多段逆滲透膜裝置及其運轉方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種將逆滲透膜裝置串列設置成多段的多段逆滲透膜裝置及其運轉 方法。
【背景技術】
[0002] 在海水淡水化、超純水制造、工業用水的處理等時，廣泛使用用以除去原水中的離 子類、有機物等的逆滲透膜裝置。并且，使用逆滲透膜裝置進行處理時，為了使處理水水質 提升，而將復數個逆滲透膜裝置設置成多段，并且通過后段的逆滲透膜處理裝置處理前段 的逆滲透膜裝置的處理水，是公知的（例如，專利文獻1、4)。在將海水淡水化時，為了除去 硼而進行二段以上的逆滲透膜處理。在超純水制造工廠中，一般也是進行逆滲透膜的多段 處理（例如，專利文獻2)。
[0003] 作為逆滲透膜元件，已知有螺旋型膜元件。通過在透過水隔離件的兩面疊合逆滲 透膜并粘合3邊而形成袋狀膜，將該袋狀膜的開口部安裝在透過水集水管，與網狀的原水 隔離件一起以螺旋狀卷繞在透過水集水管的外周面而構成的螺旋型膜元件是已知的（專 利文獻3、4)。通過配設在卷繞后的袋狀膜間的原水隔離件形成原水路徑。原水，從螺旋型 膜元件的一個端面側供給，并沿著原水隔離件流過，從螺旋型膜元件的另一個端面側成為 濃縮水而被排出。原水是在沿著原水隔離件流過的過程中，透過逆滲透膜成為透過水。該透 過水是沿著透過水隔離件而流入透過水集水管的內部，從透過水集水管的端部被取出。關 于原水隔離件的厚度，在專利文獻3的第0018段中記載了優選為0. 4~2mm左右，在專利 文獻4的第0017段中記載了優選為0? 4~3mm〇
[0004] 在使用逆滲透膜裝置得到海水淡水化、超純水或各種制造工藝用水的情形，若將 逆滲透膜裝置的原水隔離件的厚度加厚，則濁質不易阻塞原水流路。由此，能避免濁質蓄積 造成的通水壓差的上升或透過水量、透過水質的降低，而能夠在長期間進行穩定運轉。但 是，若將原水隔離件的厚度加厚，則原水流路中的原水的流速變小。因此，水中所含的離子 類、有機物類會在膜表面過度濃縮（濃度極化），容易引起溶質濃縮造成的除去率降低，或 污染物質吸附在膜造成的通量（flux)降低。
[0005] 另一方面，若將原水隔離件的厚度減少，則流速增加且不易引起逆滲透膜表面的 過度濃縮，使處理水質提升。但是，被處理水所含的濁質會使原水流路容易阻塞（專利文獻 4的第0017段），在穩定性方面會有問題。因此，現在市售的逆滲透膜的隔離件的厚度為 0? 7~0? 9mm左右。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開 ;
[0009] 專利文獻2 :日本特開2002-1069 ;
[0010] 專利文獻3 :日本特開平11-57429 ;
[0011] 專利文獻4 :日本特開2004-89761。

【發明內容】

[0012] [發明要解決的課題]
[0013] 本發明的目的在于，在海水淡水化處理或超純水制造等所使用的多段逆滲透膜處 理時，不減損穩定性地使處理水質提升。
[0014] [解決課題的方法]
[0015] 本發明的多段逆滲透膜裝置，其是將具備螺旋型膜元件的逆滲透膜裝置設置成多 段而成，并且將前段的逆滲透膜裝置的處理水通過后段的逆滲透膜裝置進行處理，并且，上 述螺旋型膜元件是將袋狀的逆滲透膜與原水隔離件一起卷繞而成，其特征在于，第1段的 逆滲透膜裝置的膜元件的原水隔離件的厚度比0. 6_大，第2段以后的逆滲透膜裝置的膜 元件的原水隔離件的厚度為〇. 6mm以下。
[0016] 本發明的多段逆滲透膜裝置的運轉方法，其是對本發明的多段逆滲透膜裝置進行 運轉的方法，其特征在于，第1段的逆滲透膜裝置的透過流束為1.0m/天（m/d)以下，第2 段以后的逆滲透膜裝置的透過流束為1.lm/天以上。
[0017] [發明的效果]
[0018] 本發明的多段逆滲透膜裝置中，第1段的逆滲透膜裝置中，作為原水隔離件使用 厚度大的原水隔離件，能使濁質不易阻塞原水流路，避免濁質蓄積造成的通水壓差的上升 或透過水量、透過水質的降低，而能夠在長期間進行穩定的運轉。第2段以后的逆滲透膜裝 置中，作為原水隔離件使用厚度小的原水隔離件，使原水流路中的流速增加，不易引起逆滲 透膜表面的過度濃縮，而提升處理水質。該通水至第2段以后的逆滲透膜裝置的被處理水， 是通過第1段逆滲透膜裝置除去濁質的被處理水，因此，在第2段以后的逆滲透膜裝置中， 不會產生的膜的阻塞。
[0019] 通過使第2段以后的逆滲透膜裝置的原水隔離件的厚度減少，能使每一元件的膜 面積增加。配合增加透過流束，能減少第2段以后的膜元件的個數，能夠降低成本。
[0020] 本發明人發現逆滲透膜的真阻止率（真?阻止率）取決于透過流束。本發明的方 法中，通過使第2段以后的逆滲透膜裝置的運轉透過流束比第1段大，能夠提升膜的除去 率。
【附圖說明】
[0021] 圖1是實施方式的多段逆滲透膜裝置的系統圖。
[0022] 圖2是表示改變原水隔離件的厚度時的鹽水（Brine)(濃縮水）流量與濃縮倍率 的關系的圖。
[0023] 圖3是表示透過流束與真阻止率的關系的圖。
[0024] 圖4是試驗用平膜單元的剖面圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面，參照圖1說明本發明的實施方式的多段逆滲透膜裝置。該多段逆滲透膜裝 置，通過第1栗2將原水槽1內的原水加壓而供給到第1段的第1逆滲透膜裝置3,排出濃 縮水，通過配管4將透過水導入中間槽5。通過第2栗6將該中間槽5中的水加壓而供給到 第2段的第2逆滲透膜裝置7,通過配管8將透過水取出，通過配管9使濃縮水返回原水槽1〇
[0026] 第1段及第2段的逆滲透膜裝置3、6中，均具備螺旋型膜元件。螺旋型膜元件，是 使內部收容有透過水隔離件的袋狀分離膜與原水隔離件疊合并在集水管卷繞成螺旋狀的 螺旋型膜元件。如前述專利文獻3的圖2,也可使用以軸（shaft)代替集水管并且將在側邊 的一部分具有透過水取出口的袋狀膜卷繞在該軸上而成的螺旋型膜元件。在本發明中，不 限定使用螺旋型膜元件，也可使用平膜型元件等。逆滲透膜裝置的原水隔離件的厚度是，第 1段比〇? 6mm大，第2段為0? 6mm以下。
[0027] 圖1中，逆滲透膜裝置是設成2段，但也可設成3段以上。第3段以后的逆滲透膜 裝置的原水隔離件的厚度為〇. 6_以下。
[0028] 逆滲透膜可以是海水淡水化用、低壓用、超低壓用、超超低壓用等的逆滲透膜。作 為逆滲透膜的材質并無特別限制，可以是醋酸纖維素、聚酰胺等，配合必要的除去率與通量 進行適當選擇即可。在使用阻止率高的膜元件的情形，優選采用由亞苯基二胺與酰氯合成 的芳香族聚酰胺的逆滲透膜。
[0029] 作為原水隔離件，可使用篩網隔離件等，該篩網隔離件是通過復數條線材以等間 隔排列且以45度~90度的角度交叉疊合而形成，該復數條線材是由聚乙烯或聚丙烯等的 合成樹脂制成并且具有相同或不同的直徑（線徑）。原水隔離件的空孔率優選為60%以上 且95%以下。由此，可通過充分的攪拌效果而充分地抑制濃度極化。
[0030] 原水隔離件的篩網的大小優選為1mm以上且4mm以下。由此，可通過充分的攪拌 效果而抑制濃度極化，并且抑制原液的流路阻力的增加，能夠得到高的分離膜性能。原水隔 離件不限定在篩網隔離件。例如，也可如前述專利文獻4的圖6,由鋸齒狀線材構成。
[0031] 第1段的逆滲透膜裝置的原水隔離件的厚度，為了防止濁質阻塞而比0. 6_大，優 選為0. 7_以上。但是，若原水隔離件的厚度過大則濃度極化變大、除去率降低，因此優選 2. 0mm以下。
[0032] 第2段以后的逆滲透膜裝置的原水隔離件的厚度為0.6mm以下。圖2是表示使用 各種厚度的原水隔離件時的直徑8英寸的螺旋型逆滲透膜模組中的NaCl的濃度極化的程 度。如圖2所示，0. 6_以上厚度的隔離件，濃度極化的影響變大，膜面濃度和平均本體濃 度的比，在濃縮水量為2m3/小時（m3/h)以上時，超過1.2倍，因而不優選。若原水隔離件的 厚度為0. 6_以下，則能防止濃度極化，得到良好的處理水水質。但是，若原水隔離件的厚 度比0? 2mm小，則通水阻力變的過大，因此優選0? 2mm以上。因此，第2段以后的逆滲透膜 裝置的原水隔離件的厚度優選為〇. 2~0. 6mm，更優選為0. 2~0. 5mm，特別優選為0. 3~ 0. 5mm〇
[0033] 設置在袋狀膜內的透過水隔離件的厚度，未有特別限制，優選為0. 1~0. 25mm。若 透過水隔離件過厚，則與原水隔離件同樣地使每元件的膜面積變小，若過薄則壓差變大，透 過水量變小。
[0034] 如圖3所示，NaCl的真阻止率依賴于透過流束，若透過流束變大則真阻止率增加。 第2段的逆滲透膜裝置的透過流束優選為1. 1~2. 0m/天。若為1.lm/天以上，則真除去 率超過99. 9 %，從水質提升方面考慮，是優選的。若透過流束過度地小，則真阻止率變低， 水質降低，因此不優選。若2.Om/天以上，則膜的耐壓性產生問題或透過水的通水阻力變高 等，因此不優選。真阻止率根據作為除去對象的物質的不同而不同，但無論何種物質，其物 質的真阻止率皆取決于透過流束，因此，在NaCl時，通過提高真阻止率，對于其他的物質也 能夠得到高的阻止率。
[0035] 第1段的逆滲透膜裝置的透過流束優選為0. 2~1. 0m/天，更優選為0. 6~0. 8m/ 天。若透過流束為1.0m/天以上，則膜的結垢、阻塞速度變大，洗凈頻度變多。因此，必須停 止裝置而不符合經濟效益。若未滿〇. 2m/天，則膜的個數變多，不符合經濟效益。
[0036][實施例]
[0037] 以下，說明實施例及比較例。此外，在以下的實施例及比較例中，使用圖1所示的 流程的多段逆滲透膜裝置，但作為逆滲透膜裝置3、7是使用圖4所示的試驗用平膜單元。
[0038] 圖4所示的平膜單元，形成為在組合丙烯酸制的流路形成部件21、22、23、SUS制耐 壓補強部件24、25所