CN111989152B - 分离膜模块 - Google Patents
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- B01D—SEPARATION
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Abstract
本发明涉及分离膜模块，前述分离膜模块具备多个螺旋型分离膜元件，前述多个螺旋型分离膜元件具备分离膜缠绕体和叠套防止板，前述分离膜缠绕体在中心管的周围缠绕有具备分离膜的分离膜叶，前述叠套防止板至少设置于前述分离膜缠绕体的轴向的单侧的端部，前述多个螺旋型分离膜元件被以排成一列的方式装填于压力容器，第1螺旋型分离膜元件与第2螺旋型分离膜元件被以前述分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
Description
技术领域
本发明涉及分离膜模块，前述分离膜模块将多个螺旋型分离膜元件以排成一列的方式装填，前述多个螺旋型分离膜元件用于从海水、含有盐分等溶质的河水、地下水、湖水、废水处理等原水得到溶质浓度低的透过水及溶质浓度高的浓缩水。
背景技术
近年来，水资源的枯竭逐渐变得枯严重，目前未被利用的水资源的有效利用正被研究。特别是，身边距我们最近的从不能直接被利用的海水制造饮用水的技术、所谓的“海水淡水化”、进而将下水道废水净化、将处理水淡水化的技术、所谓的“下水道废水再利用”受到关注。
海水淡水化以往在水资源极度缺乏且基于石油的热资源非常丰富的中东地区以蒸发法为中心被实用化，但在热源不丰富的中东以外的地区采用能量效率高的逆浸透法。然而，最近，由于逆浸透法的技术进歩带来的可靠性的提高、成本下降的进展，在中东地区建设采用逆浸透法的海水淡水化工厂，展现出世界性的发展。
此外，在内陆、沿海的城市地区、工业地区这样的没有水源的那样的地区、由于排水限制而排放量受到制约那样的地区，开始应用下水道废水再利用。特别地，在水源匮乏的岛国新加坡，将国内产生的污水处理后，不使其流向海排放地存积，借助逆浸透膜再生至能够饮用的程度的水来应对水资源不足。
应用于海水淡水化、下水道废水再利用的逆浸透法中，向包括盐分等溶质的水施加浸透压以上的压力使其透过逆浸透膜，由此能够得到溶质被除去的水和溶质被浓缩的水。通过应用该技术，例如也能够从海水、碱水、包括有害物的水得到饮用水，此外，也能够进行工业用超纯水的制造、排水处理、有价物的回收等。
为使应用逆浸透膜的水处理装置稳定运转，应用于原水水质的前处理较重要，若前处理不充分，则逆浸透膜劣化或污染(膜面污染)，不能稳定运转。另一方面，即使充分进行前处理，若继续长期运转，则在配管、逆浸透膜模块内形成生物膜，结果，产生逆浸透膜的生物污染，不能稳定运转。
分离膜有平板膜、管状膜、中空丝膜等各种各样的形态，但平板膜的情况下，多以螺旋型分离膜元件这样的形态使用。作为螺旋型分离膜元件的构造，例如，如专利文献1所示，可以列举如下构造：以供给水(＝被处理水)与透过水不混合的方式固封端部的构造的分离膜、以及供给侧流路件及透过侧流路件的层叠体的单个或多个被螺旋状地缠绕于有孔的中心管的周围，在该分离膜缠绕体的至少一端装配端板，将分离膜缠绕体的外周面借助由玻璃纤维与环氧树脂构成的纤维强化剂(FRP)固定成壳状。
螺旋型分离膜元件中，被处理水被从一端面供给，沿供给侧流路件流动的同时成分的一部分(例如海水淡水化的情况下为水)透过分离膜从而被分离。此时，螺旋状的分离膜缠绕体彼此在轴向上偏离，有发生端部呈圆锥形的被称作叠套现象的现象的情况。另外，螺旋型分离膜元件的端板发挥防止分离膜缠绕体圆锥状地扩展的作用等，所以被称作叠套防止板。
之后，透过分离膜的成分(透过水)沿透过侧流路件流动，朝向中心管内从其侧面的孔流入，在中心管内流动，被作为透过水取出。另一方面，高浓度地含有非透过成分(例如，海水淡水化的情况为盐分)的处理水被从螺旋型分离膜元件的另一端面作为浓缩水取出。这样的螺旋型分离膜元件具有供给水流路件被均匀地配置而难以产生偏流的优点，但在前处理不充分的情况下，有供给被处理水的膜面上污染物质容易蓄积的问题。
特别是，螺旋型分离膜元件通常将多个螺旋型分离膜元件串联连接地装填于一个压力容器来使用的情况较多，该情况下，前述的污染在最前的螺旋型分离膜元件显著地容易发生。进而，海水淡水化的情况下，由于浸透压的影响，在溶质浓度低的最前螺旋型分离膜元件处透过流束大，容易向膜面上供给污染物质，所以促进污染。另一方面，随着溶质的浓缩而浸透压上升的最后方的螺旋型分离膜元件处，透过流束小，所以有难以发生污染的倾向。
若发生污染，则螺旋状的分离膜缠绕体不仅向轴向偏离，分离膜缠绕体也向半径方向扩展(膨胀)，容易发生在分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的沟道（Channeling）现象，结果，容易发生叠套现象。
此外，也有分离膜、供给侧流路件及透过侧流路件蠕变变形而它们的厚度减少的情况。这样，供给侧流路局部地缩窄变形或者扩大变形，由此，供给侧流路中的被处理水的流动较大地偏流化，发生螺旋型分离膜元件的性能下降的情况较多。
为了防止沟道现象、分离膜及供给侧流路件的飞出的发生，多应用药水洗涤(＝化学洗涤)、药水洗涤实施前使供给水(＝被处理水)、透过水向膜的供给侧以高流束流动的冲洗、以逆压使透过水从膜的透过侧向供给侧逆流来除去附着的污染物质的逆压洗涤这样的被称作物理洗涤的洗涤手法。
例如，专利文献1中，提出了定期地从浓缩水出口向供给水入口供给透过水而从与运转时的供给方向(＝正向)相反的方向实施冲洗(＝逆流冲洗)的方法。专利文献2中提出了切换冲洗方向的同时实施冲洗的方法。借助这些冲洗，能够将蓄积于螺旋型分离膜元件端部的污染物质除去，并且将在借助正向的冲洗而膜面的冲洗效果容易变小的后方的螺旋型分离膜元件蓄积的污染物质除去。
此外，专利文献3中，提出了通过运转中使被处理水的供给方向翻转而几乎不发生运转停止时间的情况下将在膜面上蓄积的污染物质除去的方法。
专利文献1：国际公开第2009/128328号。
专利文献2：日本特开2004-141846号公报。
专利文献3：日本特开2004-261724号公报。
但是，将这些洗涤以合适的时机实施并不容易，将沟道现象、分离膜及供给侧流路件的飞出有效地防止仍然困难。
此外，若为了除去污染物质而高频率地实施药水洗涤、物理洗涤，则也有发生分离膜的磨损及磨耗这样的物理性的劣化以及水解这样的化学性的劣化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述以往的实际情况而作出的，本发明的目的为，在填充有螺旋型分离膜元件的分离膜模块中提供一种能够有效地防止分离膜缠绕体沿半径方向扩展(膨胀)、在分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的沟道现象、供给侧流路件的飞出的分离膜模块。
为了解决前述问题，本发明由以下(1)至(6)的结构构成。
(1)一种分离膜模块，其特征在于，具备多个螺旋型分离膜元件，前述多个螺旋型分离膜元件具备分离膜缠绕体和叠套防止板，前述分离膜缠绕体在中心管的周围缠绕有具备分离膜的分离膜叶，前述叠套防止板设置于前述分离膜缠绕体的轴向的至少单侧的端部，前述多个螺旋型分离膜元件被以排成一列的方式装填于压力容器，作为前述多个螺旋型分离膜元件中的一个的第1螺旋型分离膜元件与作为前述多个螺旋型分离膜元件中的另一个的第2螺旋型分离膜元件被以前述分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
(2) (1)所述的分离膜模块，其中，前述第1螺旋型分离膜元件被装填于前述压力容器的被处理水供给方向的最上游部，前述第2螺旋型分离膜元件被从前述最上游部起算装填在第二个部位。
(3) (1)或(2)所述的分离膜模块，其中，以互相相邻的螺旋型分离膜元件的前述分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
(4) (1)至(3)中任一项所述的分离膜模块，其中，互相连结的螺旋型分离膜元件的连结部具有限制螺旋型分离膜元件的旋转方向的互相的相对移动的构造。
(5) (4)所述的分离膜模块，其中，前述连结部设置于前述中心管及前述叠套防止板的至少一方，具有嵌合构造。
(6) (1)至(5)中任一项所述的分离膜模块，其中，处理浸透压为2MPa以上的被处理水。
发明效果
填充有螺旋型分离膜元件的本发明的分离膜模块能够有效地防止分离膜缠绕体沿半径方向扩展(膨胀)、分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的沟道现象、供给侧流路件的飞出。
附图说明
图1是用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件(缠绕方向：顺时针)的一实施方式的局部剖视立体图。
图2是将第1缠绕方向螺旋型分离膜元件与第2缠绕方向螺旋型分离膜元件交替装填于筒状压力容器的本发明的分离膜模块的一实施方式的剖视图。
图3是用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件(缠绕方向：逆时针)的一实施方式的局部剖视立体图。
图4是表示能够对于用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件应用的U联结密封的一例的剖视图。
图5是表示能够对于用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件应用的O型圈密封的一例的剖视图。
图6是表示能够对于用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件应用的开口环状的密封部件的一例的图，图6(a)是俯视图，图6(b)是图6(a)的b-b剖视图。
图7是表示国际公开第2011/046937号所记载的具有密封功能的叠套防止板的图，图7(a)是用于说明叠套防止板彼此的连结部的要部剖视放大图，图7(b)是立体图，图7(c)及图7(d)是俯视图。
图8是使用能够应用于本发明的分离膜模块的H字连结部件的螺旋型分离膜元件连结时的剖视图。
图9是使用能够应用于本发明的分离膜模块的嵌合构造中心管的螺旋型分离膜连结时的剖视图。
图10是使用能够应用于本发明的分离膜模块的嵌合构造叠套防止板的螺旋型分离膜连结时的剖视图。
具体实施方式
本发明的分离膜模块
具备多个螺旋型分离膜元件，前述多个螺旋型分离膜元件具备分离膜缠绕体和叠套防止板，前述分离膜缠绕体在中心管的周围缠绕有具备分离膜的分离膜叶，前述叠套防止板设置于前述分离膜缠绕体的轴向的至少单侧的端部，前述多个螺旋型分离膜元件被以排成一列的方式装填于压力容器，作为前述多个螺旋型分离膜元件中的一个的第1螺旋型分离膜元件与作为前述多个螺旋型分离膜元件中的另一个的第2螺旋型分离膜元件被以前述分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
以下，参照附图的同时，对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于被这些附图所示的实施方式。
图1是用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件的一实施方式的局部剖视立体图。
图1中，第1螺旋型分离膜元件20A在分离膜21的内侧夹持透过侧流路件22，以被处理水(供给水)27与透过水28不混合的方式固封着分离膜21端部的构造的分离膜叶32与供给侧流路件23的单个或多个层叠体被螺旋状地缠绕于有孔的中心管24A的周围，其分离膜缠绕体的外周被外装体覆盖，在该分离膜缠绕体及外装体的端部设置有叠套防止板25。在叠套防止板25的外周设置至少一个环绕槽26，配置未图示的被处理水密封部件。
该第1螺旋型分离膜元件20A为，被处理水(供给水)27被从一端面沿在图1图示的方向(被处理水供给方向)供给，沿供给侧流路件23流动的同时成分的一部分(例如，海水淡水化的情况为水)透过分离膜21，由此，被分离成透过水28与浓缩水29。之后，透过分离膜21的成分(透过水28)沿透过侧流路件22流动，朝向中心管24A内从其侧面的孔流入，在中心管24A内流动，被作为透过水28取出。另一方面，将非透过成分(例如，海水淡水化的情况为盐分)高浓度地含有的处理水被从第1螺旋型分离膜元件20A的另一端面作为浓缩水29排出。
在本实施方式中，例如，如图2所示，将图1中例示的第1螺旋型分离膜元件20A(20a、20c、20e)及图3中例示的第2螺旋型分离膜元件20B(20b、20d、20f)在筒状压力容器40以排成一列的方式装填，构成分离膜模块41。
分离膜模块41通过将多个螺旋型分离膜元件20a、20b、20c、20d、20e、20f(以下也将它们总称为 “螺旋型分离膜元件20”。)在筒状压力容器40内以排成一列的方式连结来装填从而构成。
此外，筒状压力容器40内中，第1螺旋型分离膜元件与第2螺旋型分离膜元件被以第1螺旋型分离膜元件的分离膜叶的缠绕方向与第2螺旋型分离膜元件的分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
在至少设置于构成螺旋型分离膜元件20的分离膜缠绕体的轴向的单侧的端部的叠套防止板25a、25b、25c、25d、25e、25f的外周与筒状压力容器40的内周面之间，装配被处理水密封部件43a、43b、43c、43d、43e、43f(以下也将它们总称为 “被处理水密封部件43”。)。
另外，图2中，第1螺旋型分离膜元件20a、20c、20e分别表示图1所示的第1螺旋型分离膜元件20A，第2螺旋型分离膜元件20b、20d、20f分别表示图3所示的第2螺旋型分离膜元件20B。
图2所示的实施方式中，被处理水被从被处理水供给口44供给，被向第1螺旋型分离膜元件20a的端部供给。第1螺旋型分离膜元件20a中被处理的浓缩水被向第2螺旋型分离膜元件20b供给，之后，被顺次向第1螺旋型分离膜元件20c、第2螺旋型分离膜元件20d、第1螺旋型分离膜元件20e、第2螺旋型分离膜元件20f供给而处理后，最终被从浓缩水排出口45排出。
此外，各螺旋型分离膜元件20a~20f的中心管24a、24b、24c、24d、24e、24f(以下也将它们总称为“中心管24”。)分别被接头46a、46b、46c、46d、46e(以下也将它们总称为“接头46”。)连接，并且与设置于模块端板47a、47b的透过水取出口50a、50b连接，各螺旋型分离膜元件20所得到的透过水汇集而被向系统外取出。
螺旋型分离膜元件20中，被处理水(供给水)27被从一端面供给，沿供给侧流路件23流动的同时成分的一部分(例如，海水淡水化的情况为水)透过分离膜由此而被分离，但此时，由于污染等而螺旋型分离膜元件20的供给侧流路件23堵塞的情况下，螺旋型分离膜元件20的流动阻力上升，从而分离膜21、供给侧流路件23向轴向飞出或分离膜缠绕体沿半径方向扩展(膨胀)，有在分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的沟道现象的情况。
另外，通过在螺旋型分离膜元件20设置叠套防止板25，分离膜缠绕体的轴向的移动被限制，有效地防止叠套现象。
但是，仅借助叠套防止板25无法有效地抑制分离膜缠绕体沿半径方向扩展，所以所以难以有效地防止分离膜21、供给侧流路件23的飞出、分离膜缠绕体沿半径方向扩展(膨胀)、在分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的现象(沟道现象)。
因此，在本实施方式中，如图2所示，第1螺旋型分离膜元件20a、20c、20e与第2螺旋型分离膜元件20b、20d、20f以分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式呈在压力容器排成一列地装填的分离膜模块41这样的结构。
第1螺旋型分离膜元件20a、20c、20e具备第1分离膜缠绕体和叠套防止板25，前述第1分离膜缠绕体将具备如图1所示那样的分离膜21的分离膜叶32在中心管24A的周围沿第1缠绕方向(顺时针)缠绕，前述叠套防止板25至少设置于前述第1分离膜缠绕体的轴向的单侧的端部。
第2螺旋型分离膜元件20b、20d、20f具备第2分离膜缠绕体和叠套防止板25，前述第2分离膜缠绕体将具备如图3所示那样的分离膜21的分离膜叶32在中心管24B的周围沿与前述第1缠绕方向相反的第2缠绕方向(逆时针)缠绕，前述叠套防止板25至少设置于前述第2分离膜缠绕体的轴向的单侧的端部。
根据本发明的多位发明人的发现，第1分离膜缠绕体由于污染等沿半径方向扩展时，产生分离膜叶32欲相对于中心管24A向分离膜叶32的缠绕放松的方向旋转的应力。实际上，分离膜叶32与中心管24A粘接，所以该应力导致中心管24A的旋转方向的移动。
分离膜模块中的全部螺旋型分离膜元件的缠绕方向相同的情况下，所有中心管全部欲向相同的方向旋转，所以无法承受大的阻力而旋转。
与此相对，本实施方式通过采用上述结构，能够将第1分离膜缠绕体沿半径方向扩展时产生的使中心管24A沿旋转方向移动的应力，用在第2分离膜缠绕体沿半径方向扩展时产生的相对于在第1分离膜缠绕体产生的旋转方向相反的方向上使中心管24B移动的应力抵消，能够有效地防止分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的沟道现象。
通常，多将多个螺旋型分离膜元件20串联连接来向一个压力容器装填来使用，为了满足最低浓缩水流量、最高供给水压力等制约条件的同时提高系统回收率，向压力容器内装填6至8根螺旋型分离膜元件20。该情况下，前述污染在最前的螺旋型分离膜元件(图2中为第1螺旋型分离膜元件20a)显著地容易发生，特别是海水淡水化的情况下，由于浸透压的影响，溶质浓度低的最前螺旋型分离膜元件处透过流束大，膜面上污染物质容易被供给，所以污染被促进。
因此，在筒状压力容器40的被处理水供给方向的最上游部装填第1螺旋型分离膜元件，从最上游部起第二个地装填第2螺旋型分离膜元件，由此，在各螺旋型分离膜元件产生的使分离膜缠绕体沿旋转方向移动的应力互相抵消，所以能够简便且有效地防止沟道现象。
使用于本发明的分离膜模块的第1螺旋型分离膜元件与第2螺旋型分离膜元件连结的元件配置从容易发生前述的污染的观点出发，筒状压力容器40之中，也优选地配置于上游侧，可以在一个部位，但也可以在多个部位。
此外，以过度的流量供给被处理水的情况下，分离膜模块内的全部螺旋型分离膜元件的流动阻力上升，有时在所有螺旋型分离膜元件发生分离膜21、供给侧流路件23的飞出、沟道现象。因此，如图2所示，优选地，以互相相邻的螺旋型分离膜元件的分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
能够应用于本发明的分离膜模块的螺旋型分离膜元件所用的分离膜21是平板膜状的分离膜，能够使用逆浸透膜、限外过滤膜、精密过滤膜、气体分离膜、脱气膜等。作为分离膜21的膜材料，具体地为，乙酸纤维素系、聚酰胺系、交联聚胺系、交联聚胺/聚醚系、交联聚醚系、聚丙烯腈、聚醚、磺化聚砜等。
作为从这些膜材料制作的逆浸透膜的膜形态，有非对称膜及复合膜等。
对于透过侧流路件22及供给侧流路件23，能够使用网状材料、筛眼状材料、带槽的片、波形片等。透过侧流路件22及供给侧流路件23可以均与分离膜21独立，也可以通过粘接、融接等来一体化。
作为用于将分离膜21的端部固封的手段，适合使用粘接法。作为粘接法所用的粘接剂，能够使用聚氨酯系粘接剂、环氧系粘接剂、热熔胶粘接剂等粘接剂。
中心管24在管的侧面具有多个孔，中心管24的材料为树脂、金属等均可，但鉴于成本、耐久性，一般使用改性聚苯醚（NORYL）树脂、ABS树脂等塑料。
使中心管24彼此、中心管24与透过水取出口50a、50b连接的接头46的材料也为树脂、金属等均可，但鉴于成本、耐久性，一般使用改性聚苯醚树脂、ABS树脂等塑料。
此外，在中心管24与接头46的连接部装配有弹性密封部件，作为材料不被特别地制约，能够使用腈橡胶、苯乙烯橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、丙烯酸橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚氨酯橡胶等一般多被使用的弹性密封材料。另外，这些材质中，优选为相对于作为分离膜模块41的对象的被处理水所含的酸、碱及氧化剂等成分具有耐久性的。
叠套防止板25是因为防止由于被处理水通过分离膜缠绕体时产生的压力而分离膜缠绕体圆锥状地扩展的作用而被设置的具有空隙的板状物，优选地在外周侧具有装配被处理水密封部件43的环绕槽26。叠套防止板25具有防止分离膜缠绕体的轴向的变形的功能即可，其材质不被特别限制。但是，根据用途，需要耐化学性、耐热性等的情况下，能够根据要求规格适当选择。一般热塑性树脂、热固化性树脂、耐热性树脂等树脂材较适合。
此外，该叠套防止板25从尽量不妨碍被处理水的流动地维持强度的目的出发，优选为具有外周环状部、内周环状部、放射状辐条部31的辐条型构造。
此外，螺旋型分离膜元件20也优选为分离膜缠绕体的外周部被外装件拘束而不扩径的构造。外装件可以是由聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯化乙烯基等构成的片、由玻璃纤维、环氧树脂构成的纤维强化剂(FRP)等构成的，在分离膜缠绕体的外周表面，将该片、纤维缠绕而以螺旋型分离膜元件20不扩径的方式被壳状地固定。
图2中，被处理水供给口44和浓缩水排出口45被装备于模块端板47a及47b，但也可以装备于筒状压力容器40体部的模块端板47a或47b附近(即，模块端板47a与第1螺旋型分离膜元件20a之间、或浓缩水排出口45在模块端板47b与位于最末尾的第2螺旋型分离膜元件20f之间)。
此外，在筒状压力容器40与螺旋型分离膜元件20之间(旁路流路)，被处理水穿过时被螺旋型分离膜元件20处理的被处理水的流量减少，所以处理效率下降。为了防止被处理水向旁路流路的流入，一般多进行密封。
具体地，在各螺旋型分离膜元件20a~20f的叠套防止板25a~25f的外周部的环绕槽装配被处理水密封部件43，由此，各螺旋型分离膜元件20a~20f的被处理水与浓缩水隔离。
另外，图2中，在各螺旋型分离膜元件20a~20f的一端装配有被处理水密封部件43，但也能够在两端装配。
作为被处理水密封部件43，U-联结密封或V-联结密封被考察而被广泛使用。该U-联结密封使用弹性树脂，U字形的打开的部分以朝向供给被处理水的一侧(上游侧)的方式设置于螺旋型分离膜元件20的叠套防止板25。该U-联结密封在被供给被处理水时，由于其水压而U字部分打开，呈填埋U-联结密封与筒状压力容器40的间隙的构造。V-联结密封也相同。
图4表示在螺旋型分离膜元件被装填于筒状压力容器40内的状态下，被处理水密封部件30(U-联结密封)被装配于叠套防止板25的外周的环绕槽26而将叠套防止板25的外周与筒状压力容器40的内周面之间密封的状态，是将被处理水密封部件30(U-联结密封)装配部分的附近放大地示意地表示的放大剖视图。
图4中，被处理水密封部件30(U-联结密封)与筒状压力容器40的内壁的接触面积比较小，但如前所述，由于被处理水被从上游向下游(如图4的箭头所示地从左向右)地供给时的水压而被处理水密封部件30(U-联结密封)打开，呈填埋被处理水密封部件30(U-联结密封)与筒状压力容器40的间隙的构造。
另一方面，作为现有技术，也有使用O型圈密封的情况，装配于叠套防止板25的外周侧的环绕槽26的O型圈密封与筒状压力容器40的内壁接触而O型圈密封被压溃而变形，由此填埋螺旋型分离膜元件与筒状压力容器内40的间隙，所以相对于来自两侧的被处理水的供给，能够发挥良好的密封性。
图5表示螺旋型分离膜元件被装填于筒状压力容器40内的状态下被处理水密封部件30(O型圈密封)在被装配于环绕槽26的叠套防止板25的外周与筒状压力容器40的内周面之间密封的状态，是将被处理水密封部件30(O型圈密封)装配部分的附近放大来示意地表示的部分放大剖视图。图5的被处理水密封部件30(O型圈密封)相对于向右的方向流动的被处理水发挥密封功能。
也优选使用图6所示那样的开口环状的密封部件33。开口环状的密封部件33记载于国际公开第2011/046944号。开口环状的密封部件33具有环状密封在一个部位以上被切断・分割的形状。
例如，如图6(a)(俯视图)所示，优选地，开口环状的密封部件33的裂口部34存在一个部位，但也可以是环状密封部件在两个部位将被切断・分割的半圆弧状开口环状密封部件装配于两个叠套防止板25的外周部的环绕槽26。
开口环状的密封部件33的横截面形状不被特别限定，但只要是收纳于叠套防止板25的外周部的环绕槽26而不能移动的构造即可，例如，也可以如图6(b)(由图6(a)的箭头b-b表示的剖视图)所示为大致四边形，也可以为大致多边形。开口环状的密封部件33的大小根据螺旋型分离膜元件的外径、材料而最佳化即可，但例如能够采用密封的直径方向宽度(即开口环状的密封部件的外径35与开口环状的密封部件的内径36的差的一半)为5~10mm左右、密封的厚度为3~10mm左右。
这样的开口环状的密封部件33如图6(b)所示截面形状为矩形，所以滑动面与密封部件能够并行或沿两方向对称地接触。由此，能够从分离膜模块的两侧供给被处理流水，且将螺旋型分离膜元件装填于筒状压力容器40内时，此外，将螺旋型分离膜元件从筒状压力容器40抽出时，也能够容易地使螺旋型分离膜元件在筒状压力容器40内移动。
开口环状的密封部件33具有从螺旋型分离膜元件的哪个供给被处理水都能够发挥充分的密封性的特性。
作为具有这样的特性的密封部件的形状，不只前述的开口环状，也能够应用密封接触面锋利的即截面例如为三角形的三角环状、凸透镜状、此外能够应用接触面保持凹凸的波板状。
另外，开口环状的密封部件33的裂口部的形状不被特别限定。
可以将被处理水密封部件仅装配于叠套防止板外周部的单侧，也可以装配于两侧。构成开口环状的密封部件33的材质为非弹性材料、弹性材料均可，优选为使用非弹性材。
另一方面，U联结密封、V联结密封、O型圈密封装配时需要扩张，所以优选为使用弹性材料。
作为非弹性材料，列举有机材料、无机材料。
作为有机材料，列举以聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯为首的各种各样的硬质塑料。作为无机材料，能够使用铁、不锈钢、铜、铝、钛、它们的合金，也能够使用陶瓷、石墨、石绵、纤维强化剂(FRP)。
另外，对于构成开口环状的密封部件33的材质，优选为相对于作为分离膜模块41的对象的被处理流水具有耐久性的。例如，以海水为对象的情况下，若使用铁合金则容易腐蚀，此外，包括有机溶剂的情况下，若使用耐久性不足的树脂则容易劣化所以需要注意。
此外，在压力容器内的所有的螺旋型分离膜元件，以互相相邻的螺旋型分离膜元件的分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填的情况下，也有所有的螺旋型分离膜元件一体地旋转的可能性。因此，被处理水密封部件优选为相对于螺旋型分离膜元件及压力容器之间的相对旋转的应力能够耐受的部件，与非弹性部件相比优选弹性部件。
螺旋型分离膜元件20在以排成一列的方式装填于筒状压力容器40的分离膜模块41中，如图2所示，将螺旋型分离膜元件20的中心管24的端部彼此借助接头46连接。
此外，在国际公开第2011/046937号所记载的那样的具有密封功能的叠套防止板60a及60b，形成同心圆上的突起部61及槽部62而螺旋型分离膜元件被串联地配置时，如图7(a)~图7(d)所示，上游侧的螺旋型分离膜元件的下游侧叠套防止板60a的突起部61与下游侧的螺旋型分离膜元件的上游侧叠套防止板60b的槽部62嵌合，由此螺旋型分离膜元件彼此被连接。
该结构中，在螺旋型分离膜元件彼此的连接处，旋转方向的相对移动仅借助伴随叠套防止板相互的滑动的摩擦而被抑制。
如下所述，在本实施方式中，进而，第1螺旋型分离膜元件与第2螺旋型分离膜元件的连结部具有限制螺旋型分离膜元件的互相的旋转方向的相对移动的构造，由此，能够更效果地防止沟道现象。
即，对于具有限制中心管24及叠套防止板25的至少一方的旋转方向的相对移动的构造的连结部、例如上游侧的螺旋型分离膜元件的下游侧的辐条型构造叠套防止板25的放射状辐条部31和下游侧的螺旋型分离膜元件的上游侧的辐条型构造叠套防止板25的放射状辐条部31，应用如图8所示那样的H字连结部件63，由此能够更切实地实现本发明的目的。
进而，通过应用在图9所示那样的端部具有嵌合构造(中心管端部的凸部64、中心管端部的凹部65)的中心管24、或者在图10所示那样的端部具有嵌合构造(叠套防止板的凸部66、叠套防止板的凹部67)的叠套防止板25，能够在不增加部件数的情况下将本发明更简便且切实地实现，所以是优选的。
另外，图8~10中，以被处理水被按照第1螺旋型分离膜元件20A、第2螺旋型分离膜元件20B的顺序供给的方式设置分离膜元件，但其设置顺序也可以相反。
具有使中心管、模块端板的旋转方向的移动限制的构造的连结部数、以及螺旋型分离膜元件的中心管端部及该端部的嵌合构造部数也可以是一个，但也可以有多个。根据抵消旋转应力的观点，使中心管、模块端板的旋转方向的移动限制的构造优选地被对称地配置。
本发明能够应用的被处理水不被特别限制，能够列举河水、海水、污水处理水、雨水、工业用水、工业废水等各种各样的被处理水，但适合被处理水含有各种各样的有机物、无机物的情况。本发明特别适合被处理水的浸透压为发生叠套现象的2MPa以上的情况。
将本发明详细地且参照特定的实施方式进行了说明，但本领域技术人员显然能够在不脱离本发明的精神与范围的情况下加以各种各样的改变、修正。本申请基于2018年4月26日申请的日本专利申请(日本特愿2018-085398)，将其内容作为参照引用于此。
产业上的可利用性
本发明在填充有螺旋型分离膜元件的分离膜模块中，能够有效地防止分离膜缠绕体沿半径方向扩展(膨胀)、在分离膜缠绕体间产生歪斜的间隙的沟道现象、供给侧流路件的飞出。
附图标记说明
20A、20a、20c、20e：第1螺旋型分离膜元件
20B、20b、20d、20f：第2螺旋型分离膜元件
21：分离膜
22：透过侧流路件
23：供给侧流路件
24A、24B、24a、24b、24c、24d、24e、24f：中心管
25、25a、25b、25c、25d、25e、25f：叠套防止板
26：环绕槽
27：被处理水(供给水)
28：透过水
29：浓缩水
30：被处理水密封部件
31：放射状辐条部
32：分离膜叶
33：开口环状的密封部件
34：开口环状的密封部件的裂口部
35：开口环状的密封部件的外径
36：开口环状的密封部件的内径
40：筒状压力容器
41：分离膜模块
43a、43b、43c、43d、43e、43f：被处理水密封部件
44：被处理水供给口
45：浓缩水排出口
46a、46b、46c、46d、46e：接头
47a、47b：模块端板
50a、50b：透过水取出口
60a、60b：具有密封功能的叠套防止板
61：具有密封功能的叠套防止板的突起部
62：具有密封功能的叠套防止板的槽部
63：H字连结部件
64：中心管端部的凸部
65：中心管端部的凹部
66：叠套防止板的凸部
67：叠套防止板的凹部。
Claims (8)
1.一种分离膜模块，其特征在于，
具备多个螺旋型分离膜元件，前述多个螺旋型分离膜元件具备分离膜缠绕体和叠套防止板，前述分离膜缠绕体在中心管的周围缠绕有具备分离膜的分离膜叶，前述叠套防止板至少设置于前述分离膜缠绕体的轴向的单侧的端部，
前述多个螺旋型分离膜元件被以排成一列的方式装填于压力容器，
作为前述多个螺旋型分离膜元件中的一个的第1螺旋型分离膜元件与作为前述多个螺旋型分离膜元件中的另一个的第2螺旋型分离膜元件被以前述分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
2.如权利要求1所述的分离膜模块，其特征在于，
前述第1螺旋型分离膜元件被装填于前述压力容器的被处理水供给方向的最上游部，
前述第2螺旋型分离膜元件被从前述最上游部起第二个地装填。
3.如权利要求1所述的分离膜模块，其特征在于，
以互相相邻的螺旋型分离膜元件的前述分离膜叶的缠绕方向为相反方向的方式装填。
4.如权利要求1至3中任一项所述的分离膜模块，其特征在于，
互相连结的螺旋型分离膜元件的连结部具有限制螺旋型分离膜元件的旋转方向的互相的相对移动的构造。
5.如权利要求4所述的分离膜模块，其特征在于，
前述连结部设置于前述中心管及前述叠套防止板的至少一方，具有嵌合构造。
6.如权利要求1至3中任一项所述的分离膜模块，其特征在于，
处理浸透压为2MPa以上的被处理水。
7.如权利要求4所述的分离膜模块，其特征在于，
处理浸透压为2MPa以上的被处理水。
8.如权利要求5所述的分离膜模块，其特征在于，
处理浸透压为2MPa以上的被处理水。
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