JPH10296059A - スパイラル型膜エレメントの運転方法および処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト化が可能でかつ洗浄が容易で信頼性
の高いスパイラル型膜エレメントの運転方法および処理
システムを提供することである。 【解決手段】 散気型曝気槽１００内に原水が貯留さ
れ、原水中にスパイラル型膜エレメント１が配設され
る。スパイラル型膜エレメント１の下方には散気管１０
１が配設される。スパイラル型膜エレメント１は、集水
管２の外周面に独立または連続した封筒状膜を巻回する
とともに、封筒状膜の間に原水スペーサを挿入し、外周
面を外周部流路材で被覆することにより構成される。ス
パイラル型膜エレメント１の集水管２は吸引ポンプ１０
２に接続される。

Description

【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
レメントの運転方法およびスパイラル型膜エレメントを
用いた処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、浄水技術へ膜分離技術が適用され
るとともに、海水淡水化等で用いられる逆浸透膜分離シ
ステムの前処理として膜分離技術が適用されつつある。
このような膜分離に使用される膜の種類としては、高透
過水量が得られる精密濾過膜や限外濾過膜が多く使用さ
れているが、最近、１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下の超低圧力
で高透過水量が得られる逆浸透膜も開発されてきた。

【０００３】また、前記膜分離に使用される膜エレメン
トの形態としては、単位体積当たりの膜面積（体積効
率）の点から中空糸膜エレメントが多く使用されてい
る。しかしながら、中空糸膜エレメントは、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。

【０００４】一方、膜面積を多くとれる膜エレメントの
形態としてスパイラル型膜エレメントがある。このスパ
イラル型膜エレメントは、中空糸膜エレメントと比較す
ると、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。

【０００５】図９は従来のスパイラル型膜エレメントの
一部切欠き斜視図であり、図１０は従来のスパイラル型
膜エレメントの外観斜視図である。

【０００６】図９に示すように、スパイラル型膜エレメ
ント２１は、透過水スペーサ２５の両面に分離膜２６を
重ね合わせて３辺を接着することにより封筒状膜（袋状
膜）２３を形成し、その封筒状膜２３の開口部を有孔中
空管からなる集水管２２に取り付け、ネット状（網状）
の原水スペーサ２４とともに集水管２２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る。

【０００７】原水スペーサ２４は、封筒状膜２３間に原
水が通る流路を形成するために設けられる。原水スペー
サ２４の厚みが小さいと、分離膜２６の充填効率は高く
なるが、懸濁物質による目詰まりが生じる。そのため、
通常、原水スペーサ２４の厚みは約０．７ｍｍ〜３．０
ｍｍに設定される。

【０００８】なお、河川水のように懸濁物質を多く含む
原水を処理するためにジグザグ状の波板状原水スペーサ
（いわゆるコルゲートスペーサ）を用いたスパイラル型
膜エレメントがすでに公知となっている。

【０００９】図１０に示すように、スパイラル型膜エレ
メント２１の外周面は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチッ
ク）、収縮チューブ等からなる外装材２７で被覆され、
両端部にはアンチテレスコープと呼ばれるパッキンホル
ダ２８がそれぞれ取り付けられている。

【００１０】図１１は従来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１１に示すよ
うに、圧力容器（耐圧容器）３０は、筒形ケース３１お
よび１対の端板３２ａ，３２ｂにより構成される。一方
の端板３２ａには原水入口３３が形成され、他方の端板
３２ｂには濃縮水出口３５が形成されている。また、他
方の端板３２ｂの中央部には透過水出口３４が設けられ
ている。

【００１１】外周面の一端部近傍にパッキン３７が取り
付けられたスパイラル型膜エレメント２１を筒形ケース
３１内に装着し、筒形ケース３１の両方の開口端をそれ
ぞれ端板３２ａ，３２ｂで封止する。集水管２２の一方
の開口端は端板３２ｂの透過水出口３４に嵌合され、他
方の開口端にはエンドキャップ３６が装着される。

【００１２】スパイラル型膜エレメント２１の運転時に
は、原水５１を圧力容器３０の原水入口３３から第１の
液室３８内に導入する。図９に示すように、原水５１
は、スパイラル型膜エレメント２１の一方の端面側から
供給される。この原水５１は原水スペーサ２４に沿って
軸方向に流れ、スパイラル型膜エレメント２１の他方の
端面側から濃縮水５３として排出される。原水５１が原
水スペーサ２４に沿って流れる過程で分離膜２６を透過
した透過水５２が透過水スペーサ２５に沿って集水管２
２の内部に流れ込み、集水管２２の端部から排出され
る。

【００１３】その透過水５２は、図１１の圧力容器３０
の透過水出口３４から外部へ取り出される。また、濃縮
水５３は、圧力容器３０内の第２の液室３９から濃縮水
出口３５を通して外部へ取り出される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】膜エレメントを運転す
ると、原水中の濁質物質により膜の目詰まりが生じ、透
過流束が低下する。そのため、薬品洗浄等を行って目詰
まりを取り除き、透過流束を回復させるが、薬品洗浄に
要する手間およびコストが問題となる。そこで、目詰ま
りが生じないように、例えば中空糸膜エレメントでは、
透過水または空気による逆流洗浄が定期的に行われる。

【００１５】しかし、従来のスパイラル型膜エレメント
２１では、集水管２２に巻回された封筒状膜２３の外周
面が外装材２７で被覆されているので、逆流洗浄を行っ
ても、膜の目詰まりの原因となっている濁質物質等の汚
染物質が、膜エレメント２１の端部から排出されるまで
に原水スペーサ２４に捕捉されやすく、十分に除去され
ないという問題がある。

【００１６】また、圧力容器３０の筒形ケース３１の内
周面とスパイラル型膜エレメント２１との間に存在する
空隙がデッドスペースＳとなり、流体の滞留（液溜ま
り）が生じる。スパイラル型膜エレメント２１を長期間
使用すると、デッドスペースに滞留している流体が変性
を起こす。特に、流体が有機物を含有する液体である場
合には、微生物等の雑菌が繁殖し、この雑菌が有機物を
分解して悪臭を発生したり、分離膜を分解してしまうこ
とがあり、信頼性の低下につながる。

【００１７】さらに、従来のスパイラル型膜エレメント
２１では、原水がスパイラル型膜エレメント２１の一端
部から供給され、他端部から排出されるので、集水管２
２に巻回された封筒状膜２３が竹の子状に変形すること
を防止するために、パッキンホルダ２８が必要となる。
また、原水スペーサ２４による圧力損失および目詰まり
による圧力損失によって原水流入側と濃縮水出口側との
間に圧力差が生じ、スパイラル型膜エレメント２１に変
形が生じる。この変形を防止するために、集水管２２に
巻回された封筒状膜２３の外周面をＦＲＰ、収縮チュー
ブ等の外装材２７で被覆している。これらにより、部品
コストおよび製造コストが高くなる。

【００１８】また、原水中の汚染物質によるケークの形
成を防ぐために十分な膜面線速を得ることが必要であ
り、そのためには十分な濃縮側流量が必要となる。濃縮
側流量を大きくすると、膜エレメント当たりの回収率が
低くなる上、原水を供給するポンプの能力が大きいもの
となる。しかも、運転時には、圧力容器３０が必要とな
る。これらの結果、システムコストおよび運転コストが
非常に大きくなる。

【００１９】本発明の目的は、低コスト化が可能でかつ
洗浄が容易で信頼性の高いスパイラル型膜エレメントの
運転方法および処理システムを提供することである。

【００２０】

【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の運転方法は、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
レメントを原液中に浸漬するとともに、有孔中空管の内
部を負圧にすることにより、スパイラル型膜エレメント
の外周部および両端部から原液を吸引し、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すものであ
る。

【００２１】スパイラル型膜エレメントの外周面および
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、膜エレメントを原液中に浸漬し、有孔中空管の内部
を負圧にすると、膜エレメントの外周部および両端部か
ら原液が吸引され、有孔中空菅の開口端から透過液が取
り出される。

【００２２】このように、吸引により全量濾過が行われ
るので、圧力容器が不要となり、原液を大きなポンプで
供給する必要もない。したがって、システムコストおよ
び運転コストが低減される。

【００２３】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。したがって、膜
エレメントの下方から気泡を散出させることにより散気
流で汚染物質を均一に除去することが可能となる。

【００２４】また、圧力容器を用いずに膜エレメントの
全体が原液中に浸漬されるので、膜エレメントの外周部
にデッドスペースＳが形成されず、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分離に使用し
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。

【００２５】さらに、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、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。

【００２６】第２の発明に係るスパイラル型膜エレメン
トの運転方法は、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を
原液中に浸漬するとともに、有孔中空管の内部を負圧に
することにより、スパイラル型膜エレメントの外周部お
よび他端部から原液を吸引し、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すものである。

【００２７】スパイラル型膜エレメントの外周面および
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、膜エレメントを原液中に浸漬し、有孔中空管の内部
を負圧にすると、膜エレメントの外周部および他端部か
ら原液が吸引され、有孔中空管の開口端から透過液が取
り出される。

【００２８】このように、吸引により全量濾過が行われ
るので、圧力容器が不要となり、原液を大きなポンプで
供給する必要もない。したがって、システムコストおよ
び運転コストが低減される。

【００２９】また、原液が膜エレメントの外周部側およ
び他端部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメン
トの外周部および他端部で捕捉される。したがって、膜
エレメントの下方から気泡を散出させることにより散気
流で汚染物質を均一に除去することが可能となる。

【００３０】また、圧力容器を用いずに膜エレメントの
全体が原液中に浸漬されるので、膜エレメントの外周部
にデッドスペースＳが形成されない。したがって、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。

【００３１】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、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。

【００３２】第３の発明に係るスパイラル型膜エレメン
トの運転方法は、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
つ両端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントを
原液中に浸漬するとともに、有孔中空管の内部を負圧に
することにより、スパイラル型膜エレメントの外周部か
ら原液を吸引し、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すものである。

【００３３】スパイラル型膜エレメントの外周面が外装
材で被覆されずに開放状態にされているため、膜エレメ
ントを原液中に浸漬し、有孔中空管の内部を負圧にする
と、膜エレメントの外周部から原液が吸引され、有孔中
空管の開口端から透過液が取り出される。

【００３４】このように、吸引により全量濾過が行われ
るので、圧力容器が不要となり、原液を大きなポンプで
供給する必要もない。したがって、システムコストおよ
び運転コストが低減される。

【００３５】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。したがって、膜エレメントの下方から気泡を
散出させることにより散気流で汚染物質を均一に除去す
ることが可能となる。

【００３６】また、圧力容器を用いずに膜エレメントの
全体が原液中に浸漬されるので、膜エレメントの外周部
にデッドスペースＳが形成されない。したがって、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。

【００３７】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、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。

【００３８】第１、第２または第３の発明に係るスパイ
ラル型膜エレメントの運転方法において、スパイラル型
膜エレメントの下方から散気装置により気泡を散出させ
ることが好ましい。これにより、スパイラル型膜エレメ
ントの膜面上での濃度分極の発生および膜汚染を防止す
ることができるとともに、スパイラル型膜エレメントの
少なくとも外周部に捕捉された汚染物質を膜エレメント
から剥離させることができる。

【００３９】第１の発明に係るスパイラル型膜エレメン
トの運転方法において、洗浄時に、有孔中空管の少なく
とも一方の開口端から洗浄液を導入し、有孔中空管の外
周面から導出される洗浄液をスパイラル型膜エレメント
の外周部および両端部から排出させてもよい。

【００４０】洗浄時に、有孔中空管の少なくとも一方の
開口端から洗浄液を導入すると、有孔中空管の外周面か
ら導出される洗浄液が、封筒状膜を透過して原液流路材
に沿って流れ、スパイラル型膜エレメントの外周部およ
び両端部から排出される。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膜エレメン
トから剥離し、洗浄液とともに系外に排出される。した
がって、膜エレメントの外周部および両端部に捕捉され
た汚染物質を均一に除去することができる。その結果、
汚染物質による透過液量の低下を防止することができ、
安定した透過液量を維持することができる。

【００４１】第２の発明に係るスパイラル型膜エレメン
トの運転方法において、洗浄時に、有孔中空管の少なく
とも一方の開口端から洗浄液を導入し、有孔中空管の外
周面から導出される洗浄液をスパイラル型膜エレメント
の外周部および他端部から排出させてもよい。

【００４２】洗浄時に、有孔中空管の少なくとも一方の
開口端から洗浄液を導入すると、有孔中空管の外周面か
ら導出される洗浄液が、封筒状膜を透過して原液流路材
に沿って流れ、スパイラル型膜エレメントの外周部およ
び他端部から排出される。それにより、膜エレメントの
外周部および他端部に捕捉された汚染物質が膜エレメン
トから剥離し、洗浄液とともに系外に排出される。した
がって、膜エレメントの外周部および他端部に捕捉され
た汚染物質を均一に除去することができる。その結果、
汚染物質による透過液量の低下を防止することができ、
安定した透過液量を維持することができる。

【００４３】第３の発明に係るスパイラル型膜エレメン
トの運転方法において、洗浄時に、有孔中空管の少なく
とも一方の開口端から洗浄液を導入し、有孔中空管の外
周面から導出される洗浄液をスパイラル型膜エレメント
の外周部から排出させてもよい。

【００４４】洗浄時に、有孔中空管の少なくとも一方の
開口端から洗浄液を導入すると、有孔中空管の外周面か
ら導出される洗浄液が、封筒状膜を透過して原液流路材
に沿って流れ、スパイラル型膜エレメントの外周部から
排出される。それにより、膜エレメントの外周部に捕捉
された汚染物質が膜エレメントから剥離し、洗浄液とと
もに系外に排出される。したがって、膜エレメントの外
周部に捕捉された汚染物質を均一に除去することができ
る。その結果、汚染物質による透過液量の低下を防止す
ることができ、安定した透過液量を維持することができ
る。

【００４５】上記の洗浄液として透過液を用いてもよ
い。また、運転時にスパイラル型膜エレメントの有孔中
空管から取り出された透過液を貯留槽に貯留し、洗浄時
に貯留槽に貯留された透過液をスパイラル型膜エレメン
トの有孔中空管に導入してもよい。

【００４６】第４の発明に係る処理システムは、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、少なくとも外周部側から原
液が供給され、かつ有孔中空管の少なくとも一方の開口
端から透過液が導出されるスパイラル型膜エレメントを
原液中に浸漬するとともに、有孔中空管の内部を負圧に
する負圧手段を設けたものである。

【００４７】本発明に係る処理システムにおいては、原
液中に浸漬されたスパイラル型膜エレメントの有孔中空
管の内部を負圧手段により負圧にすることにより、スパ
イラル型膜エレメントの少なくとも外周部から原液が吸
引され、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過
液が取り出される。

【００４８】このように、吸引により全量濾過が行われ
るので、圧力容器が不要となり、原液を大きなポンプで
供給する必要もない。したがって、システムコストおよ
び運転コストが低減される。

【００４９】また、原液が膜エレメントの少なくとも外
周部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの
少なくとも外周部で捕捉される。したがって、膜エレメ
ントの下方から気泡を散出させることにより散気流で汚
染物質を均一に除去することが可能となる。

【００５０】また、圧力容器を用いずに膜エレメントが
原液中に浸漬されるので、膜エレメントの外周部にデッ
ドスペースＳが形成されない。したがって、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。

【００５１】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。したがって、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。

【００５２】特に、第４の発明に係る処理システムにお
いて、スパイラル型膜エレメントの下方に気泡を散出さ
せる散気装置をさらに設けることが好ましい。これによ
り、スパイラル型膜エレメントの膜面上での濃度分極の
発生および膜汚染を防止することができるとともに、ス
パイラル型膜エレメントの少なくとも外周部に捕捉され
た汚染物質を剥離させることができる。

【００５３】負圧手段が、スパイラル型膜エレメントの
有孔中空管の少なくとも一方の開口端に接続される吸引
ポンプからなってもよい。この場合、吸引ポンプにより
スパイラル型膜エレメントの有孔中空管の内部が負圧に
される。

【００５４】第４の発明に係る処理システムにおいて、
吸引ポンプによりスパイラル型膜エレメントの有孔中空
管から導出された透過液を貯留する貯留槽をさらに設
け、吸引ポンプが洗浄時に逆回転可能なポンプからなっ
てもよい。

【００５５】この場合、運転時には、ポンプが正回転す
ることによりスパイラル型膜エレメントの有孔中空管か
ら導出された透過液が貯留槽に貯留され、洗浄時には、
ポンプが逆回転することにより貯留槽に貯留された透過
液がスパイラル型膜エレメントの有孔中空管の少なくと
も一方の開口端から導入される。

【００５６】有孔中空管の少なくとも一方の開口端から
透過液が導入されると、有孔中空管の外周面から透過液
が導出され、その透過液が封筒状膜を透過して原液流路
材に沿って流れ、スパイラル型膜エレメントの少なくと
も外周部から排出される。それにより、膜エレメントの
少なくとも外周部に捕捉された汚染物質が膜エレメント
から剥離し、透過液とともに系外に排出される。したが
って、膜エレメントの少なくとも外周部に捕捉された汚
染物質を均一に除去することができる。その結果、汚染
物質による透過液量の低下を防止することができ、安定
した透過液量を維持することができる。

【００５７】第４の発明に係る処理システムにおいて、
吸引ポンプによりスパイラル型膜エレメントの有孔中空
管から導出された透過液を貯留する貯留槽と、洗浄時に
貯留槽に貯留された透過液をスパイラル型膜エレメント
の有孔中空管の少なくとも一方の開口端から導入する導
入手段とをさらに設けてもよい。

【００５８】この場合、運転時には、スパイラル型膜エ
レメントの有孔中空管から導出された透過液が吸引ポン
プにより貯留槽に貯留され、洗浄時には、貯留槽に貯留
された透過液が導入手段によりスパイラル型膜エレメン
トの有孔中空管の少なくとも一方の開口端から導入され
る。

【００５９】有孔中空管の少なくとも一方の開口端から
透過液が導入されると、有孔中空管の外周面から透過液
が導出され、その透過液が封筒状膜を透過して原液流路
材に沿って流れ、スパイラル型膜エレメントの少なくと
も外周部から排出される。それにより、膜エレメントの
少なくとも外周部に捕捉された汚染物質が膜エレメント
から剥離し、透過液とともに系外に排出される。したが
って、膜エレメントの少なくとも外周部に捕捉された汚
染物質を均一に除去することができる。その結果、汚染
物質による透過液量の低下を防止することができ、安定
した透過液量を維持することができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例にお
ける処理システムを示す図である。

【００６１】図１において、散気型曝気槽１００内に原
水が貯留され、原水中に後述するスパイラル型膜エレメ
ント１が配設されている。スパイラル型膜エレメント１
の下方には、散気装置として散気管（多孔パイプ）１０
１が配設されている。スパイラル型膜エレメント１の集
水管２は配管１０７を介して吸引ポンプ１０２に接続さ
れている。

【００６２】吸引ポンプ１０２は、スパイラル型膜エレ
メント１の集水管２の内部を吸引して負圧にする。それ
により、スパイラル型膜エレメント１の少なくとも外周
部から原水が吸引され、集水管２から透過水が導出され
る。その透過水は、配管１０７、吸引ポンプ１０２およ
び配管１０８を通して取水槽１０３に供給される。

【００６３】取水槽１０３内の透過水は、配管１０９を
通して供給ポンプ１０４に与えられ、供給ポンプ１０４
により配管１１０を通して逆浸透膜分離装置１０５に供
給される。逆浸透膜分離装置１０５により得られた透過
水は、配管１１１を介して系外に供給される。

【００６４】一方、散気管１０１には、送気管１０６に
より空気または酸素含有気体が圧送される。それによ
り、散気管１０１から気泡が散出され、その散気流（気
液混合流）により原水が循環するとともに、原水中の活
性汚泥により酸素の存在下で好気性菌の作用により分解
処理が行われる。該活性汚泥を用いる方法とは、有機性
物質を含む原水を好気性微生物による生物学的作用で処
理する通常の活性汚泥法や、高濃度の汚泥を含む原水を
処理する高濃度活性汚泥法を含むものである。

【００６５】図２は図１の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。

【００６６】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１
ａ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。

【００６７】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／ｃ
ｍ² 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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】図１の処理システムの運転時には、吸引ポ
ンプ１０２によりスパイラル型膜エレメント１の集水管
２の内部を負圧にする。それにより、膜エレメント１の
原水側と透過水側との差圧がほぼ大気圧になり、膜エレ
メント１の外周部および両端部から原水が吸引される。

【００７１】その原水は、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原水スペーサ４に沿って
封筒状膜３間に浸入する。分離膜７を透過した透過水は
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、集水管２の開口端から透過水が取り出され
る。その透過水は吸引ポンプ１０２により取水槽１０３
に供給される。

【００７２】この場合、濁質物質等の汚染物質が膜エレ
メント１の少なくとも外周部（図１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。

【００７３】一方、散気管１０１によりスパイラル型膜
エレメント２の下方から気泡が散出され、膜エレメント
２の周囲に散気流が形成される。これにより、膜エレメ
ント１の膜面上での濃度分極および膜汚染が防止される
とともに、膜エレメント１の両端部に捕捉された汚染物
質が散気流により除去される。このようにして、膜エレ
メント１が洗浄される。

【００７４】なお、散気管１０１による散気流の発生
は、常時行ってもよく、あるいは定期的に行ってもよ
い。

【００７５】本実施例の処理システムにおいては、吸引
により全量濾過が行われるので、圧力容器が不要とな
り、原水を大きなポンプで供給する必要もない。したが
って、システムコストおよび運転コストが低減される。

【００７６】また、圧力容器を用いずに膜エレメント１
の全体が原水中に浸漬されるので、膜エレメント１の外
周部に図１１に示したようなデッドスペースＳが形成さ
れない。したがって、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。

【００７７】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、
部品コストおよび製造コストが低減される。

【００７８】また、膜エレメントの下方に散気管１０１
が設けられているので、散気管１０１から発生される散
気流により膜エレメント１を常時または必要なときに洗
浄することが可能となる。

【００７９】図５は図１の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５では、外周部流路材の図示が省略されている。

【００８０】図５（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５（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。

【００８１】図５（ａ）のスパイラル型膜エレメント１
を図１の処理システムに用いた場合には、膜エレメント
１の外周部から原水が吸引され、集水管２から透過水が
導出される。一方、図５（ｂ）のスパイラル型膜エレメ
ントを図１の処理システムに用いた場合には、膜エレメ
ント１の外周部および一端部から原水が吸引され、集水
管２から透過水が導出される。

【００８２】図６は本発明の第２の実施例における処理
システムを示す図である。図６において、原水槽１００
ａ内に原水が貯留され、原水中に第１の実施例と同様の
スパイラル型膜エレメント１が配設されている。スパイ
ラル型膜エレメント１の集水管２は配管１０７を介して
逆回転可能なギアポンプ１０２ａに接続されている。

【００８３】スパイラル型膜エレメント１の集水管２か
ら導出された透過水は、配管１０７、ギアポンプ１０２
ａおよび配管１０８を通して取水槽１０３に供給され
る。

【００８４】取水槽１０３内の透過水は、配管１０９を
介して供給ポンプ１０４に与えられ、供給ポンプ１０４
により配管１１０を通して逆浸透膜分離装置１０５に供
給される。逆浸透膜分離装置１０５により得られた透過
水は、配管１１１を介して系外に供給される。

【００８５】図６の処理システムの運転時には、ギアポ
ンプ１０２ａが正回転し、スパイラル型膜エレメント１
の集水管２の内部を負圧にする。それにより、膜エレメ
ント１の原水側と透過水側との差圧がほぼ大気圧にな
り、膜エレメント１の外周部および両端部から原水が吸
引される。

【００８６】その原水は、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原水スペーサ４に沿って
封筒状膜３間に浸入する。分離膜７を透過した透過水は
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、集水管２の開口端から透過水が取り出され
る。その透過水はギアポンプ１０２ａにより取水槽１０
３に供給される。

【００８７】この場合、第１の実施例と同様に、濁質物
質等の汚染物質が膜エレメント１の少なくとも外周部
（図６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。

【００８８】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。逆流洗浄時には、ギアポンプ
１０２ａが逆回転する。それにより、取水槽１０３に貯
留された透過水が、配管１０８、ギアポンプ１０２ａお
よび配管１０７を通して膜エレメント１の集水管２の開
口端から導入され、集水管２の外周面から透過水が導出
される。その透過水は、封筒状膜３を濾過運転時とは逆
の方向へ透過して原水スペーサ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、図７に示すように
膜エレメント１の少なくとも外周部（図６の例では外周
部および両端部）に捕捉された汚染物質３００が容易に
剥離する。

【００８９】上記の洗浄方法によれば、膜エレメント１
に捕捉された汚染物質を容易にかつ確実に除去すること
ができるので、汚染物質による透過水量の低下を防止す
ることができ、常に安定した透過水量を維持することが
できる。

【００９０】本実施例の処理システムにおいても、吸引
により全量濾過が行われるので、圧力容器が不要とな
り、原水を大きなポンプで供給する必要もない。したが
って、システムコストおよび運転コストが低減される。

【００９１】また、圧力容器を用いずに膜エレメント１
の全体が原水中に浸漬されるので、膜エレメント１の外
周部に図１１に示したようなデッドスペースＳが形成さ
れない。したがって、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。

【００９２】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、
部品コストおよび製造コストが低減される。

【００９３】また、ギアポンプ１０２ａにより逆流洗浄
を行うことができるので、膜エレメント１を定期的にま
たは必要なときに洗浄することが可能となる。

【００９４】なお、図６の処理システムにおいても、図
５（ａ）または図５（ｂ）に示したスパイラル型膜エレ
メント１を用いてもよい。

【００９５】図８は本発明の第３の実施例における処理
システムを示す図である。図８において、原水槽１００
ａ内に原水が貯留され、原水中に第１の実施例と同様の
スパイラル型膜エレメント１が配設されている。スパイ
ラル型膜エレメント１の集水管２は配管１０７および電
磁弁１１２を介して吸引ポンプ１０２に接続されてい
る。

【００９６】スパイラル型膜エレメント１の集水管２か
ら導出された透過水は、配管１０７、電磁弁１１２、吸
引ポンプ１０２および配管１０８を通して取水槽１０３
に供給される。

【００９７】取水槽１０３内の透過水は、配管１０９を
通して供給ポンプ１０４に与えられ、供給ポンプ１０４
により配管１１０を通して逆浸透膜分離装置１０５に供
給される。逆浸透膜分離装置１０５により得られた透過
水は、配管１１１を通して系外に供給される。また、取
水槽１０３は配管１１３、供給ポンプ１１４および電磁
弁１１５を介して配管１０７に接続されている。

【００９８】図８の処理システムの運転時には、電磁弁
１１２を開き、電磁弁１１５を閉じ、吸引ポンプ１０２
によりスパイラル型膜エレメント１の集水管２の内部を
負圧にする。それにより、膜エレメント１の原水側と透
過水側との差圧がほぼ大気圧になり、膜エレメント１の
外周部および両端部から原水が吸引される。

【００９９】その原水は、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原水スペーサ４に沿って
封筒状膜３間に浸入する。分離膜７を透過した透過水は
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、集水管２の開口端から透過水が取り出され
る。その透過水は吸引ポンプ１０２により取水槽１０３
に供給される。

【０１００】この場合、第１の実施例と同様に、濁質物
質等の汚染物質が膜エレメント１の少なくとも外周部
（図８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。

【０１０１】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。逆流洗浄時には、電磁弁１１
２を閉じ、電磁弁１１５を開き、供給ポンプ１１４を作
動させる。それにより、取水槽１０３に貯留された透過
水が、配管１１３、供給ポンプ１１４、電磁弁１１５お
よび配管１０７を通してスパイラル型膜エレメント１の
集水管２に導入され、集水管２の外周面から透過水が導
出される。その透過水は、封筒状膜３を濾過運転時とは
逆の方向へ透過して原水スペーサ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、図７に示すよう
に膜エレメント１の少なくとも外周部（図８の例では外
周部および両端部）に捕捉された汚染物質３００が容易
に剥離する。

【０１０２】上記の洗浄方法によれば、膜エレメント１
に捕捉された汚染物質を容易にかつ確実に除去すること
ができるので、汚染物質による透過水量の低下を防止す
ることができ、常に安定した透過水量を維持することが
できる。

【０１０３】本実施例の処理システムにおいても、吸引
により全量濾過が行われるので、圧力容器が不要とな
り、原水を大きなポンプで供給する必要もない。したが
って、システムコストおよび運転コストが低減される。

【０１０４】また、圧力容器を用いずに膜エレメント１
の全体が原水中に浸漬されるので、膜エレメント１の外
周部に図１１に示したようなデッドスペーサＳが形成さ
れない。したがって、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。

【０１０５】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、
部品コストおよび製造コストが低減される。

【０１０６】また、供給ポンプ１１４により逆流洗浄を
行うことができるので、膜エレメント１を定期的にまた
は必要なときに洗浄することが可能となる。

【０１０７】なお、図７の処理システムにおいても、図
５（ａ）または図５（ｂ）に示したスパイラル型膜エレ
メント１を用いてもよい。

【０１０８】第２の実施例および第３の実施例の処理シ
ステムにおいて、第１の実施例と同様に、スパイラル型
膜エレメント１の下方に、散気装置として散気管（多孔
パイプ）１０１を配設してもよい。これにより、膜エレ
メント１の膜面上での濃度分極および膜汚染が防止され
るとともに、膜エレメント１の両端部に捕捉された汚染
物質が散気流により除去される。このようにして、膜エ
レメント１を散気管１０１から発生する散気流により常
時または必要なときに洗浄することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における処理システムを
示す図である。

【図２】図１の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１の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６】本発明の第２の実施例における処理システムを
示す図である。

【図７】スパイラル型膜エレメントの外周部に捕捉され
た汚染物質を示す断面図である。

【図８】本発明の第３の実施例における処理システムを
示す図である。

【図９】従来の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１０】従来のスパイラル型膜エレメントの外観斜視
図である。

【図１１】従来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。

【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 散気型曝気槽 １００ａ 原水槽 １０１ 散気管 １０２ 吸引ポンプ １０２ａ ギアポンプ １０３ 取水槽 １０４，１１４ 供給ポンプ １０５ 逆浸透膜分離装置 １０６ 送気管 １１２，１１５ 電磁弁

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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を原液中に浸漬するととも
   に、前記有孔中空管の内部を負圧にすることにより、前
   記スパイラル型膜エレメントの外周部および両端部から
   原液を吸引し、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すことを特徴とするスパイラル型
   膜エレメントの運転方法。
2. 【請求項２】 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を原
   液中に浸漬するとともに、前記有孔中空管の内部を負圧
   にすることにより、前記スパイラル型膜エレメントの外
   周部および他端部から原液を吸引し、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すことを特
   徴とするスパイラル型膜エレメントの運転方法。
3. 【請求項３】 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
   両端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントを原
   液中に浸漬するとともに、前記有孔中空管の内部を負圧
   にすることにより、前記スパイラル型膜エレメントの外
   周部から原液を吸引し、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すことを特徴とするスパ
   イラル型膜エレメントの運転方法。
4. 【請求項４】 前記スパイラル型膜エレメントの下方か
   ら散気装置により気泡を散出させることを特徴とする請
   求項１、２または３記載のスパイラル型膜エレメントの
   運転方法。
5. 【請求項５】 洗浄時に、前記有孔中空管の少なくとも
   一方の開口端から洗浄液を導入し、前記有孔中空管の外
   周面から導出される洗浄液を前記スパイラル型膜エレメ
   ントの外周部および両端部から排出させることを特徴と
   する請求項１または４記載のスパイラル型膜エレメント
   の洗浄方法。
6. 【請求項６】 洗浄時に、前記有孔中空管の少なくとも
   一方の開口端から洗浄液を導入し、前記有孔中空管の外
   周面から導出される洗浄液を前記スパイラル型膜エレメ
   ントの外周部および他端部から排出させることを特徴と
   する請求項２または４記載のスパイラル型膜エレメント
   の運転方法。
7. 【請求項７】 洗浄時に、前記有孔中空管の少なくとも
   一方の開口端から洗浄液を導入し、前記有孔中空管の外
   周面から導出される洗浄液を前記スパイラル型膜エレメ
   ントの外周部から排出させることを特徴とする請求項３
   または４記載のスパイラル型膜エレメントの運転方法。
8. 【請求項８】 前記洗浄液が透過液であることを特徴と
   する請求項５、６または７記載のスパイラル型膜エレメ
   ントの運転方法。
9. 【請求項９】 運転時に前記スパイラル型膜エレメント
   の前記有孔中空管から取り出された透過液を貯留槽に貯
   留し、洗浄時に前記貯留槽に貯留された透過液を前記ス
   パイラル型膜エレメントの前記有孔中空管に導入するこ
   とを特徴とする請求項８記載のスパイラル型膜エレメン
   トの運転方法。
10. 【請求項１０】 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、少
    なくとも外周部側から原液が供給され、かつ前記有孔中
    空管の少なくとも一方の開口端から透過液が導出される
    スパイラル型膜エレメントを原液中に浸漬するととも
    に、前記有孔中空管の内部を負圧にする負圧手段を設け
    たことを特徴とする処理システム。
11. 【請求項１１】 前記スパイラル型膜エレメントの下方
    に気泡を散出させる散気装置をさらに設けたことを特徴
    とする請求項１０記載の処理システム。
12. 【請求項１２】 前記負圧手段は、前記スパイラル型膜
    エレメントの前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端
    に接続される吸引ポンプからなることを特徴とする請求
    項１０または１１記載の処理システム。
13. 【請求項１３】 前記吸引ポンプにより前記スパイラル
    型膜エレメントの前記有孔中空管から導出された透過液
    を貯留する貯留槽をさらに設け、前記吸引ポンプは洗浄
    時に逆回転可能なポンプからなることを特徴とする請求
    項１２記載の処理システム。
14. 【請求項１４】 前記吸引ポンプにより前記スパイラル
    型膜エレメントの前記有孔中空管から導出された透過液
    を貯留する貯留槽と、洗浄時に前記貯留槽に貯留された
    透過液を前記スパイラル型膜エレメントの前記有孔中空
    管の少なくとも一方の開口端から導入する導入手段とを
    さらに設けたことを特徴とする請求項１２記載の処理シ
    ステム。