JP2000271461A - スパイラル型膜エレメントおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法 - 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およびスパイラル型膜
モジュールの運転方法を提供することである。 【解決手段】 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複数の封筒状膜３が原
水スペーサ４を介して巻回されてなるスパイラル状膜要
素１ａを分離膜９で被覆し、さらに外周部流路材５で被
覆することにより構成される。濾過運転時には圧力容器
１０の原水入口１３から導入された原水５１が全量濾過
され、透過水出口１４から透過水５２が取り出される。
ここで、一時的に濾過運転を停止し、圧力容器１０内に
原水５１および透過水５２を封入した状態で所定時間保
持する。それにより、スパイラル型膜エレメント１の膜
面および少なくとも外周部に付着した汚染物質が剥離す
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、低圧逆浸透膜分離
装置、限外濾過装置、精密濾過装置等の膜分離装置に用
いられるスパイラル型膜エレメントおよびスパイラル型
膜モジュールの運転方法に関する。

【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、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１４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１５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１４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（透過液流路材）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２
３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（原水液路
材）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〜３．０ｍ
ｍ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１５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１６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１６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１６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１６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】スパイラル型膜エレメ
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、膜流束が低下する。そのため、薬品洗浄等を
行って目詰まりを取り除き、膜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、逆流洗浄を行うと次のような問題が生じる。

【００１６】図１７は従来のスパイラル型膜エレメント
における逆流洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。
図１７に示すように、透過水５２が集水管２２の端部か
ら導入される。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、集水管２２
の外周面から導出された透過水５２は、封筒状膜２３を
透過して原水スペーサ２４に沿ってスパイラル型膜エレ
メント２１の内部を軸方向に流れ、スパイラル型膜エレ
メント２１の端部から排出される。そのため、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、スパイラル型膜エレメント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。

【００１７】また、図１６の圧力容器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、流体の滞溜
（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溜している流
体が変成を起こす。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。

【００１８】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。

【００１９】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、スパイラル型膜エレメント当た
りの回収率が低くなる上、原水を供給するポンプが大き
いものとなり、システムコストも非常に大きくなる。

【００２０】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お
よびスパイラル型膜モジュールの運転方法を提供するこ
とである。

【００２１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
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状膜要素を
含み、スパイラル状膜要素の外周部が液体透過性材料で
覆われ、液体透過性材料の外周面側が全体的または部分
的に外周部流路材で覆われたスパイラル型膜エレメント
の運転方法であって、運転期間中に一時的に運転を停止
してスパイラル型膜エレメントを液中に浸漬した状態で
所定時間保持するものである。

【００２２】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの
運転方法においては、スパイラル型膜エレメントの少な
くとも外周部が外装材で被覆されずに開放状態にされて
いるため、スパイラル型膜エレメントを液中に浸漬した
状態で所定時間保持することにより、スパイラル型膜エ
レメントの膜面および少なくとも外周部に付着した汚染
物質を剥離させ、スパイラル型膜エレメントの膜機能を
回復させることが可能となる。それにより、信頼性が高
く安定した運転を行うことが可能となる。このような操
作は、特に設備を必要とせず容易に行うことができると
ともに、洗浄用薬品を用いることなく汚染物質を剥離さ
せることができるため、低コストでの実施が可能であ
る。

【００２３】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの
運転方法の第１の態様として、運転期間中の濾過運転時
にスパイラル型膜エレメントの少なくとも外周部側から
原液を供給するとともに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し、濾過運転を停止してスパ
イラル型膜エレメントを液中に浸漬した状態で所定時間
保持してもよい。

【００２４】この場合、原液がスパイラル型膜エレメン
トの少なくとも外周部側から供給されるとともに、全量
濾過が行われ、汚染物質がスパイラル型膜エレメントの
少なくとも外周部で捕捉される。このため、封筒状膜の
負荷が低減される。

【００２５】また、全量濾過によりスパイラル型膜エレ
メントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形
成されないので、スパイラル型膜エレメントと圧力容器
との間の空隙部において流体の滞溜が生じない。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。

【００２６】さらに、スパイラル型膜エレメントの少な
くとも外周部側から原液が供給され、スパイラル型膜エ
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、部品コストおよび製造コストが低減され
る。また、全量濾過が行われるので、原液を供給するポ
ンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得ら
れる。それにより、システムコストが低減される。

【００２７】また、スパイラル型膜エレメントに全方向
から圧力が加わるので、原液の供給圧力を高くしてもス
パイラル型膜エレメントの変形が生じない。したがっ
て、高い耐圧性が得られる。

【００２８】さらに、濾過運転を停止してスパイラル型
膜エレメントを液中に所定時間浸漬することにより、濾
過運転に伴いスパイラル型膜エレメントの膜面および少
なくとも外周部に付着した汚染物質を剥離させることが
可能となる。

【００２９】なお、上記のスパイラル型膜エレメントの
運転方法において、常時または定期的に一部の原液をス
パイラル型膜エレメントの外周部に沿って軸方向に流し
てもよい。それにより、原液中の汚染物質がスパイラル
型膜エレメントの少なくとも外周部に付着することを抑
制でき、より安定した運転を行うことが可能となる。

【００３０】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの
運転方法の第２の態様として、運転期間中の逆流洗浄時
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
入するとともに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少なくとも外周部から
排出させ、逆流洗浄を停止してスパイラル型膜エレメン
トを液中に浸漬した状態で所定時間保持してもよい。

【００３１】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少なくとも外周部から
排出される。それにより、スパイラル型膜エレメントの
膜面および少なくとも外周部に捕捉された汚染物質がス
パイラル型膜エレメントから剥離する。スパイラル型膜
エレメントは、液体透過性材料および外周部流路材によ
り外周部での封筒状膜間の広がりが防止されているの
で、逆流洗浄時に、スパイラル型膜エレメントの膜面お
よび少なくとも外周部に付着した汚染物質を外部に排出
するための流路が確保されている。このため、剥離した
汚染物質は洗浄液とともに外部へ排出される。したがっ
て、スパイラル型膜エレメントの膜面および少なくとも
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、濾過運転時に、常に一定した透過液量を維持するこ
とが可能となる。

【００３２】さらに、逆流洗浄を停止してスパイラル型
膜エレメントを液中に所定時間浸漬することにより、濾
過に伴いスパイラル型膜エレメントの膜面および少なく
とも外周部に付着した汚染物質をより効果的に剥離させ
ることが可能となる。

【００３３】上記の第１の態様において、スパイラル型
膜エレメントを液中に浸漬した状態で所定時間保持した
後、濾過運転を再開してもよい。この場合、スパイラル
型膜エレメントを液中に所定時間浸漬することにより、
スパイラル型膜エレメントの膜面および少なくとも外周
部に付着した汚染物質を剥離させることができるため、
再開した濾過運転において、高い信頼性および安定性が
得られる。

【００３４】あるいは、スパイラル型膜エレメントを液
中に浸漬した状態で所定時間保持した後、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ともに
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
型膜エレメントの少なくとも外周部から排出させること
により逆流洗浄を行ってもよい。この場合、スパイラル
型膜エレメントを液中に所定時間浸漬した後に逆流洗浄
を行うため、スパイラル型膜エレメントの膜面および少
なくとも外周部に付着した汚染物質を容易にかつ確実に
剥離させることが可能となる。それにより、信頼性が高
く安定した濾過運転を行うことが可能となる。

【００３５】また、上記の第２の態様において、スパイ
ラル型膜エレメントを液中に浸漬した状態で所定時間保
持した後、逆流洗浄を再開してもよい。この場合、スパ
イラル型膜エレメントを液中に所定時間浸漬した後に逆
流洗浄を行うため、スパイラル型膜エレメントの膜面お
よび少なくとも外周部に付着した汚染物質を容易にかつ
確実に剥離させることが可能となる。それにより、信頼
性が高く安定した濾過運転を行うことが可能となる。

【００３６】あるいは、スパイラル型膜エレメントを液
中に浸漬した状態で所定時間保持した後、スパイラル型
膜エレメントの少なくとも外周部側から原液を供給する
とともに有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過
液を取り出すことにより濾過運転を行ってもよい。この
場合、スパイラル型膜エレメントを液中に所定時間浸漬
することにより、スパイラル型膜エレメントの膜面およ
び少なくとも外周部に付着した汚染物質を剥離させるこ
とができるため、浸漬後の濾過運転において、高い信頼
性および安定性が得られる。

【００３７】また、上記の第１および第２の態様におい
て、スパイラル型膜エレメントを液中に浸漬した状態で
所定時間保持した後、スパイラル型膜エレメントの外周
部に沿って軸方向に原液を流すことによりフラッシング
を行ってもよい。この場合、フラッシングによりスパイ
ラル型膜エレメントの外周部に付着した汚染物質を容易
に剥離させることができるとともに、スパイラル型膜エ
レメントから剥離した汚染物質を容易にかつ確実に外部
へ排出することが可能となる。

【００３８】さらに、スパイラル型膜エレメントを液中
に浸漬した状態で所定時間保持した後、殺菌作用または
汚染物質剥離作用を有する薬品を含む液をスパイラル型
膜エレメントに供給し、薬品を含む液中にスパイラル型
膜エレメントを浸漬してもよい。これにより、スパイラ
ル型膜エレメントの膜面および少なくとも外周部におい
て繁殖した雑菌を殺菌することが可能になるか、または
スパイラル型膜エレメントの膜面および少なくとも外周
部に付着した汚染物質をより効果的かつ確実に剥離させ
ることが可能となる。

【００３９】本発明に係るスパイラル型膜モジュールの
運転方法は、１または複数のスパイラル型膜エレメント
が原液入口を有する圧力容器内に収容されてなるスパイ
ラル型膜モジュールの運転方法であって、スパイラル型
膜エレメントは、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
るスパイラル状膜要素を含み、スパイラル状膜要素の外
周部が液体透過性材料で覆われ、液体透過性材料の外周
面側が全体的または部分的に外周部流路材で覆われ、運
転期間中に一時的に運転を停止して圧力容器内に液を封
入した状態で所定時間保持するものである。

【００４０】本発明に係るスパイラル型膜モジュールの
運転方法においては、圧力容器内に収容されたスパイラ
ル型膜エレメントの少なくとも外周部が外装材で被覆さ
れずに開放状態にされている。このため、圧力容器内に
液を封入してスパイラル型膜エレメントを液中に浸漬す
ることにより、スパイラル型膜エレメントの膜面および
少なくとも外周部に付着した汚染物質を剥離させ、スパ
イラル型膜エレメントの膜機能を回復させることが可能
となる。それにより、スパイラル型膜モジュールにおい
て、信頼性が高く安定した運転を行うことが可能とな
る。このような操作は、特に設備を必要とせず容易に行
うことができるとともに、洗浄用薬品を用いることなく
汚染物質を剥離させることができるため、低コストでの
実施が可能である。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態にお
け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２は図１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３は図１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。

【００４２】図１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同士が密
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。

【００４３】また、スパイラル状膜要素１ａの外周面
は、液体透過性材料である分離膜９で覆われている。こ
の分離膜９としては、精密濾過膜または限外濾過膜が用
いられる。

【００４４】精密濾過膜としては、ポリオレフィン、ポ
リスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチ
レン、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース等の高分
子有機膜を用いることができる。また、限外濾過膜とし
ては、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、ポリエチレン
等の高分子有機膜を用いることができる。

【００４５】分離膜９の外周面側は、ネットからなる外
周部流路材５で覆われている。ネットの材質としては、
ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、酢酸
セルロース等の高分子材料、セラミック等の無機材料、
金属、合成ゴムまたは繊維等を用いることができる。

【００４６】精密濾過膜の孔径は、０．０１μｍ以上１
０μｍ以下であることが好ましい。限外濾過膜の孔径
は、分画分子量２００００以上孔径０．０１μｍ以下で
あることが好ましい。さらに、外周部流路材５として用
いるネットは、４メッシュ以上１００メッシュ以下であ
ることが好ましい。

【００４７】分離膜９として用いる精密濾過膜または限
外濾過膜の孔径および外周部流路材５として用いるネッ
トの網目の数は原水の水質に応じて選択する。

【００４８】図１に示すスパイラル型膜エレメント１に
おいては、分離膜９として、エチレンビニルアルコール
等のポリオレフィンからなる孔径０．４μｍの精密濾過
膜を用いる。また、分離膜９として、ポリスルホンから
なる限外濾過膜を用いてもよい。さらに、外周部流路材
５として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から
なる５０メッシュのネットを用いる。

【００４９】なお、スパイラル状膜要素１ａの外周面に
加えてスパイラル状膜要素１ａの端面も分離膜９で覆っ
てもよい。

【００５０】図２および図３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。

【００５１】図２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３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。

【００５２】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スパイラル型膜エレメン
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同士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。

【００５３】図１に示すように、外周部流路材５は、複
数の線材６１，６２が互いに直角に交差するように格子
状に形成されている。線材６１の厚さは線材６２の厚さ
よりも大きく設定されている。それにより、原水５１が
線材６１間において線材６１と平行な方向にほぼ直線状
に流れやすくなる。

【００５４】また、図１に示すように、外周部流路材５
は線材６１が集水管２の軸方向と平行になるように配置
されている。したがって、原水がスパイラル状膜要素１
ａの外周部で軸方向に流れやすくなる。

【００５５】外周部流路材５の厚みｔが３０ｍｍよりも
大きいと、スパイラル型膜エレメント１を収納する圧力
容器に対するスパイラル型膜エレメント１の容積効率が
小さくなる。一方、外周部流路材５の厚みｔが０．６ｍ
ｍよりも小さいと、透過水の逆流洗浄時にスパイラル型
膜エレメント１の少なくとも外周部に付着した汚染物質
を系外に排出するための原水の流速が小さくなる。した
がって、外周部流路材５の厚みは０．６ｍｍ以上３０ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【００５６】また、外周部流路材５の厚み方向における
空隙率は例えば２０％以上６０％以下と設定する。これ
により、逆流洗浄時に汚染物質を軸方向に動かす原水の
抵抗を低減しつつ外周部流路材５の十分な強度を確保す
ることができる。また、外周部流路材５の網目の縦およ
び横のピッチは例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とする。
これにより、スパイラル状膜要素１ａの外周面が圧力容
器に接触して原水の流路が狭くなることを防止しつつ封
筒状膜３間に原水を十分に供給することができる。

【００５７】なお、外周部の分離膜９の全体を外周部流
路材５で覆ってもよく、あるいは一部の領域を外周部流
路材５で覆ってもよい。

【００５８】図４は本発明に係るスパイラル型膜エレメ
ントおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法の一例
を示す断面図である。図４に示すように、圧力容器（耐
圧容器）１０は、筒形ケース１１および１対の端板１２
ａ，１２ｂにより構成される。一方の端板１２ａには原
水入口１３が形成され、他方の端板１２ｂには原水出口
１５が形成されている。また、他方の端板１２ｂの中央
部には透過水出口１４が設けられている。

【００５９】図１に示すスパイラル型膜エレメント１が
筒形ケース１１内に収納され、筒形ケース１１の両方の
開口端がそれぞれ端板１２ａ，１２ｂで封止される。集
水管２の一方の端部は端板１２ｂの透過水出口１４に嵌
合され、他方の端部にはエンドキャップ１６が装着され
る。端板１２ａの原水入口１３には、配管１９が接続さ
れており、配管１９にはさらに配管２０が接続されてい
る。配管１９および配管２０には、それぞれバルブ１８
ａ，１８ｂが設けられている。端板１２ｂの原水出口１
５には、配管１７が接続される。配管１７にはバルブ１
８ｃが設けられている。

【００６０】スパイラル型膜モジュールの濾過運転時に
は、配管１９のバルブ１８ａを開き、配管２０のバルブ
１８ｂおよび配管１９のバルブ１８ｃを閉じる。配管１
９を通して、原水５１を圧力容器１０の原水入口１３か
ら圧力容器１０の内部に導入する。原水５１は、外周部
流路材５に沿って流れ、スパイラル型膜エレメント１の
少なくとも外周部側から分離膜９を透過し、原水スペー
サ４に沿って封筒状膜３間に浸入する。図４の例では、
原水５１がスパイラル型膜エレメント１の外周部側およ
び両端部側から封筒状膜３間に浸入する。分離膜７を透
過した透過水が透過水スペーサ６に沿って集水管２の内
部に流れ込む。それにより、圧力容器１０の透過水出口
１４から透過水５２が取り出される。このようにして、
全量濾過が行われる。

【００６１】この場合、スパイラル状膜要素１ａの外周
部面が分離膜９で覆われているので、分離膜９の孔径よ
りも大きな濁質物質等の汚染物質はスパイラル型膜エレ
メント１の少なくとも外周部で捕捉される。すなわち、
分離膜９の孔径よりも小さな汚染物質のみが封筒状膜３
間に侵入する。したがって、封筒状膜３を構成する分離
膜７の負荷が減少する。

【００６２】なお、配管１７のバルブ１８ｃを開いて原
水出口１５から一部原水５４を取り出してもよい。この
場合、スパイラル型膜エレメント１の外周部で原水５１
の流れを形成することができる。それにより、原水５１
中の汚染物質の沈降を抑制しつつ汚染物質の一部を圧力
容器１０の外部に排出することができる。また、外部に
取り出した原水５４の少なくとも一部を再び供給側に戻
してもよい。

【００６３】上記のスパイラル型膜モジュールの濾過運
転時において、一旦配管１９のバルブ１８ａを閉じて原
水５１の供給を停止するとともに、透過水出口１４から
の透過水５２の取り出しを停止する。このように濾過運
転を一時停止し、圧力容器１０内に原水５１および透過
水５２を封入した状態で所定時間保持する（液封入停
止）。このようにして、所定時間液封入停止を行った
後、再び配管１９のバルブ１８ａを開いて原水５１をス
パイラル型膜エレメント１に供給するとともに、透過水
出口１４から透過水５２を取り出し、濾過運転を再開す
る。なお、前述のように配管１７のバルブ１８ｃを開い
て一部の原水５４を取り出しつつ濾過運転を行う場合に
おいては、配管１９のバルブ１８ａにあわせて配管１７
のバルブ１８ｃを開閉する。

【００６４】以上のように、スパイラル型膜モジュール
の運転期間においては、上記の濾過運転および液封入停
止を繰り返して行う。

【００６５】濾過運転時に液封入停止されたスパイラル
型膜モジュールにおいては、スパイラル型膜エレメント
１の分離膜の原水側の圧力と透過水側の圧力とがほぼ大
気圧に保持されており、原水側および透過水側において
液の流れが形成されない。このような液封入停止によ
り、スパイラル型膜モジュールの連続濾過運転に伴って
スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なくとも外
周部に付着した汚染物質を剥離させることができる。そ
れにより、汚染物質の付着により低下したスパイラル型
膜エレメント１の膜機能が回復する。

【００６６】なお、上記のような濾過運転時における液
封入停止は定期的に行ってもよく、あるいは不定期的に
行ってもよい。不定期的に行う例として、例えば、スパ
イラル型膜モジュールにおいて透過水流量に低下が見ら
れた際に、液封入停止を行う。

【００６７】運転期間中に一定時間上記の濾過運転を行
った後、透過側から透過水５２による逆流洗浄を行う。
図５は図１のスパイラル型膜エレメント１における逆流
洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。逆流洗浄時に
は、配管１９のバルブ１８ａおよび配管１７のバルブ１
８ｃを閉じ、配管２０のバルブ１８ｂを開いた状態で、
図４の透過水出口１４から透過水５２を集水管２の内部
に導入する。逆流洗浄時の透過水５２は、集水管２から
封筒状膜３を透過し、膜面、原水スペーサ４等に付着し
た汚染物質を剥離させ、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。また、この逆流洗浄時の
透過水５２により、スパイラル型膜エレメント１の少な
くとも外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。
このようにして剥離した汚染物質は、透過水５２ととも
に配管２０を通して外部に排出される。

【００６８】上記の逆流洗浄時に液封入停止を行っても
よい。この場合、配管２０のバルブ１８ｂを閉じて透過
水５２の排出を停止するとともに、集水管２への透過水
５２の導入を停止し、圧力容器１０内に透過水５２を封
入した状態で所定時間保持する。このようにして、所定
時間液封入停止を行った後、配管２０のバルブ１８ｂを
開いて透過水５２を排出するとともに、集水管２に透過
水５２を導入し、逆流洗浄を再開する。

【００６９】逆流洗浄時に液封入停止されたスパイラル
型膜モジュールにおいては、スパイラル型膜エレメント
１の分離膜の原水側の圧力と透過水側の圧力とがほぼ大
気圧に保持されており、原水側および透過水側において
液の流れが形成されない。このような液封入停止によ
り、スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なくと
も外周部に付着した汚染物質をより効果的に剥離させる
ことが可能となる。

【００７０】上記の逆流洗浄の後、原水５１によるフラ
ッシングを行う。すなわち、配管１９のバルブ１８ａを
開き、配管２０のバルブ１８ｂを閉じた状態で、配管１
９を通して原水入口１３から原水５１を供給しつつ配管
１７のバルブ１８ｃを開放する。それにより、原水５１
が外周部流路材５に沿って軸方向に直線状に流れ、剥離
した汚染物質が図４の原水出口１５および配管１７を介
して外部に排出されるとともに、スパイラル型膜エレメ
ント１の外周部に残存する汚染物質がスパイラル型膜エ
レメント１から剥離する。その結果、膜流束が洗浄前と
比較して格段に回復する。

【００７１】なお、フラッシングにより外部に排出され
た汚染物質を含む原水５１の少なくとも一部を、原水を
貯めている原水タンクへ戻してもよい。また、上記にお
いては逆流洗浄の後にフラッシングを行っているが、逆
流洗浄の前あるいは逆流洗浄と同時にフラッシングを行
ってもよい。この場合においても、前述と同様の効果が
得られる。

【００７２】上記の洗浄方法によれば、スパイラル型膜
エレメント１の外周部、特に分離膜９に付着した汚染物
質を外周部流路材５に沿って外部に容易にかつ確実に排
出することができるので、分離膜９の抵抗の増大を抑え
ることが可能である。それにより、常に安定した透過水
量を維持することができる。

【００７３】また、濾過運転時または逆流洗浄時におい
てスパイラル型膜モジュールの液封入停止を行うことに
より、スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なく
とも外周部に付着した汚染物質を剥離させ、より信頼性
が高く安定した運転を行うことが可能となる。このよう
な液封入停止は、配管１９，２０のバルブ１８ａ，１８
ｂの開閉操作等により行うことができるため、特に設備
を必要とせず、操作が容易である。また、洗浄用薬品を
含まない液を用いて汚染物質を剥離させることができる
ため、洗浄用薬品にかかるコストを削減でき、低コスト
での実施が可能である。

【００７４】ここで、上記のスパイラル型膜モジュール
の濾過運転時または逆流洗浄時において液封入停止を行
う時間は１分以上２４時間以下とすることが好ましい。
液封入停止が１分未満の場合、封入する時間が短いた
め、スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なくと
も外周部から汚染物質を充分に剥離させることができな
い。また、液封入停止が２４時間を超える場合、汚染物
質の剥離効果がある程度を超えると向上しなくなるとと
もに、本来の目的の濾過運転時間が圧縮されるので適切
でない。さらに、液の滞溜により雑菌等が繁殖するので
好ましくない。

【００７５】また、上記のスパイラル型膜モジュールの
濾過運転時および逆流洗浄時における液封入停止におい
て、圧力容器１０内に封入する液は原水５１または透過
水５２に限定されるものではない。原水５１または透過
水５２以外の液、例えば、純水を封入してもよい。この
場合、濾過運転時および逆流洗浄時において圧力容器１
０内に純水を供給し、この純水を圧力容器１０内に封入
する。このように純水を封入した場合においても、原水
５１または透過水５２を封入した場合と同様、汚染物質
をスパイラル型膜エレメント１の膜面および少なくとも
外周部から剥離させることができる。

【００７６】上記のスパイラル型膜モジュールのスパイ
ラル型膜エレメント１は外周部が外周部流路材５で被覆
されているので、ハンドリング（取扱い）性が向上す
る。

【００７７】また、スパイラル型膜モジュールにおいて
は、前述のような濾過形態によりスパイラル型膜エレメ
ント１と圧力容器１０との間の空隙部に図１５に示した
デッドスペースＳのようなデッドスペースが形成されな
いので、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。

【００７８】さらに、スパイラル型膜エレメント１に全
方向から圧力が加わるので、スパイラル型膜エレメント
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。

【００７９】また、全量濾過が行われるので、原水５１
を供給するポンプに大きなものを用いる必要がない。そ
れにより、システムコストが低減される。

【００８０】上記のスパイラル型膜モジュールでは、濾
過運転中に液封入停止を行い、または逆流洗浄中に液封
入停止を行っているが、液封入停止を行う時期は特に限
定されるものではなく、運転期間中の上記以外の時期に
行ってもよい。

【００８１】例えば、濾過運転後に液封入停止を行い、
その直後に逆流洗浄を行ってもよい。あるいは、濾過運
転後に液封入停止を行い、液封入停止後に原水によるフ
ラッシングを行い、その後に濾過運転を再開してもよ
い。なお、フラッシングについては、逆流洗浄時におい
て前述した方法と同様の方法により行う。また、逆流洗
浄後に液封入停止を行い、その直後に濾過運転を再開し
てもよい。

【００８２】あるいは、濾過運転時または逆流洗浄時に
おいて液封入停止を行った後、さらに薬品を含む原水５
１または透過水５２をスパイラル型膜モジュールに供給
し、スパイラル型膜エレメント１を薬品を含む液に浸漬
（薬液浸漬）してもよい。この場合、殺菌作用または汚
染物質剥離作用を有する薬品、例えば濃度１０〜１００
００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム、濃度０．１〜１０
ｐｐｍのクロラミン、濃度１０〜１００００ｐｐｍの過
酸化水素，ｐＨ１〜３の硫酸、ｐＨ１〜３の塩酸、ｐＨ
１０〜１３の水酸化ナトリウム、濃度１０〜１００００
ｐｐｍの過酢酸、濃度０．１〜５０％のイソプロピルア
ルコール、濃度０．２〜２％のクエン酸または濃度０．
２〜２％のシュウ酸を用いる。このようなスパイラル型
膜エレメント１の薬液浸漬により、スパイラル型膜モジ
ュール内、特にスパイラル型膜エレメント１の膜面およ
び少なくとも外周部に付着した汚染物質をより効果的に
剥離させることが可能になるとともに、雑菌の繁殖をよ
り効果的に抑制することが可能となる。このような薬液
浸漬を行った後、濾過運転または逆流洗浄を行う。

【００８３】図６は本発明の他の実施の形態におけるス
パイラル型膜エレメントの正面図である。図６では、外
周部流路材の図示が省略されている。

【００８４】図６（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
４０で封止されている。図６（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４０で封止されている。

【００８５】図６（ａ），（ｂ）のスパイラル型膜エレ
メント１では、製造時の作業工程が増加するが、スパイ
ラル型膜エレメント１の両端部または一端部に原水を供
給するスペースが不要となる。したがって、圧力容器を
小型化することができ、圧力容器内にスパイラル型膜エ
レメント１を収納してなるスパイラル型膜モジュールを
小型化することができる。

【００８６】また、スパイラル型膜エレメント１の樹脂
層４０で封止された端部を圧力容器の原水入口側に配置
することにより、原水導入時に原水の動圧によりスパイ
ラル型膜エレメント１の端面に汚れが付着することを防
止することができる。

【００８７】図７は本発明のさらに他の実施の形態にお
け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８は図７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９は図７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。さらに、図１０は図７のスパイラル型膜エレ
メントの一部切欠き正面図である。

【００８８】図７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同士が密
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。

【００８９】図８および図９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。

【００９０】図８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９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。

【００９１】また、スパイラル状膜要素１ａの外周面は
液体透過性材料であるネット８で覆われている。このネ
ット８の材質としては、ポリオレフィン、ポリスルホ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等の合
成樹脂、またはステンレス、鉄等の金属を用いることが
できる。

【００９２】ネット８は、３メッシュ以上２００メッシ
ュ以下であることが好ましい。それにより、逆流洗浄時
の逆圧によるスパイラル状膜要素１ａの膨らみを確実に
抑えることができるとともに、濾過運転時に外周部側か
らスパイラル状膜要素１ａ内に原水を十分に供給するこ
とができる。

【００９３】図７に示すスパイラル型膜エレメント１に
おいては、ネット８の材質として、トリコット布にエポ
キシ樹脂を含浸させたものを使用する。このネット８
は、５０メッシュであり、縦糸および横糸のピッチは
０．５ｍｍ、縦糸および横糸の径は０．１５ｍｍであ
る。

【００９４】なお、スパイラル状膜要素１ａの外周面に
加えてスパイラル状膜要素１ａの端面もネット８で覆っ
てもよい。

【００９５】図１０に示すように、スパイラル状膜要素
１ａの外周面を覆うネット８の３箇所に等間隔で円周方
向に沿って樹脂８１が塗布され、それによりネット８が
スパイラル状膜要素１ａの外周面に３箇所で固定されて
いる。樹脂８１の塗布箇所の数は、逆流洗浄時に生じる
逆圧に依存するため特に限定しないが、樹脂８１の塗布
箇所が３箇所よりも多くなると、逆流洗浄時にスパイラ
ル状膜要素１ａの外周部の汚染物質が除去されにくくな
る。したがって、例えば長さ９４４ｃｍのスパイラル状
膜要素１ａでは、３箇所程度を樹脂５ａで固定すること
が好ましい。

【００９６】ネット８の外周面側は、外周部流路材５で
覆われている。外周部流路材５の材質および寸法は、図
１に示した外周部流路材５の材質および寸法と同様であ
る。

【００９７】なお、外周部のネット８の全体を外周部流
路材５で覆ってもよく、あるいは一部の領域を外周部流
路材５で覆ってもよい。

【００９８】図７に示すスパイラル型膜エレメント１を
備えたスパイラル型膜モジュールは、図１に示すスパイ
ラル型膜エレメント１を備えたスパイラル型膜モジュー
ルと同様、図４に示すスパイラル型膜モジュールの運転
方法により運転される。この場合、濾過運転時において
は全量濾過が行われる。ここで、スパイラル状膜要素１
ａの外周部面がネット８で覆われているので、ネット８
の孔径よりも大きな濁質物質等の汚染物質はスパイラル
型膜エレメント１の少なくとも外周部で捕捉される。す
なわち、ネット８の孔径よりも小さな汚染物質のみが封
筒状膜３間に侵入する。したがって、封筒状膜３を構成
する分離膜７の負荷が減少する。

【００９９】なお、図４において前述したように、配管
１７のバルブ１８ｃを開いて原水出口１５から一部原水
５４を取り出してもよい。それにより、図４において前
述した効果と同様の効果が得られる。

【０１００】また、この場合においても、図４に前述し
たように、スパイラル型膜モジュールの濾過運転時に液
封入停止を行う。それにより、スパイラル型膜モジュー
ルの連続濾過運転に伴ってスパイラル型膜エレメント１
の膜面および少なくとも外周部に付着した汚染物質を剥
離させることができ、汚染物質の付着により低下したス
パイラル型膜エレメント１の膜機能を回復させることが
できる。

【０１０１】運転期間中に一定時間濾過運転を行った
後、図４および図５において前述した洗浄方法と同様の
方法により、スパイラル型膜エレメント１の逆流洗浄を
行う。図１１は図７に示すスパイラル型膜エレメント１
の逆流洗浄時の動作を示す一部切欠き斜視図である。

【０１０２】図１１に示すように、逆流洗浄時の透過水
５２は、集水管２から封筒状膜３を透過し、膜面、原水
スペーサ４等に付着した汚染物質を剥離させ、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。ま
た、この逆流洗浄時の透過水５２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、特にネット８に捕
捉された汚染物質が容易に剥離する。

【０１０３】上記の逆流洗浄時においても、図４および
図５において前述したように、透過水５２を用いて液封
入停止を行ってもよい。それにより、スパイラル型膜エ
レメント１の膜面および少なくとも外周部に付着した汚
染物質をより効果的に剥離させることが可能となる。

【０１０４】上記の逆流洗浄の後、原水５１によるフラ
ッシングを行う。それにより、原水が外周部流路材５に
沿って軸方向に直線状に流れ、剥離した汚染物質が原水
出口１５（図４）および配管１７（図４）を介して外部
に排出されるとともに、スパイラル型膜エレメント１の
外周部に残存する汚染物質がスパイラル型膜エレメント
１から剥離する。その結果、膜流束が洗浄前と比較して
格段に回復する。なお、この場合においても前述のよう
に、フラッシングにより外部に排出された汚染物質を含
む原水５１の少なくとも一部を原水を貯めている原水タ
ンクへ戻してもよい。また、フラッシングは逆流洗浄の
前に行ってもよく、あるいは逆流洗浄と同時に行っても
よい。

【０１０５】上記の洗浄方法によれば、スパイラル型膜
エレメント１の外周部、特にネット８に付着した汚染物
質を外周部流路材５に沿って外部に容易にかつ確実に排
出することができるので、ネット８の抵抗の増大を抑え
ることが可能である。それにより、常に安定した透過水
量を維持することができる。

【０１０６】また、濾過運転時または逆流洗浄時におい
てスパイラル型膜モジュールの液封入停止を行うことに
より、スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なく
とも外周部に付着した汚染物質を剥離させ、より信頼性
が高く安定した運転を行うことが可能となる。このよう
な液封入停止は、配管１９，２０のバルブ１８ａ，１８
ｂ（図４）の開閉操作等により行うことができるため、
特に設備を必要とせず、操作が容易である。また、洗浄
用薬品を含まない液を用いて汚染物質を剥離させること
ができるため、洗浄用薬品にかかるコストを削減でき、
低コストでの実施が可能である。なお、濾過運転時また
は逆流洗浄時における液封入停止の時間、液封入停止を
行うタイミングおよび封入する液に関しては、図４にお
いて前述した通りである。

【０１０７】また、図７に示すスパイラル型膜エレメン
ト１においても、図１に示すスパイラル型膜エレメント
１と同様、外周部が外周部流路材５で被覆されているの
で、ハンドリング（取扱い）性が向上する。

【０１０８】また、図７に示す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の外周面がネ
ット８で覆われているので、スパイラル状膜要素１ａの
外周部に捕捉された汚染物質により逆流洗浄時に生じる
逆圧が大きくなっても、外周部のネット８によりスパイ
ラル状膜要素１ａの膨らみが防止され、封筒状膜３間の
間隔が大きくならない。したがって、封筒状膜３の膨ら
みによる膜の破損が防止され、原水５１中の汚染物質が
透過水５２中に漏れ出ることがなくなる。

【０１０９】特に、ネット８が複数箇所でスパイラル状
膜要素１ａの外周部に固定されているので、逆流洗浄時
の逆圧が高い場合でも、スパイラル状膜要素１ａの膨ら
みが確実に防止される。

【０１１０】さらに、スパイラル型膜エレメント１と圧
力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されない
ので、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。

【０１１１】また、スパイラル型膜エレメント１に全方
向から圧力が加わるので、スパイラル型膜エレメント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。

【０１１２】また、全量濾過が行われるので、原水５１
を供給するポンプに大きなものを用いる必要がない。そ
れにより、システムコストが低減される。

【０１１３】さらに、本発明に係るスパイラル型膜エレ
メントおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法は、
図１２に示すような透過水スペーサ６の一部をネットと
して用いたスパイラル型膜エレメント１に適用してもよ
い。このようなスパイラル型膜エレメント１において
は、１つの封筒状膜３内に挿入された透過水スペーサ６
が封筒状膜３の外周部側の側部から外部へ突出するよう
に延長され、透過水スペーサ６の延長された部分がネッ
ト８としてスパイラル状膜要素１ａの外周面に巻回され
ている。封筒状膜３の外周部側の側部から外部へ突出す
る透過水スペーサ６と封筒状膜３との間は樹脂６ａでシ
ールされている。

【０１１４】この場合、ネット８を別個に設けることに
よる追加の部品コストを抑えつつ逆流洗浄時の逆圧によ
るスパイラル状膜要素１ａの膨らみを延長された透過水
スペーサ６により防止することができる。

【０１１５】さらに、本発明に係るスパイラル型膜エレ
メントおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法は、
圧力容器内に複数のスパイラル型膜エレメントが装填さ
れた場合においても適用可能である。

【０１１６】図１３は本発明に係るスパイラル型膜エレ
メントおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法の他
の例を示す模式的断面図である。

【０１１７】図１３に示すように、圧力容器１００は、
筒形ケース１１１および１対の端板１２０ａ，１２０ｂ
により構成される。筒形ケース１１１の底部には原水入
口１３０が形成され、上部には原水出口１３１が形成さ
れている。この原水出口１３１はエアー抜きにも用いら
れる。また、端板１２０ａ，１２０ｂの中央部には透過
水出口１４０が設けられている。

【０１１８】インターコネクタ１１６により集水管２が
直列に連結された複数のスパイラル型膜エレメント１が
筒形ケース１１１内に収納され、筒形ケース１１１の両
方の開口端がそれぞれ端板１２０ａ，１２０ｂで封止さ
れる。両端部のスパイラル型膜エレメント１の集水管２
の一端部は、アダプタ１１５を介してそれぞれ端板１２
０ａ，１２０ｂの透過水出口１４０に嵌合される。この
ようにして、圧力容器１００内に複数のスパイラル型膜
エレメント１が装填されてなるスパイラル型膜モジュー
ルが構成される。なお、スパイラル型膜エレメント１と
しては、図１、図６、図７または図１２に示すスパイラ
ル型膜エレメント１を用いることができる。この場合に
おいては、図１に示すスパイラル型膜エレメント１を用
いている。

【０１１９】スパイラル型膜モジュールの濾過運転時に
は、原水出口１３１を閉じ、圧力容器１００の原水入口
１３０から原水５１を圧力容器１００の内部に導入す
る。原水５１は、各スパイラル型膜エレメント１の外周
部流路材５に沿って流れる。各スパイラル型膜エレメン
ト１において、原水５１は少なくとも外周部側から分離
膜９を透過し、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を透過した透過水が透過水スペーサ
６に沿って集水管２の内部に流れ込み、圧力容器１００
の両端部の透過水出口１４０から透過水５２が取り出さ
れる。このようにして、全量濾過が行われる。なお、こ
の場合においても、図４に示すスパイラル型膜エレメン
トおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法と同様、
原水出口１３１を開いて一部原水を取り出してもよい。

【０１２０】上記のスパイラル型膜モジュールの濾過運
転時において、一旦原水５１の供給を停止するととも
に、透過水出口１４０からの透過水５２の取り出しを停
止する。このように濾過運転を一時停止し、圧力容器１
００内に原水５１および透過水５２を封入した状態で所
定時間保持する。このようにして所定時間液封入停止を
行った後、再び原水５１を供給するとともに、透過水出
口１４０から透過水５２を取り出し、濾過運転を再開す
る。

【０１２１】以上のように、スパイラル型膜モジュール
の運転期間においては、図４に示すスパイラル型膜モジ
ュールの運転方法と同様、濾過運転および液封入停止を
繰り返して行う。

【０１２２】濾過運転時に液封入停止されたスパイラル
型膜モジュールにおいては、各スパイラル型膜エレメン
ト１において、分離膜の原水側の圧力と透過水側の圧力
とが大気圧に保持されており、原水側および透過水側に
おいて液の流れが形成されない。このような液封入停止
により、スパイラル型膜モジュールの連続濾過運転に伴
って各スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なく
とも外周部に付着した汚染物質を剥離させることができ
る。それにより、汚染物質の付着により低下した各スパ
イラル型膜エレメント１の膜機能が回復する。

【０１２３】運転期間中に一定時間濾過運転を行った
後、透過側から透過水５２による逆流洗浄を行う。逆流
洗浄時には、圧力容器１００の両端部の透過水出口１４
０からスパイラル型膜エレメント１の集水管２内部に透
過水５２を導入する。各スパイラル型膜エレメント１に
おいて、透過水５２は集水管２から封筒状膜３を透過
し、膜面、原水スペーサ４等に付着した汚染物質を剥離
させ、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。また、この透過水５２により、各スパイラ
ル型膜エレメント１の少なくとも外周部に捕捉された汚
染物質が容易に剥離する。このようにして剥離した汚染
物質は、透過水５２とともに原水出口１３１から外部に
排出される。

【０１２４】上記の逆流洗浄時に液封入停止を行っても
よい。この場合、集水管２への透過水５２の導入を停止
するとともに、透過水５２の外部への排出を停止し、圧
力容器１００内に透過水５２を封入した状態で所定時間
保持する。このようにして所定時間液封入停止を行った
後、再び集水管２に透過水５２を導入するとともに、透
過水５２を外部へ排出させ、逆流洗浄を再開する。

【０１２５】逆流洗浄時に液封入停止されたスパイラル
型膜モジュールの各スパイラル型膜エレメント１におい
ては、分離膜の原水側の圧力と透過水側の圧力とがほぼ
大気圧に保持されており、原水側および透過水側におい
て液の流れが形成されない。このような液封入停止によ
り、スパイラル型膜エレメント１の膜面および少なくと
も外周部に付着した汚染物質をより効果的に剥離させる
ことが可能となる。

【０１２６】上記の逆流洗浄の後、原水出口１３１を開
くとともに原水入口１３０から原水５１を供給し、フラ
ッシングを行う。それにより、剥離した汚染物質が原水
５１とともにスパイラル型膜モジュールの外部へ排出さ
れる。なお、この場合においても、図４および図５にお
いて前述したように、逆流洗浄を行う前にフラッシング
を行ってもよく、あるいは、逆流洗浄と並行してフラッ
シングを行ってもよい。

【０１２７】以上のようなスパイラル型膜エレメントお
よびスパイラル型膜モジュールの運転方法によれば、図
４に示すスパイラル型膜エレメント１およびスパイラル
型膜モジュールの運転方法と同様、濾過運転時に、原水
５１が各スパイラル型膜エレメント１の少なくとも外周
部側から供給され、各スパイラル型膜エレメント１にお
いて全量濾過が行われる。この場合、各スパイラル型膜
エレメント１において、汚染物質が少なくとも外周部で
捕捉される。したがって、封筒状膜３を構成する分離膜
７の負荷が減少する。

【０１２８】また、逆流洗浄時に、各スパイラル型膜エ
レメント１の分離膜７および外周部に付着した汚染物質
を外周部流路材５に沿って外部に容易に排出することが
できるので、安定した透過水量を維持することができ
る。

【０１２９】また、スパイラル型膜モジュールが複数の
スパイラル型膜エレメント１を装填しているため、スパ
イラル型膜モジュールの処理容量が大きく、効率よく透
過水５２を得ることが可能となる。

【０１３０】また、濾過運転時または逆流洗浄時におい
てスパイラル型膜モジュールの液封入停止を行うことに
より、各スパイラル型膜エレメント１の膜面および少な
くとも外周部に付着した汚染物質を剥離させ、より信頼
性が高く安定した運転を行うことが可能となる。なお、
この場合の濾過運転時または洗浄時における液封入停止
のタイミング、液封入停止を行う時間および封入する液
に関しては、図４および図５において前述した通りであ
る。このような液封入停止は、特に設備を必要とせず、
また、操作が容易である。さらに、洗浄用薬品を含まな
い液を用いて汚染物質を剥離させることができるため、
洗浄用薬品にかかるコストを削減でき、低コストでの実
施が可能である。

【０１３１】上記のスパイラル型膜モジュールにおいて
は、前述のような濾過形態により、各スパイラル型膜エ
レメント１と圧力容器１００との間の空隙部にデッドス
ペースが形成されないので、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。

【０１３２】また、各スパイラル型膜エレメント１にお
いて全方向から圧力が加わるので、スパイラル型膜エレ
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。

【０１３３】また、全量濾過が行われるので、原水５１
を供給するポンプに大きなものを用いる必要がない。そ
れにより、システムコストが低減される。

【０１３４】

【実施例】実施例および比較例においては、図７に示す
スパイラル型膜エレメント１（日東電工株式会社製ＲＳ
３０−Ｓ４）を用いて濾過運転を行った。また、原水５
１として工業用水（ｐＨ６〜８、水温１０〜３０℃、濁
度０．５ＮＴＵ）を用い、１．０ｍ³ ／ｍ² ／日の透過
水量が得られるように供給圧力を調整した。

【０１３５】［実施例］実施例においては、図４に示す
スパイラル型膜モジュールの運転方法により、２４時間
スパイラル型膜モジュールの濾過運転を実施した。その
後、原水５１および透過水５２を圧力容器１０内に封入
したまま１時間濾過運転を停止（液封入停止）し、濾過
運転停止から１時間経過後に、原水５１によるフラッシ
ングを行った。このようにしてフラッシングを行った
後、再び同条件で濾過運転を再開した。

【０１３６】濾過運転再開時のスパイラル型膜エレメン
ト１の膜間差圧を測定したところ、０．７ｋｇ／ｃｍ²
であった。

【０１３７】［比較例］比較例においては、図４に示す
スパイラル型膜モジュールの運転方法により、２４時間
スパイラル型膜モジュールの濾過運転を実施した。

【０１３８】濾過運転開始から２４時間経過後のスパイ
ラル型膜エレメント１の膜間差圧を測定したところ、
１．１ｋｇ／ｃｍ² であった。

【０１３９】以上の実施例および比較例において示すよ
うに、スパイラル型膜モジュールにおいて液封入停止を
行うことにより、スパイラル型膜エレメント１の膜面お
よび少なくとも外周部に付着した汚染物質を剥離させ、
膜間差圧の上昇を抑制することが可能となる。それによ
り、信頼性の高い安定した運転を行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるスパイラル型膜
エレメントの一部切欠き斜視図である。

【図２】図１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３】図１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４】図１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５】図１のスパイラル型膜エレメントにおける逆流
洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。

【図６】本発明の他の実施の形態におけるスパイラル型
膜エレメントの正面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態におけるスパイ
ラル型膜エレメントの一部切欠き斜視図である。

【図８】図６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９】図６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１０】図６のスパイラル型膜エレメントの一部切欠
き正面図である。

【図１１】図６のスパイラル型膜エレメントにおける逆
流洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。

【図１２】透過水スペーサをネットとして用いた例を示
す横断面図である。

【図１３】本発明に係るスパイラル型膜エレメントおよ
びスパイラル型膜モジュールの運転方法の他の例を示す
模式的断面図である。

【図１４】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１５】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１６】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１７】従来のスパイラル型膜エレメントにおける逆
流洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。

【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 ８ ネット ９ 分離膜 １０，１００ 圧力容器 １３，１３０ 原水入口 １４，１４０ 透過水出口 ５１ 原水 ５２ 透過水 ６１，６２ 線材 ８１ 樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久田 肇 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA05 GA06 GA07 HA62 HA65 HA95 JA02A JA04A JA04B JA04C JA05A JA05C JA06A JA10A JA10B JA10C JA30A JA30B JA30C KC02 KC03 KC12 KC13 KC16 KC27 KD11 KD12 KD15 KD16 KD17 KD22 KD24 KD28 KD30 KE03P KE06P KE12P KE15P KE16P KE22Q KE24Q KE28Q MA03 MA22 MB05 MC18 MC22 MC23 MC24 MC34X MC39 MC62 PA01 PB02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパイラル型膜エレメントの運転方法で
   あって、前記スパイラル型膜エレメントは、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状膜要素を含
   み、前記スパイラル状膜要素の外周部が液体透過性材料
   で覆われ、前記液体透過性材料の外周面側が全体的また
   は部分的に外周部流路材で覆われ、運転期間中に一時的
   に運転を停止して前記スパイラル型膜エレメントを液中
   に浸漬した状態で所定時間保持する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】 前記運転期間中の濾過運転時に前記スパ
   イラル型膜エレメントの少なくとも外周部側から原液を
   供給するとともに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し、前記濾過運転を停止して前
   記スパイラル型膜エレメントを液中に浸漬した状態で所
   定時間保持す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の運転方法。
3. 【請求項３】 前記運転期間中の逆流洗浄時に前記有孔
   中空管の少なくとも一方の開口端から洗浄液を導入する
   とともに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少なくとも外周部か
   ら排出させ、前記逆流洗浄を停止して前記スパイラル型
   膜エレメントを液中に浸漬した状態で所定時間保持する
   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
   ントの運転方法。
4. 【請求項４】 前記スパイラル型膜エレメントを液中に
   浸漬した状態で所定時間保持した後、前記濾過運転を再
   開することを特徴とする請求項２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】 前記スパイラル型膜エレメントを液中に
   浸漬した状態で所定時間保持した後、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するとともに
   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少なくとも外周部から排出さ
   せることにより逆流洗浄を行うことを特徴とする請求項
   ２記載のスパイラル型膜エレメントの運転方法。
6. 【請求項６】 前記スパイラル型膜エレメントを液中に
   浸漬した状態で所定時間保持した後、前記逆流洗浄を再
   開することを特徴とする請求項３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】 前記スパイラル型膜エレメントを液中に
   浸漬した状態で所定時間保持した後、前記スパイラル型
   膜エレメントの少なくとも外周部側から原液を供給する
   とともに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により濾過運転を行うことを特徴
   とする請求項３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】 前記スパイラル型膜エレメントを液中に
   浸漬した状態で所定時間保持した後、前記スパイラル型
   膜エレメントの外周部に沿って軸方向に原液を流すこと
   によりフラッシングを行うことを特徴とする請求項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。
9. 【請求項９】 前記スパイラル型膜エレメントを液中に
   浸漬した状態で所定時間保持した後、殺菌作用または汚
   染物質剥離作用を有する薬品を含む液を前記スパイラル
   型膜エレメントに供給し、前記薬品を含む液中に前記ス
   パイラル型膜エレメントを浸漬することを特徴とする請
   求項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。
10. 【請求項１０】 １または複数のスパイラル型膜エレメ
    ントが原液入口を有する圧力容器内に収容されてなるス
    パイラル型膜モジュールの運転方法であって、前記スパ
    イラル型膜エレメントは、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状膜要素を含み、前記スパイラル
    状膜要素の外周部が液体透過性材料で覆われ、前記液体
    透過性材料の外周面側が全体的または部分的に外周部流
    路材で覆われ、運転期間中に一時的に運転を停止して前
    記圧力容器内に液を封入した状態で所定時間保持するこ
    とを特徴とするスパイラル型膜モジュールの運転方法。