固定抵抗１１８との間にバルブ１２６を介して連結されている。
【００３４】
前記ＲＯ膜モジュール１０の排出管１６と前記バルブ１２６との間には、バルブ１２７およびエアタンク１２１を介してエアコンプレッサ１２２が連結されている。
【００３５】
前記ＲＯ膜モジュール１０の前記受入口１２と前記バルブ１２４との間には、バルブ１２８を備えた排水管１２３が連結されている。
【００３６】
このような淡水化装置の作用を次に説明する。
【００３７】
海水ポンプ１１１により送給された海水１は、塩素剤供給装置１１３から塩素剤２を供給されると共に酸供給装置１１４から酸３を供給された後、ストレーナ１１２および高圧ポンプ１１５を介してＲＯ膜モジュール１０の受入口１２から本体容器１１の内部に下方から送給される。
【００３８】
本体容器１１の下方に流入した海水１は、ＲＯ膜エレメント１３の外周側から内周側に流れ込み、その一部が中空糸１３ｂ，１３ｃの内部に透過することにより淡水化されて生産水４となる。中空糸１３ｂ内に浸透した生産水４は、当該中空糸１３ｂの内部を流れて開口端から流出し、集水板１４および送出口１５を介して本体容器１１の外部に送り出され、生産水槽１１６内に貯蔵され、必要に応じて生産水ポンプ１１７で送出される。
【００３９】
このとき、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの前記開口端部が充填材１９で閉塞されていることから、当該中空糸１３ｃ内に浸透した生産水４は、集水板１４に流出せずにそのまま当該中空糸１３ｃ内に滞留するようになる。
【００４０】
一方、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂ，１３ｃの内部に透過することなくそのままＲＯ膜エレメント１３を通過した海水１は、濃縮水５となって芯管１３ａの内部に孔１３ａａから流入し、排出管１６を介して本体容器１１の外部に送り出され、固定抵抗１１８を介して濃縮水槽１１９内に貯蔵され、一定量以上となると、オーバフローして排出される。
【００４１】
このように海水１を淡水化していき、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の表面に粒子状の各種の濁質が堆積した場合には、海水ポンプ１１１、塩素剤供給装置１１３、酸供給装置１１４、高圧ポンプ１１５の作動を停止すると共にバルブ１２４，１２５を閉鎖する一方、濃縮水ポンプ１２０を作動すると共にバルブ１２６，１２８を開放し、濃縮水槽１１９内の濃縮水５をＲＯ膜モジュール１０の排出管１６から本体容器１１の内部に送給すると、濃縮水５は、ＲＯ膜エレメント１３の芯管１３ａの内部から孔１３ａａを介して流出し、径方向内側から外側へ向けて流通することにより、中空糸１３ｂ，１３ｃの表面に堆積している上記濁質を取り除き、前記受入口１２から本体容器１１の外部に送出され、排水管１２３から系外に排出される（逆洗）。
【００４２】
ここで、エアコンプレッサ１２２を作動すると共にバルブ１２７を開放して空気６をＲＯ膜モジュール１０の排出管１６から本体容器１１の内部に送給し、当該空気６を前記濃縮水５と共にＲＯ膜エレメント１３の径方向内側から外側へ向けて流し込んでバブリングすることにより、中空糸１３ｂ，１３ｃの表面に堆積した前記濁質がさらに確実に除去される。
【００４３】
このように海水１を淡水化して生産水４を生産していくと、前記濁質がＲＯ膜エレメント１３の外周側の中空糸１３ｃの表面を次第に傷つけてしまい、当該中空糸１３ｃを透過した生産水４の水質が徐々に劣化してしまうものの、上述したように、ＲＯ膜エレメント１３の外周部から内周側へ向けて規定の間隔に位置する中空糸１３ｃの前記開口端がエポキシ樹脂等で閉塞されていることから、当該中空糸１３ｃ内に浸透した生産水４が集水板１４に流出せずにそのまま当該中空糸１３ｃ内に滞留するようになるので、内周側（下流側）の中空糸１３ｂを透過した水質の良好な生産水４に、水質の劣化した生産水４が混入することを防止することができる。
【００４４】
したがって、このようなＲＯ膜モジュール１０および淡水化装置によれば、大がかりな前処理装置を用いなくても、生産水４の水質劣化を抑えることができる。
【００４５】
ここで、本発明の効果を確認するため、従来のＲＯ膜モジュールを利用した淡水化装置で得られた生産水および本発明のＲＯ膜モジュールを利用した淡水化装置で得られた生産水の各運転時間ごとの電導度をそれぞれ求めた。その結果を図６に示す。
【００４６】
図６からわかるように、従来のＲＯ膜モジュールを利用した淡水化装置で得られた生産水は、運転時間が長くなるにしたがって電導度が大幅に増えてしまう（純度が低下する）。これに対し、本発明のＲＯ膜モジュールを利用した淡水化装置で得られた生産水は、運転時間が長期にわたっても、電導度が比較的一定に保たれる（純度の低下が抑制される）。
【００４７】
よって、本発明は、大がかりな前処理装置を用いなくても、生産水の水質劣化を抑えられることが確認できた。
【００４８】
なお、開口端を閉塞される中空糸１３ｃは、ＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲のものであると好ましい。なぜなら、上記値が１０％を超えると、生産水４の生産量が少なくなり過ぎてしまい、上記値が５％未満となると、生産水４の水質劣化を抑制することが十分にできなくなってしまうからである。
【００４９】
［第二番目の実施の形態］
本発明によるＲＯ膜モジュールおよびこれを使用する淡水化装置の第二番目の実施の形態を図７の模式図を用いて説明する。図７は、ＲＯ膜モジュールの要部の抽出拡大図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態と同様な部材については、前述した第一番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態による淡水化装置は、海水１を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸１３ｂ，１３ｃを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの開口端部（生産水出口）を閉塞手段であるパッキン２９（図７参照）で閉塞したＲＯ膜モジュール１０と、ＲＯ膜モジュール１０に海水１を供給する海水供給手段である海水ポンプ１１１、ストレーナ１１２、高圧ポンプ１１５、バルブ１２４等と、海水１に塩素剤２を添加する塩素剤供給装置１１３と、海水１に酸３を添加する酸供給装置１１４と、ＲＯ膜モジュール１０で処理された淡水である生産水４を貯蔵する淡水貯蔵手段である生産水槽１１６、生産水ポンプ１１７、バルブ１２５等と、ＲＯ膜モジュール１０から淡水化されずに排出された濃縮水５を回収する濃縮水回収手段である濃縮水槽１１９等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に濃縮水槽１１９内の濃縮水５を流通させる逆洗手段である濃縮水ポンプ１２０、排水管１２３、バルブ１２６，１２８等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に空気６を流通させるバブリング手段であるエアタンク１２１、エアコンプレッサ１２２、バルブ１２７等とを備えている。
【００５１】
また、本実施の形態によるＲＯ膜モジュール１０は、円筒型をなす本体容器１１と、本体容器１１の内部に海水１を供給する受入口１２と、本体容器１１の内部に設けられ、海水１を透過させて淡水化させる中空糸１３ｂ，１３ｃを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３と、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの開口端部（生産水出口）を閉塞するようにＲＯ膜エレメント１３の開口端部に設けられるパッキン２９と（図７参照）、ＲＯ膜エレメント１３の前記中空糸１３ｂを透過して淡水化された生産水４を集合させる集水板１４と、集水板１４で集合された生産水４を本体容器１１の外部に送出する送出口１５と、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂ，１３ｃを透過することなくそのままＲＯ膜エレメント１３を通過した海水１の濃縮水５を本体容器１１の外部に送出する排出管１６とを備えている。
【００５２】
図７に示すように、円盤型をなすパッキン２９は、ＲＯ膜エレメント１３の開口端部側（上端側）に配設され、当該ＲＯ膜エレメント１３と前記集水板１４との間に介在するようにしてこれら部材１３，１４間に挟まれ、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃの開口端部のみを閉塞するように、上記流通方向下流側（径方向中央側）がハニカム状のメッシュ２９ａとなっている。
【００５３】
したがって、本実施の形態によれば、前述した実施の形態の場合と同様に、大がかりな前処理装置を用いなくても、生産水４の水質劣化を抑えることができる。
【００５４】
なお、単なる環状のパッキンを用いると、ＲＯ膜エレメント１３の内外圧に差があるため、ＲＯ膜エレメント１３が当該パッキンの内側に押し込まれて変形してしまう虞があるので、本実施の形態では、メッシュ２９ａを有するパッキン２９を用いてＲＯ膜エレメント１３の変形を防止している。
【００５５】
［第三番目の実施の形態］
本発明によるＲＯ膜モジュールおよびこれを使用する淡水化装置の第三番目の実施の形態を図８を用いて説明する。図８は、ＲＯ膜モジュールの要部の抽出拡大図である。ただし、前述した第一，二番目の実施の形態と同様な部材については、前述した第一，二番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態による淡水化装置は、海水１を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸１３ｂを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向上流側（径方向外側）に、濁質の侵入を防ぐ濁質防護手段である中実糸３９（図８参照）を上記中空糸１３ｂと共に束ねたＲＯ膜モジュール１０と、ＲＯ膜モジュール１０に海水１を供給する海水供給手段である海水ポンプ１１１、ストレーナ１１２、高圧ポンプ１１５、バルブ１２４等と、海水１に塩素剤２を添加する塩素剤供給装置１１３と、海水１に酸３を添加する酸供給装置１１４と、ＲＯ膜モジュール１０で処理された淡水である生産水４を貯蔵する淡水貯蔵手段である生産水槽１１６、生産水ポンプ１１７、バルブ１２５等と、ＲＯ膜モジュール１０から淡水化されずに排出された濃縮水５を回収する濃縮水回収手段である濃縮水槽１１９等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に濃縮水槽１１９内の濃縮水５を流通させる逆洗手段である濃縮水ポンプ１２０、排水管１２３、バルブ１２６，１２８等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に空気６を流通させるバブリング手段であるエアタンク１２１、エアコンプレッサ１２２、バルブ１２７等とを備えている。
【００５７】
また、本実施の形態によるＲＯ膜モジュール１０は、円筒型をなす本体容器１１と、本体容器１１の内部に海水１を供給する受入口１２と、本体容器１１の内部に設けられ、海水１を透過させて淡水化させる中空糸１３ｂを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３と、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側（径方向外側）に中空糸１３ｂと共に束ねた中実糸３９と（図８参照）、ＲＯ膜エレメント１３の前記中空糸１３ｂを透過して淡水化された生産水４を集合させる集水板１４と、集水板１４で集合された生産水４を本体容器１１の外部に送出する送出口１５と、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂを透過することなくそのままＲＯ膜エレメント１３を通過した海水１の濃縮水５を本体容器１１の外部に送出する排出管１６とを備えている。
【００５８】
図８に示すように、中実糸３９は、中空糸１３ｂと同一の材料からなり、ＲＯ膜エレメント１３の径方向外側に中空糸１３ｂと共に束ねられている。
【００５９】
このようなＲＯ膜エレメント１３は、中実糸３９が径方向外側に位置するように中空糸１３ｂと共に芯管１３ａに多数巻き付けるだけで簡単に製作することができる。
【００６０】
つまり、前述した第一，二番目の実施の形態では、海水流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃから生産水４を流出させないように当該中空糸１３ｃの開口端部を閉塞するようにしたが、本実施の形態では、海水流通方向上流側に中実糸３９を位置させることにより、濁質による中空糸１３ｂの損傷を抑制するようにしたのである。
【００６１】
したがって、本実施の形態によれば、前述した実施の形態の場合と同様に、大がかりな前処理装置を用いなくても、生産水４の水質劣化を抑えることができると共に、海水流通方向上流側に位置する中空糸１３ｃを中実糸３９に代えるだけで済むので、前述した第一，二番目の実施の形態よりも簡単に製造することができる。
【００６２】
［第四番目の実施の形態］
本発明によるＲＯ膜モジュールおよびこれを使用する淡水化装置の第四番目の実施の形態を図９を用いて説明する。図９は、ＲＯ膜モジュールの要部の抽出拡大図である。ただし、前述した第一〜三番目の実施の形態と同様な部材については、前述した第一〜三番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その説明を省略する。
【００６３】
本実施の形態による淡水化装置は、海水１を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸１３ｂを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向上流側（径方向外側）に、濁質の侵入を防ぐ濁質防護手段であるフィルタ４９（図９参照）を設けたＲＯ膜モジュール１０と、ＲＯ膜モジュール１０に海水１を供給する海水供給手段である海水ポンプ１１１、ストレーナ１１２、高圧ポンプ１１５、バルブ１２４等と、海水１に塩素剤２を添加する塩素剤供給装置１１３と、海水１に酸３を添加する酸供給装置１１４と、ＲＯ膜モジュール１０で処理された淡水である生産水４を貯蔵する淡水貯蔵手段である生産水槽１１６、生産水ポンプ１１７、バルブ１２５等と、ＲＯ膜モジュール１０から淡水化されずに排出された濃縮水５を回収する濃縮水回収手段である濃縮水槽１１９等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に濃縮水槽１１９内の濃縮水５を流通させる逆洗手段である濃縮水ポンプ１２０、排水管１２３、バルブ１２６，１２８等と、ＲＯ膜モジュール１０のＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向と逆方向に空気６を流通させるバブリング手段であるエアタンク１２１、エアコンプレッサ１２２、バルブ１２７等とを備えている。
【００６４】
また、本実施の形態によるＲＯ膜モジュール１０は、円筒型をなす本体容器１１と、本体容器１１の内部に海水１を供給する受入口１２と、本体容器１１の内部に設けられ、海水１を透過させて淡水化させる中空糸１３ｂを多数束ねたＲＯ膜エレメント１３と、ＲＯ膜エレメント１３の海水１の流通方向上流側（径方向外側）に設けたフィルタ４９と（図８参照）、ＲＯ膜エレメント１３の前記中空糸１３ｂを透過して淡水化された生産水４を集合させる集水板１４と、集水板１４で集合された生産水４を本体容器１１の外部に送出する送出口１５と、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂを透過することなくそのままＲＯ膜エレメント１３を通過した海水１の濃縮水５を本体容器１１の外部に送出する排出管１６とを備えている。
【００６５】
図９に示すように、フィルタ４９は、ＲＯ膜エレメント１３の径方向外側に巻き付けられ、その分離粒径サイズが１〜５０μｍとなっている。ここで、フィルタ４９の分離粒径サイズが１μｍ未満であると、目詰まりしやすくなり、生産効率の低下を招いてしまい、フィルタ４９の分離粒径サイズが５０μｍを超えると、濁質を十分に除去することができなくなってしまう。
【００６６】
このようなフィルタ４９を設けたＲＯ膜エレメント１３においては、海水１中の濁質が中空糸１３ｂと接触する前にフィルタ４９で捕捉されるため、中空糸１３ｂの損傷を抑制することができる。
【００６７】
したがって、本実施の形態によれば、前述した実施の形態の場合と同様に、大がかりな前処理装置を用いなくても、生産水４の水質劣化を抑えることができる。
【００６８】
［他の実施の形態］
前述した各実施の形態では、ＲＯ膜エレメント１３の外側から内側へ向けて海水１を流通させる際に適用する場合について説明したが、ＲＯ膜エレメント１３の内側から外側へ向けて海水１を流通させる際に適用する場合には、ＲＯ膜エレメント１３の海水流通方向上流側となる径方向内側部分に位置する中空糸の開口端部を充填材で充填したり、当該部分に位置する中空糸の開口端部のみを閉塞するパッキンを用いたり、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂと芯管１３ａとの間に中実糸３９を巻き付けたり、ＲＯ膜エレメント１３の中空糸１３ｂと芯管１３ａとの間にフィルタ４９を設けたりすれば、前述した各実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
しかしながら、ＲＯ膜エレメント１３の内側から外側へ向けて海水１を流通させるようにすると、海水１の流速が速くなり、当該エレメント１３にかかる負荷が大きくなってしまうため、前述した各実施の形態のように、ＲＯ膜エレメント１３の外側から内側へ向けて海水１を流通させることにより、海水１の流速１を遅くして、当該エレメント１３にかかる負荷をできるだけ抑えるようにした方がよい。
【００７０】
また、前述した各実施の形態では、海水１を淡水化する場合について説明したが、本発明は、このような場合に限らず、塩分の多い井戸水を淡水化する場合にも適用することができるのはもちろんのこと、水から塩分を除去する場合であれば、前述した各実施の形態の場合と同様に適用可能である。
【００７１】
【発明の効果】
第一番目の発明による逆浸透膜モジュールは、原水を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸を多数束ねた逆浸透膜エレメントを備えた逆浸透膜モジュールにおいて、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側に位置する前記中空糸の開口端部を閉塞する閉塞手段を設けたことから、当該中空糸内に浸透した淡水を流出させることなくそのまま当該中空糸内に滞留させることができる。このため、原水中の濁質が逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側の中空糸の表面を傷つけて、当該中空糸を透過した淡水の水質が劣化してしまっても、他の中空糸を透過した水質の良好な淡水に、水質の劣化した淡水を混入させてしまうことを防止することができる。したがって、大がかりな前処理装置を用いなくても、淡水の水質劣化を抑えることができる。
【００７２】
第二番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一番目の発明において、前記閉塞手段が、前記中空糸の前記開口端部にそれぞれ充填された充填材であるので、第一番目の発明の効果を低コストで簡単に得ることができる。
【００７３】
第三番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第二番目の発明において、前記充填材が、毛細管現象により前記中空糸の内部に侵入して固化する樹脂であるので、第二番目の発明を簡単に実現することができる。
【００７４】
第四番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一番目の発明において、前記閉塞手段が、前記中空糸の前記開口端部を閉塞するように前記逆浸透膜エレメントに設けられるパッキンであるので、第一番目の発明の効果を確実に得ることができる。
【００７５】
第五番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一から四番目の発明のいずれかにおいて、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲の前記中空糸の前記開口端部が前記閉塞手段で閉塞されているので、淡水の水質と生産量とのバランスを適切に保つことができる。
【００７６】
第六番目の発明による逆浸透膜モジュールは、原水を外側から内側に透過させて淡水化させる中空糸を多数束ねた逆浸透膜エレメントを備えた逆浸透膜モジュールにおいて、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向上流側に、濁質の侵入を防ぐ濁質防護手段を設け、前記濁質防護手段が、前記中空糸と共に束ねられた中実糸であることから、濁質による中空糸の損傷を抑制することができるので、大がかりな前処理装置を用いなくても、淡水の水質劣化を抑えることが低コストで簡単にできる。
【００７８】
第七番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第六番目の発明において、前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向に沿った長さの当該流通方向上流側から５〜１０％の間の範囲が前記中実糸であるので、淡水の水質と生産量とのバランスを適切に保つことができる。
【００８１】
第八番目の発明による逆浸透膜モジュールは、第一から七番目の発明のいずれかにおいて、前記逆浸透膜エレメントが円筒型をなし、前記原水を当該逆浸透膜エレメントの外側から内側へ向けて流通させるので、逆浸透膜エレメントにかかる負荷を抑えることができる。
【００８２】
第九番目の発明による淡水化装置は、第一から八番目の発明のいずれかの逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透膜モジュールに原水を供給する原水供給手段と、前記逆浸透膜モジュールで処理された淡水を貯蔵する淡水貯蔵手段と、前記逆浸透膜モジュールから淡水化されずに排出された濃縮水を回収する濃縮水回収手段と、前記逆浸透膜モジュールの前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向と逆方向に前記濃縮水回収手段の前記濃縮水を流通させる逆洗手段とを備えるので、大がかりな前処理装置を用いなくても、長期にわたって水質劣化を抑えながら淡水を生産することができる。
【００８３】
第十番目の発明による淡水化装置は、第九番目の発明において、前記原水に塩素剤を添加する塩素剤供給手段と、前記原水に酸を添加する酸供給手段とを備えたので、逆浸透膜モジュールの逆浸透膜エレメントの劣化を抑制することができる。
【００８４】
第十一番目の発明による淡水化装置は、第九または十番目の発明において、前記逆浸透膜モジュールの前記逆浸透膜エレメントの原水流通方向と逆方向に空気を流通させるバブリング手段を備えたので、逆浸透膜モジュールの逆浸透膜エレメントの洗浄をさらに確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による淡水化装置の第一番目の実施の形態の全体概略構成図である。
【図２】本発明によるＲＯ膜モジュールの第一番目の実施の形態の全体概略構成図である。
【図３】図２の III−II線断面矢線視図である。
【図４】集水板の外観図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面視図である。
【図６】図１の淡水化装置を用いて生産した生産水の運転時間ごとの電導度と従来の淡水化装置を用いて生産した生産水の運転時間ごとの電導度とを比較したグラフである。
【図７】本発明によるＲＯ膜モジュールの第二番目の実施の形態の要部の抽出拡大図である。
【図８】本発明によるＲＯ膜モジュールの第三番目の実施の形態の要部の抽出拡大図である。
【図９】本発明によるＲＯ膜モジュールの第四番目の実施の形態の要部の抽出拡大図である。
【符号の説明】
１  海水
２  塩素剤
３  酸
４  生産水
５  濃縮水
６  空気
１０  ＲＯ膜モジュール
１１  本体容器
１２  受入口
１３  ＲＯ膜エレメント
１３ａ  芯管
１３ａａ  孔
１３ｂ  中空糸
１３ｃ  中空糸（上流側）
１４  集水板
１４ａ  穴
１４ｂ，１４ｃ  溝
１５  送出口
１６  排出管
１７  シール材
１９  充填材
２９  パッキン
２９ａ  メッシュ
３９  中実糸
４９  フィルタ
１１１  海水ポンプ
１１２  ストレーナ
１１３  塩素剤供給装置
１１４  酸供給装置
１１５  高圧ポンプ
１１６  生産水槽
１１７  生産水ポンプ
１１８  固定抵抗
１１９  濃縮水槽
１２０  濃縮水ポンプ
１２１  エアタンク
１２２  エアコンプレッサ
１２３  排水管
１２４〜１２８  バルブ
【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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【図８】
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【図９】
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