JP2002028456A - スパイラル型膜モジュールを用いた処理システムおよびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたって高い透過流束を維持しつつ
低コストで安定した濾過運転を行うことができるスパイ
ラル型膜モジュールを用いた処理システムおよびその運
転方法を提供することである。 【解決手段】 処理システムは、スパイラル型膜モジュ
ール１００を備えたユニット１５１，１５２を並列に接
続してなる。スパイラル型膜モジュール１００は、背圧
強度の高い分離膜を有するスパイラル型膜エレメントを
備える。処理システムにおいては、ユニット１５２の洗
浄時にユニット１５１の濾過運転を行い、ユニット１５
１の洗浄時にユニット１５２の濾過運転を行う。ここ
で、洗浄時には、逆流洗浄および薬液浸漬を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜分離装
置、限外濾過膜分離装置、精密濾過膜分離装置等の膜分
離装置に用いられるスパイラル型膜モジュールを用いた
処理システムおよびその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、浄水処理および排水処理への膜分
離技術の適用が広がり、従来困難であった液質への膜分
離技術の応用がなされている。特に、膜分離技術を用い
た産業排水の回収および再利用が強く求められている。

【０００３】このような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）の点から中空糸型膜エレメントが多く使用されてい
る。しかし、中空糸型膜エレメントは、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】そこで、中空糸型膜エレメントに代えて、
スパイラル型膜エレメントを適用することが提案されて
いる。このスパイラル型膜エレメントは、中空糸型膜エ
レメントと同様に単位体積当たりの膜面積を大きくと
れ、しかも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】

【発明が解決しようとする課題】排水は多くの懸濁物
質、コロイド性物質または溶存性物質を含むため、この
ような排水に膜分離を行うと、これらの懸濁物質、コロ
イド性物質または溶存性物質が汚染物質として膜面に堆
積し、水の透過速度の低下を引き起こす。特に、全量濾
過を行う場合においては汚染物質が膜面に堆積しやす
く、水の透過速度の低下が顕著であり、安定した濾過運
転を続けることが困難である。

【０００６】膜面への汚染物質の堆積を防止するために
は、クロスフロー濾過が行われる。このクロスフロー濾
過は、原水を膜面に対して平行に流すことにより、膜面
と流体との界面で生じる剪断力を利用して膜面への汚染
物質の堆積を防止するものである。このようなクロスフ
ロー濾過においては、汚染物質の膜面への堆積を防ぐた
めに充分な膜面線速を得ることが必要であり、そのため
には充分な流量の原水を膜面に対して平行に流す必要が
ある。しかしながら、膜面に平行に流す原水の流量を大
きくすると、スパイラル型膜エレメント当たりの回収率
が低くなるうえ、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。

【０００７】一方、膜面に堆積した汚染物質を逆流洗浄
により取り除くことも行われる。逆流洗浄は、中空糸型
膜エレメントでは一般的に行われている。

【０００８】スパイラル型膜エレメントへの逆流洗浄の
適用は、例えば特公平６−９８２７６号公報に提案され
ている。しかし、従来のスパイラル型膜エレメントの分
離膜は、背圧強度が低いため、逆流洗浄において分離膜
に背圧が加わると、分離膜が破損するおそれがある。そ
のため、上記の公報によると、スパイラル型膜エレメン
トに０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ² （０．０１〜０．０５
ＭＰａ）という低い背圧で逆流洗浄を行うことが好まし
いとされている。

【０００９】しかし、本発明者の実験によると、スパイ
ラル型膜エレメントにおいてこのような背圧で逆流洗浄
を行った場合、汚染物質の除去を充分に行うことが困難
であり、長時間にわたって高い透過流束を維持すること
はできなかった。

【００１０】一方、本発明者は、特開平１０−２２５６
２６号公報に背圧強度が２ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の分離膜
の構造および製造方法を提案している。しかしながら、
このような背圧強度を有する分離膜を用いてスパイラル
型膜エレメントを作製した場合に、実際にどのような背
圧で逆流洗浄を行うことが可能となるか、また、どのよ
うな範囲の背圧で逆流洗浄を行った場合に長期間にわた
って高い透過流束を維持できるかについては十分に検証
されていなかった。さらに、上記のような背圧強度の高
い分離膜を有するスパイラル型膜エレメントの運転方法
およびこのようなスパイラル型膜エレメントを備えたス
パイラル型膜モジュールの運転方法については検証され
ていなかった。

【００１１】このような背圧強度の高い分離膜を用いた
場合でも、最適な洗浄条件および洗浄方法を適用しかつ
最適な運転方法により濾過運転を行わなければ、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に
おいて長期間にわたって透過流束の低下を生じることな
く安定した濾過運転を続けることができない。

【００１２】本発明の目的は、長期間にわたって高い透
過流束を維持しつつ低コストで安定した濾過運転を行う
ことができるスパイラル型膜モジュールを用いた処理シ
ステムおよびその運転方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る処理システムの運転方法は、複数のスパイラ
ル型膜モジュールが並列に接続されてなる処理システム
の運転方法であって、各スパイラル型膜モジュールは、
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納されてなり、スパイラル型膜エ
レメントは、有孔中空管の外周面に袋状の分離膜が巻回
されてなり、０．０５ＭＰａよりも高く０．３ＭＰａ以
下の背圧で逆流洗浄が可能であり、濾過運転時に、各ス
パイラル型膜モジュールの圧力容器の原液入口を通して
スパイラル型膜エレメントの端部から原液を供給し、有
孔中空管の少なくとも一方の開口端から圧力容器の外部
へ透過液を取り出し、複数のスパイラル型膜モジュール
のうちいずれかのスパイラル型膜モジュールの洗浄時に
他の少なくとも１つのスパイラル型膜モジュールを濾過
運転するものである。

【００１４】本発明に係る処理システムの運転方法にお
いては、複数のスパイラル型膜モジュールのうちのいず
れかのスパイラル型膜モジュールの洗浄時に他の少なく
とも１つのスパイラル型膜モジュールを濾過運転するた
め、連続的に濾過運転を行うことが可能となる。それに
より、効率が良く生産性の高い運転を行うことができ
る。また、複数のスパイラル型膜モジュールのスパイラ
ル型膜エレメントを順に洗浄することができるため、膜
機能が回復したスパイラル型膜エレメントを用いて濾過
運転を行うことが可能となる。それにより、信頼性が高
く安定した運転を長期にわたって行うことが可能とな
る。

【００１５】なお、ここでの濾過運転は、定期的に行わ
れる逆流洗浄を含む。したがって、一方のスパイラル型
膜モジュールの濾過運転中の逆流洗浄時に、他方のスパ
イラル型膜モジュールにおいて洗浄が行われる可能性が
ある。しかしながら、濾過運転中に行われる逆流洗浄の
時間は短いため、処理システムにおける濾過運転の連続
性にほとんど影響がない。

【００１６】以上のことから、極めて実用的かつ有用な
処理システムが実現される。また、上記の処理システム
においては、スパイラル型膜モジュールの濾過運転時
に、原液がスパイラル型膜エレメントの端部から供給さ
れ、濾過が行われる。

【００１７】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、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軸方向に流してもよい。それによ
り、膜面上に働く剪段力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膜面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。

【００１８】スパイラル型膜エレメント内を軸方向に流
した原液の少なくとも一部を再びスパイラル型膜エレメ
ントの供給側に戻すことが好ましい。このように原液を
循環させることにより、高い回収率で透過液を得ること
が可能となる。

【００１９】洗浄は、スパイラル型膜モジュールの有孔
中空管の少なくとの一方の開口端から洗浄液を導入して
スパイラル型膜エレメントの少なくとも一端部から洗浄
液を排出させることにより０．０５ＭＰａよりも高く
０．３ＭＰａ以下の背圧で分離膜を逆流洗浄することを
含んでもよい。

【００２０】洗浄時に、洗浄液が有孔中空管の少なくと
も一方の開口端から導入されると、その洗浄液は、有孔
中空管の外周面から袋状の分離膜の内部に導出され、そ
の分離膜を濾過時と逆方向に透過する。それにより、分
離膜が逆流洗浄され、分離膜の膜面に堆積した汚染物質
が分離膜から剥離される。

【００２１】この場合、０．０５ＭＰａよりも高く０．
３ＭＰａ以下の背圧で分離膜を逆流洗浄するので、短時
間に必要量の洗浄液を流すことができる。それにより、
分離膜の膜面に堆積した汚染物質を効果的に除去するこ
とができる。その結果、膜面に汚染物質が堆積しやすい
全量濾過においても、長期間にわたって高い透過流束を
維持しつつ安定した濾過運転を行うことが可能となる。

【００２２】以上のように、上記の処理システムの運転
方法によれば、濾過を安定して行うことができるため、
効率よく透過液を得ることが可能となる。また、原液を
供給するポンプに大きなものを用いる必要がなく、シス
テムの規模を小さくすることが可能となる。それによ
り、システムコストが低減される。

【００２３】また、洗浄は、スパイラル型膜モジュール
の圧力容器内に洗浄液を充填した状態で所定時間保持す
ることを含んでもよい。

【００２４】この場合、圧力容器内に洗浄液を充填して
スパイラル型膜エレメントを洗浄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
トの膜面に付着した汚染物質を剥離させ、より効果的に
洗浄を行って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
エレメントにおいて長期間安定した運転が可能となる。

【００２５】洗浄液が透過液または透過液相当の水であ
ってもよい。あるいは、洗浄液が汚染物質の剥離作用ま
たは殺菌作用を有する薬品を含んでもよい。このような
洗浄液にスパイラル型膜エレメントを浸漬することによ
り、スパイラル型膜エレメントの膜面に付着した汚染物
質を剥離させることが可能となる。特に、汚染物質の剥
離作用または殺菌作用を有する薬品を含む洗浄液にスパ
イラル型膜エレメントを浸漬することにより、スパイラ
ル型膜エレメントの洗浄をより効果的に行うことが可能
になるとともに、膜面における微生物等の雑菌の繁殖を
より効果的に抑制することが可能になる。

【００２６】原液入口を通して圧力容器内に洗浄液を導
入してもよい。あるいは、有孔中空管の少なくとも一方
の開口端から圧力容器内に洗浄液を導入してもよい。こ
のように、スパイラル型膜モジュールの原液供給側また
は透過液取り出し側から洗浄液を導入し、圧力容器内に
洗浄液を充填する。

【００２７】各スパイラル型膜モジュールの原液入口に
原液供給配管および洗浄液配管を接続するとともに、有
孔中空管の少なくとも一方の開口端に透過液取り出し配
管および洗浄液供給配管を接続し、原液供給配管に第１
のバルブを介挿し、洗浄液排出配管に第２のバルブを介
挿し、透過液取り出し配管に第３のバルブを介挿し、洗
浄液供給配管に第４のバルブを介挿し、第１、第２、第
３および第４のバルブの開閉操作により各スパイラル型
膜モジュールの濾過運転および洗浄の切り換えを行って
もよい。それにより、複数のスパイラル型膜モジュール
のうちのいずれかのスパイラル型膜モジュールの洗浄時
に、他の少なくとも１つのスパイラル型膜モジュールに
おいて濾過運転を行うことが可能となる。

【００２８】第２の発明に係る処理システムは、複数の
スパイラル型膜モジュールが並列に接続されてなる処理
システムであって、各スパイラル型膜モジュールは、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納されてなり、スパイラル型膜エレ
メントは、有孔中空管の外周面に袋状の分離膜が巻回さ
れてなり、０．０５ＭＰａよりも高く０．３ＭＰａ以下
の背圧で逆流洗浄が可能であり、濾過運転時に、各スパ
イラル型膜モジュールの圧力容器の原液入口を通してス
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、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から
圧力容器の外部へ透過液が取り出され、複数のスパイラ
ル型膜モジュールのうちいずれかのスパイラル型膜モジ
ュールの洗浄時に他の少なくとも１つのスパイラル型膜
モジュールが濾過運転されるように流路切り換え可能な
流路切り換え手段が設けられたものである。

【００２９】本発明に係る処理システムにおいては、流
路切り換え手段により、複数のスパイラル型膜モジュー
ルのうちのいずれかのスパイラル型膜モジュールの洗浄
時に他の少なくとも１つのスパイラル型膜モジュールに
おいて濾過運転が行われるため、連続的に濾過運転を行
うことが可能となる。それにより、効率が良く生産性の
高い運転を行うことができる。また、複数のスパイラル
型膜モジュールのスパイラル型膜エレメントを順に洗浄
することができるため、膜機能が回復したスパイラル型
膜エレメントを濾過運転に常に用いることが可能とな
る。それにより、信頼性が高く安定した運転を長期にわ
たって行うことが可能となる。

【００３０】以上のことから、極めて実用的かつ有用な
システムが実現される。上記の処理システムにおいて
は、スパイラル型膜モジュールの濾過運転時に、原液が
スパイラル型膜エレメントの端部から供給され、濾過が
行われる。

【００３１】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、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軸方向に流してもよい。それによ
り、膜面上に働く剪断力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膜面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。

【００３２】スパイラル型膜エレメント内を軸方向に流
した原液の少なくとも一部を再びスパイラル型膜エレメ
ントの供給側に戻すことが好ましい。このように原液を
循環させることにより、高い回収率で透過液を得ること
が可能となる。

【００３３】洗浄時には、有孔中空管の少なくとも一方
の開口端から導入された洗浄液が有孔中空管の外周面か
ら袋状の分離膜の内部に導出され、その分離膜を濾過時
と逆方向に透過する。それにより、分離膜が逆流洗浄さ
れ、分離膜の膜面に堆積した汚染物質が分離膜から剥離
される。

【００３４】この場合、０．０５ＭＰａよりも高く０．
３ＭＰａ以下の背圧で分離膜を逆流洗浄するので、短時
間に必要量の洗浄液を流すことができる。それにより、
分離膜の膜面に堆積した汚染物質を効果的に除去するこ
とができる。その結果、膜面に汚染物質が堆積しやすい
全量濾過においても、長期間にわたって高い透過流束を
維持しつつ安定した濾過運転を行うことが可能となる。

【００３５】以上のように、上記の処理システムによれ
ば、濾過を安定して行うことができるため、効率よく透
過液を得ることが可能となる。また、原液を供給するポ
ンプに大きなものを用いる必要がなく、システムの規模
を小さくすることが可能となる。それにより、システム
コストが低減される。

【００３６】流路切り換え手段は、各スパイラル型膜モ
ジュールの原液入口に接続される原液供給配管および洗
浄液排出配管、有孔中空管の少なくとも一方の開口端に
接続される透過液取り出し配管および洗浄液供給配管、
原液供給配管に介挿される第１のバルブ、洗浄液排出配
管に介挿される第２のバルブ、透過液取り出し配管に介
挿される第３のバルブおよび洗浄液供給配管に介挿され
る第４のバルブを含んでもよい。それにより、複数のス
パイラル型膜モジュールのうちのいずれかのスパイラル
型膜モジュールの洗浄時に、他の少なくとも１つのスパ
イラル型膜モジュールにおいて濾過運転を行うことが可
能となる。

【００３７】第１〜第４のバルブの各々は自動弁であ
り、第１〜第４の自動弁の各々の開閉操作を制御する制
御手段が設けられてもよい。この場合、制御手段を用い
て第１〜第４のバルブの開閉操作を自動的に行うことに
より、流路を自動的に切り換えることが可能となる。

【００３８】制御手段は、時間設定に基づいて第１〜第
４の自動バルブの各々の開閉操作を制御してもよい。そ
れにより、時間設定に基づいて自動的に流路を切り換
え、所定の時間間隔で濾過運転と洗浄とを切り換えるこ
とが可能となる。

【００３９】また、制御手段は、スパイラル型膜モジュ
ールの濾過運転時における原液の供給圧力または供給流
量に応じて第１〜第４の自動バルブの各々の開閉操作を
制御してもよい。あるいは、制御手段は、スパイラル型
膜モジュールの濾過運転時における透過液取り出し配管
内の圧力または透過液の流量に応じて第１〜第４の自動
バルブの各々の開閉操作を制御してもよい。また、制御
手段は、スパイラル型膜モジュールの濾過運転時におけ
る原液供給側と透過液取り出し側との差圧に応じて第１
〜第４の自動バルブの各々の開閉操作を制御してもよ
い。これらの場合においては、スパイラル型膜モジュー
ル内のスパイラル型膜エレメントの汚染の状態に応じて
自動的に流路を切り換え、濾過運転と洗浄とを切り換え
ることが可能となる。

【００４０】分離膜は多孔性シート材の一面に透過性膜
体が接合されてなり、透過性膜体は多孔性シート材の一
面に投錨状態で接合されてなってもよい。このような分
離膜においては、多孔性シート材と透過性膜体との接合
が強化され、分離膜の背圧強度が向上する。それによ
り、０．０５ＭＰａよりも高く０．３ＭＰａ以下の背圧
でスパイラル型膜エレメントの分離膜の破損を生じるこ
となく十分に逆流洗浄することが可能となる。

【００４１】特に、分離膜の背圧強度は０．２ＭＰａ以
上であることが好ましい。これにより、高い背圧での逆
流洗浄が可能となり、膜洗浄を十分に行うことによって
長期間安定した膜分離処理を行うことができる。

【００４２】特に、多孔性シート材は合成樹脂からなる
織布、不織布、メッシュ状ネットまたは発泡焼結シート
からなることが好ましい。

【００４３】さらに、多孔性シート材は、厚みが０．０
８ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下でかつ密度が０．５ｇ／ｃ
ｍ³ 以上０．８ｇ／ｃｍ³ 以下の不織布からなることが
好ましい。

【００４４】これにより、０．２ＭＰａ以上の背圧強度
を得るとともに、補強シートとしての強度を確保しつ
つ、透過抵抗の増大および透過性膜体の剥離を防止する
ことができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る処理システム
に用いられるスパイラル型膜モジュールの例を示す模式
的な断面図である。

【００４６】図１に示すように、スパイラル型膜モジュ
ール１００は、圧力容器（耐圧容器）１０内にスパイラ
ル型膜エレメント１が収納されてなる。圧力容器１０
は、筒形ケース１１および１対の端板１２ａ，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。なお、圧力容器の構造は図
１の構造に限定されず、後述するような筒形ケースに原
水入口および原水出口が設けられたサイドエントリ形状
の圧力容器を用いてもよい。

【００４７】外周面の一端部近傍にパッキン１７が取り
付けられたスパイラル型膜エレメント１を筒形ケース１
１内に装填し、筒形ケース１１の両方の開口端をそれぞ
れ端板１２ａ，１２ｂで封止する。集水管５の一方の開
口端は端板１２ｂの透過水出口１４に嵌合され、他方の
開口端にはエンドキャップ１６が装着される。圧力容器
１０の内部空間は、パッキン１７により第１の液室１８
と第２の液室１９とに分離される。

【００４８】スパイラル型膜モジュール１００の原水入
口１３は、配管２５を通して原水タンク５００に接続さ
れている。配管２５にはバルブ３０ａが介挿されてお
り、さらに、このバルブ３０ａの下流側に、バルブ３０
ｂが介挿された配管２６が接続されている。一方、原水
出口１５には、バルブ３０ｃが介挿された配管２７が接
続されており、さらにバルブ３０ｄが介挿された配管２
７ａが配管２７のバルブ３０ｃ上流側に接続されてい
る。この配管２７ａを介して原水出口１５は原水タンク
５００に接続される。透過水出口１４には、バルブ３０
ｅが介挿された配管２８が接続されており、このバルブ
３０ｅの上流側に、バルブ３０ｆが介挿された配管２９
が接続されている。

【００４９】図５は、図１のスパイラル型膜モジュール
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。

【００５０】図５に示すように、スパイラル型膜エレメ
ント１は、合成樹脂のネットからなる透過水スペーサ３
の両面に分離膜２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）４を形成し、その封筒状膜４の
開口部を集水管５に取り付け、合成樹脂のネットからな
る原水スペーサ６とともに集水管５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。スパイラル型膜
エレメント１の外周面は外装材で被覆される。

【００５１】このスパイラル型膜エレメント１において
は、後述する構造を有する分離膜２を用いることによ
り、０．０５〜０．３ＭＰａの背圧で逆流洗浄を行うこ
とが可能となる。

【００５２】図２および図３は、図１のスパイラル型膜
モジュールの運転方法の一例を示す模式的断面図であ
る。本例の運転方法においては図１のスパイラル型膜モ
ジュールを用いており、図２は濾過時の運転方法を示
し、図３は洗浄時の運転方法を示す。

【００５３】図２に示すように、濾過時には、配管２５
のバルブ３０ａおよび配管２８のバルブ３０ｅを開くと
ともに、配管２６のバルブ３０ｂ、配管２７のバルブ３
０ｃ、配管２７ａのバルブ３０ｄおよび配管２９のバル
ブ３０ｆを閉じる。

【００５４】原水タンク５００から取水された原水７
は、配管２５を通して原水入口１３から圧力容器１０の
内部に供給される。スパイラル型膜モジュール内におい
て、供給された原水７は原水入口１３から圧力容器１０
の第１の液室１８に導入され、さらに、スパイラル型膜
エレメント１の一端部からスパイラル型膜エレメント１
の内部に供給される。

【００５５】図５に示すように、スパイラル型膜エレメ
ント１において、一方の端面側から供給された原水７
は、原水スペーサ６に沿って集水管５と平行な方向（軸
方向）に他方の端面側に向かって直線状に流れる。原水
７が原水スペーサ６に沿って流れる過程で、原水側と透
過水側の圧力差によって原水７の一部が分離膜２を透過
する。この透過水８が透過水スペーサ３に沿って集水管
５の内部に流れ込み、集水管５の端部から排出される。
一方、分離膜２を透過しなかった残りの原水７ａは、ス
パイラル型膜エレメント１の他方の端面側から排出され
る。

【００５６】集水管５の端部から排出された透過水８
は、図２に示すように、透過水出口１４から配管２８を
通して圧力容器１０の外部へ取り出される。一方、スパ
イラル型膜エレメント１の他方の端面側から排出された
原水７ａは、第２の液室１９に導出される。この場合、
原水出口１５に接続された配管２７のバルブ３０ｃおよ
び配管２７ａのバルブ３０ｄを閉じているため、スパイ
ラル型膜エレメント１における分離膜２の透過が促進さ
れて全量濾過が行われる。

【００５７】供給される原水７が汚染物質の剥離作用ま
たは殺菌作用を有する薬品を含んでもよい。例えば、濃
度１〜１００００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウムを含む
原水７、濃度０．１〜１０ｐｐｍのクロラミンを含む原
水７、濃度１０〜１００００ｐｐｍの過酸化水素を含む
原水７、硫酸を含むｐＨ１〜３の原水７、塩酸を含むｐ
Ｈ１〜３の原水７、水酸化ナトリウムを含むｐＨ１０〜
１３の原水７、濃度１０〜１００００ｐｐｍの過酢酸を
含む原水７、濃度０．１〜５０％のイソプロピルアルコ
ールを含む原水７、濃度０．２〜２％のクエン酸を含む
原水７または濃度０．２〜２％のシュウ酸を含む原水７
をスパイラル型膜モジュール１００に供給する。この場
合、スパイラル型膜エレメント１の膜面に付着した汚染
物質を剥離させ、汚染物質の堆積を抑制することが可能
になるとともに、膜面における微生物の繁殖を抑制する
ことが可能になる。それにより、スパイラル型膜モジュ
ール１００において長期にわたって安定した性能が得ら
れる。

【００５８】上記のような濾過過程で、原水中に含まれ
る懸濁物質、コロイド性物質または溶存性物質が汚染物
質としてスパイラル型膜エレメント１の分離膜２の膜面
に堆積する。特に、全量濾過においては分離膜２の膜面
に汚染物質が堆積しやすい。このような汚染物質の堆積
は水の透過速度の低下を引き起こすため、以下に示す洗
浄を行って汚染物質を除去する。

【００５９】図３に示すように、洗浄時には、まず配管
２５のバルブ３０ａ、配管２８のバルブ３０ｅおよび配
管２７ａのバルブ３０ｄを閉じるとともに、配管２６の
バルブ３０ｂ、配管２９のバルブ３０ｆおよび配管２７
のバルブ３０ｃを開き、逆流洗浄を行う。

【００６０】逆流洗浄時には、配管２９および配管２８
を通して洗浄水２１が透過水出口１４から集水管５の開
口端に供給され、洗浄水２１が集水管５の内部に導入さ
れる。なお、洗浄水２１としては、例えば透過水を用い
る。集水管５の内部に導入された洗浄水２１は、集水管
５の外周面から分離膜２の内部へ導出され、濾過時と逆
方向に分離膜２を透過する。この際に、分離膜２の膜面
に堆積した汚染物質が分離膜２から剥離する。スパイラ
ル型膜エレメント１の外周面は外装材で被覆されている
ので、分離膜２を透過した洗浄水２１は、原水スペーサ
６に沿ってスパイラル型膜エレメント１の内部を軸方向
に流れ、スパイラル型膜エレメント１の両端部から第１
の液室１８および第２の液室１９に排出される。さらに
洗浄水２１は、原水入口１３および原水出口１５から配
管２６および配管２７を通してそれぞれ外部へ取り出さ
れる。

【００６１】この場合、分離膜２に０．０５〜０．３Ｍ
Ｐａの背圧が加わるように透過水出口１４側の圧力、原
水入口１３側の圧力および原水出口１５側の圧力を設定
する。それにより、短時間に必要量の洗浄水２１を流す
ことができ、分離膜２の膜面に堆積した汚染物質を効果
的に剥離させることが可能になる。また、剥離した汚染
物質がスパイラル型膜エレメント１の端部から排出され
るまでの間に原水スペーサ６に捕捉されるのを抑制し、
汚染物質を効果的に除去することが可能となる。

【００６２】なお、本例においては原水入口１３から取
り出された洗浄水２１の全量を排水として系外へ排出し
ているが、この洗浄水２１の一部を排水として系外へ排
出するとともに、一部を原水７として再利用してもよ
い。例えば、配管２６のバルブ３０ｂの下流側にさらに
配管を設けるとともにこの配置を原水タンク５００に接
続することにより、洗浄水２１の一部を原水タンク５０
０に戻してもよい。

【００６３】また、本例においては原水出口１５から取
り出された洗浄水２１の全量を排水として系外へ排出し
ているが、この洗浄水２１の一部を排水として系外へ排
出するとともに、一部を原水７として再利用してもよ
い。例えば、配管２７のバルブ３０ｃを開くとともに配
管２７ａのバルブ３０ｄを開き、洗浄水２１の一部を配
管２７ａを通して原水タンク５００に戻してもよい。

【００６４】また、図３の例では、逆流洗浄時にスパイ
ラル型膜エレメント１の両端部から洗浄水２１が排出さ
れ、それぞれ原水入口１３および原水出口１５から配管
２６および配管２７を通して外部に取り出されている
が、洗浄水２１がスパイラル型膜エレメント１の一端部
から第１の液室１８に排出され、原水入口１３から配管
２６を通して外部に取り出されるように透過水出口１４
側の圧力および原水入口１３側の圧力を設定してもよ
い。この場合、配管２７のバルブ３０ｃを閉じ、原水出
口１５を閉じておく。あるいは、洗浄水２１がスパイラ
ル型膜エレメント１の他端部から第２の液室１９に排出
され、原水出口１５から配管２７を通して外部に取り出
されるように透過水出口１４側の圧力および原水出口１
５側の圧力を設定してもよい。この場合、配管２６のバ
ルブ３０ｂを閉じ、原水入口１３を閉じておく。

【００６５】上記のようにして逆流洗浄を行った後、配
管２６のバルブ３０ｂおよび配管２９のバルブ３０ｆを
閉じるとともに配管２５のバルブ３０ａを開く。それに
より、原水タンク５００から取水された原水３１が配管
２５を通して原水入口１３から圧力容器１０内に供給さ
れ、第１の液室１８に導入される。原水３１は、スパイ
ラル型膜エレメント１の一端部から内部に供給され、原
水スペーサ６に沿ってスパイラル型膜エレメント１の内
部を軸方向に流れた後、他端部から排出される。それに
より、分離膜２から剥離した汚染物質が原水３１ととも
にスパイラル型膜エレメント１の一端部から他端部へ押
し流され、スパイラル型膜エレメント１の内部に残存す
る洗浄水２１とともにスパイラル型膜エレメント１の他
端部から第２の液室１９に排出される。さらに、汚染物
質は原水３１とともに原水出口１５から配管２７を通し
て圧力容器１０の外部へ取り出される。

【００６６】このように、逆流洗浄後に濾過時の原水の
供給方向と同方向に原水３１を流すフラッシングを行う
ことにより、スパイラル型膜エレメント１内で分離膜２
から剥離した汚染物質を系外に速やかに排出することが
できる。それにより、分離膜２から剥離した汚染物質が
再び分離膜２に付着することを防止することができる。

【００６７】上記のような洗浄時の運転方法によれば、
濾過時に分離膜２に堆積した汚染物質を効果的に除去す
ることが可能となるため、膜面に汚染物質が堆積しやす
い全量濾過においても、長期間にわたって透過流束の低
下を生じることなく安定して運転を行うことが可能とな
る。

【００６８】なお、本例においては逆流洗浄後に原水３
１を軸方向に流すフラッシングを行っているが、逆流洗
浄前に原水３１を軸方向に流すフラッシングを行っても
よい。この洗浄方法によれば、スパイラル型膜エレメン
ト１の膜面に捕捉された汚染物質のほとんどがフラッシ
ングにより除去され、さらに洗浄水２１を導入すること
により、スパイラル型膜エレメント１の膜面に残存する
汚染物質を除去することができる。したがって、この場
合においても、上記の逆流洗浄と同様の効果が得られ
る。

【００６９】あるいは、逆流洗浄と並行して原水３１を
軸方向に流すフラッシングを行ってもよい。例えば上記
において、洗浄時に配管２５，２６，２７，２９のバル
ブ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｆを同時に開き、透過
側から洗浄水２１を供給するとともに原水側から原水３
１を供給してもよい。この場合、上記のように逆流洗浄
後に原水３１を流す場合に得られる効果と同様の効果が
得られる。

【００７０】また、本例においては原水３１を原水入口
１３から供給して原水出口１５から取り出しているが、
原水を原水出口１５から供給して原水入口１３から取り
出し、スパイラル型膜エレメント１の内部において濾過
時の原水の供給方向と逆方向に原水を流してもよい。こ
の場合、上記のように濾過時の原水の供給方向と同方向
に原水３１を流す場合に得られる効果と同様の効果が得
られる。

【００７１】なお、濾過時の原水の供給方向と同方向に
原水を流す場合においては、特にスパイラル型膜エレメ
ント１の第２の液室１９に近い側に堆積した汚染物質を
容易に除去して排出することが可能である。これに対
し、濾過時の原水の供給方向と逆方向に原水を流す場合
においては、特にスパイラル型膜エレメント１の第１の
液室１８に近い側に堆積した汚染物質を容易に除去して
排出することが可能である。

【００７２】また、濾過時の原水の供給方向と同方向お
よび逆方向に順に原水を流してもよい。この場合、スパ
イラル型膜エレメント１の全体に分布した汚染物質を均
一に除去して排出することが可能となる。

【００７３】また、本例においては原水出口１５から取
り出された原水３１の全量を排水として系外へ排出して
いるが、原水３１の一部を排水として系外へ排出すると
ともに、一部を原水として再利用してもよい。例えば上
記において、配管２７のバルブ３０ｃを開くとともに配
管２７ａのバルブ３０ｄを開き、原水３１の一部を配管
２７ａを通して原水タンク５００に戻してもよい。

【００７４】以上のように、図２および図３に示す本例
の運転方法によれば、スパイラル型膜エレメント１の膜
面に堆積した汚染物質を充分に除去することができるた
め、図１のスパイラル型膜モジュール１００において高
い透過流束を維持しつつ安定して全量濾過を行い、効率
よく透過水８を得ることが可能となる。この場合、全量
濾過が行われるので、原水７を供給するポンプに大きな
ものを用いる必要がなく、システムの規模を小さくする
ことが可能となる。それにより、システムコストが低減
される。

【００７５】上記の逆流洗浄においては、洗浄水２１と
して透過水を用いているが、透過水以外に、透過水と同
程度またはそれ以上に汚染物質が除去された水（以下、
透過水相当水と呼ぶ）を洗浄水２１として用いてもよ
い。例えば純水、精製水、イオン交換水、水道水等の透
過水相当水を洗浄水２１として用いることができる。

【００７６】さらに、洗浄水２１として用いる透過水ま
たは透過水相当水が、汚染物質の剥離作用または殺菌作
用を有する薬品を含んでもよい。例えば、逆流洗浄時に
おいて、濃度１〜１００００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリ
ウムを含む透過水または透過水相当水、濃度０．１〜１
０ｐｐｍのクロラミンを含む透過水または透過水相当
水、濃度１〜１００００ｐｐｍの過酸化水素を含む透過
水または透過水相当水、硫酸を含むｐＨ１〜３の透過水
または透過水相当水、塩酸を含むｐＨ１〜３の透過水ま
たは透過水相当水、水酸化ナトリウムを含むｐＨ１０〜
１３の透過水または透過水相当水、濃度１０〜１０００
０ｐｐｍの過酢酸を含む透過水または透過水相当水、濃
度０．１〜５０％のイソプロピルアルコールを含む透過
水または透過水相当水、濃度０．２〜２％のクエン酸を
含む透過水または透過水相当水または濃度０．２〜２％
のシュウ酸を含む透過水または透過水相当水を洗浄水２
１として用いる。この場合、スパイラル型膜エレメント
１の膜面に付着した汚染物質の除去を効果的に行うこと
が可能になるとともに、膜面における微生物の繁殖を抑
制することが可能になる。

【００７７】さらに、逆流洗浄以外の洗浄方法として、
洗浄水として透過水または前述の透過水相当水を圧力容
器１０内に封入し、スパイラル型膜エレメント１を透過
水または透過水相当水に浸漬してもよい（透過水浸
漬）。この場合、配管２５のバルブ３０ａ、配管２６の
バルブ３０ｂ、配管２７のバルブ３０ｃ、配管２７ａの
バルブ３０ｄおよび配管２８のバルブ３０ｅを閉じると
ともに配管２９のバルブ３０ｆを開き、配管２９，２８
を通して透過水側から集水管５の内部に透過水または透
過水相当水を供給する。あるいは、配管２５のバルブ３
０ａを開くとともに配管２６のバルブ３０ｂ、配管２７
のバルブ３０ｃ、配管２７ａのバルブ３０ｄ、配管２８
のバルブ３０ｅおよび配管２９のバルブ３０ｆを閉じ、
配管２５を通して原水側から圧力容器１０の内部に透過
水または透過水相当水を供給する。このように、透過水
側または原水側から透過水または透過水相当水を供給
し、圧力容器１０内の原水を透過水または透過水相当水
で置換する。その後、圧力容器１０内に透過水または透
過水相当水を封入した状態で所定時間保持する。

【００７８】透過水または透過水相当水が封入されたス
パイラル型膜モジュール１００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。このような透
過水または透過水相当水の封入により、スパイラル型膜
エレメント１の膜面に付着した汚染物質を効果的に剥離
させることが可能となる。

【００７９】また、上記の透過水浸漬以外に、洗浄水と
して前述の汚染物質の剥離作用または殺菌作用を有する
薬品を含む透過水または透過水相当水を透過水側または
原水側から圧力容器１０内に供給し、これにスパイラル
型膜エレメント１を浸漬してもよい（薬液浸漬）。この
場合、透過水浸漬の場合と同様の方法により、薬品を含
む透過水または透過水相当水を透過水側または原水側か
ら供給し、圧力容器１０内を薬品を含む透過水または透
過水相当水で置換する。その後、薬品を含む透過水また
は透過水相当水を圧力容器１０内に封入して所定時間保
持する。このような薬液浸漬により、スパイラル型膜エ
レメント１の膜面に付着した汚染物質の除去をより効果
的に行うことが可能になるとともに、膜面における微生
物の繁殖をより効果的に抑制することが可能となる。

【００８０】特に、汚染物質を多く含む濁質の高い原水
７を全量濾過する場合においては、原水７中の濁質成分
（汚染物質）がスパイラル型膜エレメント１の一端面に
おいて大量に捕捉されて堆積する。また、一端面に捕捉
されなかった汚染物質が分離膜２上に堆積する。このた
め、薬品を含まない透過水または透過水相当水を洗浄水
として用いた逆流洗浄では、汚染物質を完全に除去する
ことが困難である。このような場合において、上記の薬
液浸漬を行うことにより、堆積した汚染物質が剥離しや
すくなり、効果的に洗浄を行うことが可能になる。

【００８１】上記において説明したスパイラル型膜モジ
ュール１００は、以下に示す処理システムに用いられ
る。

【００８２】図４は本発明の一実施の形態における処理
システムを示す模式的な構成図である。

【００８３】図４に示す処理システムは、図１に示した
スパイラル型膜モジュール１００、配管２５〜２７，２
７ａ，２８，２９およびバルブ３０ａ〜３０ｆを備えた
２つのユニット１５１，１５２を並列に接続してなる。
ユニット１５１のスパイラル型膜モジュール１００の原
水入口１３（図１）に接続された配管２５と、ユニット
１５２のスパイラル型膜モジュール１００の原水入口１
３（図１）に接続された配管２５とは、バルブ３０ａの
上流側において連結されており、さらに原水加圧ポンプ
１０１に接続されている。さらに、配管２５の原水加圧
ポンプ１０１の下流側には、薬品注入ポンプおよび薬品
貯溜槽を備えた薬品注入装置１０５が設けられている。
また、ユニット１５１のスパイラル型膜モジュール１０
０の透過水出口１４（図１）に接続された配管２８と、
ユニット１５２のスパイラル型膜モジュール１００の透
過水出口１４（図１）に接続された配管２８とは、バル
ブ３０ｅの下流側において連結されている。連結された
配管２８にはさらに配管２３が接続されており、配管２
３は洗浄用透過水タンク１０４に接続されている。洗浄
用透過水タンク１０４は、配管２９を通して洗浄水加圧
ポンプ１０２に接続される。配管２９には、薬品注入ポ
ンプおよび薬品貯溜槽を備えた薬品注入装置１０３が設
けられ、さらに各ユニット１５１，１５２の配管２８の
バルブ３０ｅ上流側において配管２８に接続されてい
る。

【００８４】各ユニット１５１，１５２の各バルブ３０
ａ〜３０ｆは自動バルブである。バルブ３０ａ〜３０ｆ
の各々の開閉操作はタイマ（図示せず）により制御され
ており、所定時間間隔ごとに所定時間ずつ開くように設
定されている。

【００８５】薬品注入装置１０３，１０５の薬品貯溜槽
には、汚染物質の剥離作用または殺菌作用を有する薬
品、例えば次亜塩素酸ナトリウム、クロラミン、過酸化
水素、硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、過酢酸、イソプ
ロピルアルコール、クエン酸、シュウ酸等が貯溜されて
いる。

【００８６】上記の処理システムにおいては、ユニット
１５２の洗浄時にユニット１５１の濾過運転を行い、ユ
ニット１５１の洗浄時にユニット１５２の濾過運転を行
う。

【００８７】以下において、処理システムの運転方法に
ついて説明する。処理システムの運転時においては、ま
ず、ユニット１５１の配管２５のバルブ３０ａおよび配
管２８のバルブ３０ｅを開き、配管２６のバルブ３０
ｂ、配管２７のバルブ３０ｃ、配管２７ａのバルブ３０
ｄおよび配管２９のバルブ３０ｆを閉じる。それによ
り、原水加圧ポンプ１０１により加圧された原水５１
が、配管２５を通してユニット１５１のスパイラル型膜
モジュール１００に供給され、全量濾過が行われる。な
お、スパイラル型膜モジュール１００の濾過運転方法の
詳細については、図２において前述した通りである。こ
の場合、得られた透過水５２ａの一部は配管２３を通し
て洗浄用透過水タンク１０４に導出され、ここに貯溜さ
れる。一方、残りの透過水５２ａは配管２８を通して外
部へ取り出される。

【００８８】上記の濾過運転においては、原水５１が配
管２５を流れる過程において、薬品注入装置１０５によ
り、原水５１に汚染物質の剥離作用または殺菌作用を有
する薬品が注入される。この場合、例えば図２において
前述した薬品を含む原水５１がスパイラル型膜モジュー
ル１００に供給される。それにより、スパイラル型膜エ
レメント１の膜面に付着した汚染物質を剥離させ、汚染
物質の堆積を抑制することが可能になる。また、膜面に
おける微生物の繁殖を抑制することも可能になる。した
がって、スパイラル型膜エレメント１において、長期に
わたってより安定した性能が得られる。

【００８９】上記のユニット１５１の濾過運転時におい
て、ユニット１５２の配管２５のバルブ３０ａ、配管２
８のバルブ３０ｅ、配管２７のバルブ３０ｃおよび配管
２７ａのバルブ３０ｄを閉じ、配管２６のバルブ３０ｂ
および配管２９のバルブ３０ｆを開く。それにより、洗
浄用透過水タンク１０４から取水され洗浄水加圧ポンプ
１０２により加圧された透過水５２ｂが、配管２９を通
してユニット１５２のスパイラル型膜モジュール１００
に洗浄水として供給され、逆流洗浄が行われる。逆流洗
浄後、配管２６のバルブ３０ｂおよび配管２９のバルブ
３０ｆを閉じるとともに配管２５のバルブ３０ａおよび
配管２７のバルブ３０ｃを開き、配管２５を通して原水
５１ｂをユニット１５２のスパイラル型膜モジュール１
００に供給してフラッシングを行う。なお、上記の逆流
洗浄およびフラッシングの詳細については、図３におい
て前述した通りである。

【００９０】なお、逆流洗浄に使用する透過水５２ｂ
に、汚染物質の剥離作用または殺菌作用を有する薬品を
注入してもよい。この場合、透過水５２ｂが配管２９を
流れる過程において薬品注入装置１０３により薬品が注
入され、例えば図３において前述した薬品を含む透過水
５２ｂが洗浄水としてスパイラル型膜モジュール１００
に供給される。それにより、逆流洗浄時において、より
効果的にスパイラル型膜エレメント１の洗浄を行うこと
が可能となる。

【００９１】上記のフラッシングの後、ユニット１５２
の配管２５のバルブ３０ａおよび配管２７のバルブ３０
ｃを閉じるとともに配管２９のバルブ３０ｆを開き、配
管２９を通して再び透過水５２ｂをスパイラル型膜モジ
ュール１００に供給する。このとき、透過水５２ｂが配
管２９を流れる過程において、薬品注入装置１０３によ
り、汚染物質の剥離作用または殺菌作用を有する薬品を
透過水５２ｂに注入する。この場合、洗浄水として、例
えば図３において前述した薬品を含む透過水５２ｂが透
過水側からスパイラル型膜モジュール１００に供給され
る。その後、配管２９のバルブ３０ｆを閉じてスパイラ
ル型膜モジュール１００内に薬品を含む透過水５２ｂを
封入し、スパイラル型膜エレメント１の薬液浸漬を行
う。なお、上記の薬液浸漬の詳細については、図３にお
いて前述した通りである。

【００９２】以上のような逆流洗浄および薬液浸漬によ
り、ユニット１５２のスパイラル型膜モジュール１００
においては、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。

【００９３】上記のユニット１５１の濾過運転およびユ
ニット１５２の洗浄を所定時間行った後、ユニット１５
１の配管２５のバルブ３０ａおよび配管２８のバルブ３
０ｅを閉じ、配管２６のバルブ３０ｂおよび配管２９の
バルブ３０ｆを開くとともに、ユニット１５２の配管２
５のバルブ３０ａおよび配管２８のバルブ３０ｅを開
く。それにより、洗浄用透過水タンク１０４から取水さ
れ洗浄水加圧ポンプ１０２により加圧された透過水５２
ｂが、洗浄水として配管２９を通してユニット１５１の
スパイラル型膜モジュール１００に供給される。一方、
原水加圧ポンプ１０１により加圧されるとともに薬品注
入装置１０５により薬品が注入された原水５１が、配管
２５を通してユニット１５２のスパイラル型膜モジュー
ル１００に供給される。したがって、ユニット１５１に
おいて濾過運転が行われるとともにユニット１５２にお
いて洗浄が行われる上記の場合とは逆に、ユニット１５
１において洗浄が行われ、ユニット１５２において濾過
運転が行われる。なお、この場合のユニット１５１の洗
浄時においては、上記のユニット１５２の洗浄方法と同
様の方法により、逆流洗浄、フラッシングおよび薬液浸
漬が行われる。それにより、ユニット１５１において、
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。

【００９４】以上のようにして、ユニット１５１の洗浄
およびユニット１５２の濾過運転を行った後、再び前述
の方法により、ユニット１５１の濾過運転およびユニッ
ト１５２の洗浄を行う。

【００９５】上記の処理システムにおいては、タイマに
よりユニット１５１，１５２の各バルブ３０ａ〜３０ｆ
の開閉操作を制御し、所定時間間隔ごとに原水５１およ
び透過水５２ｂを供給する配管を切り換え、一方のユニ
ットの洗浄時に他方のユニットの濾過運転を行う。この
ような処理システムにおいては、連続的に濾過運転を行
うことが可能になるため、効率がよく生産性の高い運転
を行うことが可能となる。また、各ユニット１５１，１
５２のスパイラル型膜エレメント１を順次洗浄でき、洗
浄により膜機能が回復したスパイラル型膜エレメント１
を用いて常に濾過運転を行うことが可能となるため、信
頼性が高く安定した運転を行うことが可能となる。した
がって、極めて実用的かつ有用なシステムが実現され
る。

【００９６】上記の洗浄時においては、逆流洗浄および
薬液浸漬を順に行っているが、逆流洗浄および薬液浸漬
の組み合わせの順番はこれに限定されるものではなく、
また、逆流洗浄および薬液浸漬の回数もこれに限定され
るものではない。例えば、洗浄時に薬液浸漬および逆流
洗浄をこの順に行ってもよく、薬液浸漬の前後に逆流洗
浄を行ってもよく、あるいは薬液浸漬のみを行ってもよ
い。

【００９７】さらに、薬液浸漬の代わりに、図３におい
て前述した透過水浸漬を行ってもよい。この場合、洗浄
水として配管２９を通して透過水５２ｂを透過水側から
スパイラル型膜モジュール１００に供給し、透過水５２
ｂをスパイラル型膜モジュール１００内に封入してスパ
イラル型膜エレメント１を浸漬する。それにより、スパ
イラル型膜エレメント１の膜面に付着した汚染物質を効
果的に剥離させることが可能となる。

【００９８】上記の薬液浸漬および透過水浸漬において
は、スパイラル型膜モジュール１００の透過水出口１４
（図１）に接続された配管２８を通して透過水側から洗
浄水を供給しているが、スパイラル型膜モジュール１０
０の原水入口１３（図１）に接続された配管２５を通し
て原水側から洗浄水を供給してもよい。なお、原水側か
ら洗浄水を供給して薬液浸漬を行う場合においては、薬
品注入装置１０５を用いて薬品注入を行ってもよい。

【００９９】上記の処理システムにおいて、濾過運転を
行う時間は３分間以上とすることが好ましい。濾過運転
時間が３分間より短い場合、逆流洗浄等の頻度が多くな
るため、濾過効率が低下する。

【０１００】また、逆流洗浄を行う時間は１０秒間以
上、最大５分までとすることが好ましい。逆流洗浄時間
が１０秒間より短い場合、スパイラル型膜エレメント１
の膜面等に付着した汚染物質を十分剥離させることがで
きない。一般に、逆流洗浄時間は２〜３分である。

【０１０１】また、薬液浸漬を行う時間は１０分間以上
とすることが好ましい。薬液浸漬時間が１０分間より短
い場合、スパイラル型膜エレメント１の膜面等に付着し
た汚染物質を十分剥離させることが困難であるととも
に、膜面等における微生物等の繁殖を十分抑制すること
が困難である。

【０１０２】また、透過水浸漬を行う時間は３分間以上
とすることが好ましい。透過水浸漬時間が３分間より短
い場合、スパイラル型膜エレメント１の膜面等に付着し
た汚染物質を十分剥離させることが困難である。

【０１０３】したがって、以上の条件を満たすようにタ
イマの時間設定を行い、各ユニット１５１，１５２の各
バルブ３０ａ〜３０ｆの開閉操作を制御する。

【０１０４】上記の処理システムにおいては、洗浄時に
おいて薬品を含む透過水５２ｂをスパイラル型膜モジュ
ール１００に供給する際、薬品注入装置１０３を用いて
透過水５２ｂに薬品を注入しているが、洗浄用透過水タ
ンク１０４内の透過水５２ｂに直接薬品を注入し、所定
の濃度の薬品を含む洗浄水を予め調製してもよい。この
場合、洗浄水の薬品濃度を正確に制御することができ
る。

【０１０５】また、上記の逆流洗浄、薬液浸漬および透
過水浸漬においては、洗浄水に透過水５２ｂを用いてい
るが、純水、精製水、イオン交換水、水道水等の透過水
相当水を透過水５２ｂの代わりに用いてもよい。

【０１０６】洗浄水用タンクに透過水相当水を貯溜し、
洗浄水用タンクから取水した透過水相当水を、配管２８
を通してスパイラル型膜モジュール１００の透過水側か
ら供給してもよく、あるいは配管２５を通してスパイラ
ル型膜モジュール１００の原水側から供給してもよい。
また、洗浄水用タンク内に貯溜された透過水相当水に直
接薬品を注入し、所定の濃度の薬品を含む洗浄水を予め
調製してもよい。

【０１０７】なお、上記の処理システムにおいては、洗
浄時の逆流洗浄とは別に、各ユニット１５１，１５２の
濾過運転中にタイマ等により定期的に逆流洗浄が行われ
る。この場合、洗浄中の一方のユニットのスパイラル型
膜モジュールの逆流洗浄時または浸漬時に、濾過運転中
の他方のユニットのスパイラル型膜モジュールの逆流洗
浄が行われる可能性がある。しかしながら、濾過運転中
における逆流洗浄は前述のように時間が短いため、処理
システムにおける濾過運転の連続性にほとんど影響はな
い。

【０１０８】また、上記の処理システムにおいては、ユ
ニット１５１とユニット１５２とで濾過運転と洗浄とを
交互に行っているが、ユニット１５１，１５２のうちの
一方の洗浄時を除いて、ユニット１５１，１５２の濾過
運転を並行して行ってもよい。この場合においては、少
なくとも一方のユニットにおいて濾過運転が行われるよ
うにタイマの時間設定を行う。なお、両方のユニット１
５１，１５２において濾過運転を並行して行う場合にお
いては、濾過運転中の逆流洗浄が同時に行われないよう
に設定を行う。

【０１０９】上記の処理システムにおいては、ユニット
１５１，１５２に共通の原水加圧ポンプ１０１、洗浄水
加圧ポンプ１０２および薬品注入装置１０３，１０５を
設けているが、各ユニット１５１，１５２ごとに原水加
圧ポンプ１０１、洗浄水加圧ポンプ１０２および薬品注
入装置１０３，１０５を設けてもよい。

【０１１０】また、上記においては、タイマによりユニ
ット１５１，１５２の各バルブ３０ａ〜３０ｆの開閉操
作を制御し、所定時間間隔ごとに濾過運転と洗浄との切
り換えを行っているが、濾過運転時におけるスパイラル
型膜モジュール１００のスパイラル型膜エレメント１
（図２）の汚染の状態に応じて各バルブ３０ａ〜３０ｆ
の開閉操作を制御し、配管を切り換えて洗浄を行っても
よい。

【０１１１】例えば、スパイラル型膜モジュール１００
の濾過運転時における原水５１の供給流量、原水５１の
供給圧力、透過水５２ａの流量、透過水側の配管２８内
の圧力または原水供給側と透過水取り出し側との差圧に
応じて各ユニット１５１，１５２の各バルブ３０ａ〜３
０ｆの開閉操作を制御し、濾過運転から洗浄に切り換え
る。

【０１１２】スパイラル型膜モジュール１００において
は、濾過運転に伴いスパイラル型膜エレメント１の膜面
に原水５１中の汚染物質が堆積する。濾過運転時におい
ては、前述のように定期的に逆流洗浄を行うが、連続運
転により次第に汚染物質が堆積する。このため、濾過運
転時における逆流洗浄では汚染物質を除去するのが困難
となる。スパイラル型膜エレメント１の汚染が進むと、
スパイラル型膜モジュール１００の濾過運転時における
原水５１の供給流量、原水５１の供給圧力、透過水５２
ａの流量、透過水側の配管２８内の圧力または原水供給
側と透過水取り出し側との差圧が変化する。したがっ
て、このような変化に応じて各バルブ３０ａ〜３０ｆの
開閉操作を制御し、濾過運転から洗浄に切り換えること
により、洗浄を効率よく行うことができる。それによ
り、濾過効率および信頼性の高い安定した処理システム
が実現される。

【０１１３】また、上記においては２台のユニット１５
１，１５２から構成される処理システムについて説明し
たが、処理システムは３台以上のユニットから構成され
てもよい。３台以上の複数のユニットから構成される処
理システムにおいては、少なくとも１台のユニットにお
いて濾過運転を行い、残りのユニットにおいて洗浄を行
う。洗浄時においては、逆流洗浄、薬液浸漬および透過
水浸漬のいずれを行ってもよい。逆流洗浄、薬液浸漬お
よび透過水浸漬を単独で行ってもよく、あるいは、これ
らを任意に組み合わせて行ってもよい。なお、各ユニッ
トにおける濾過運転、逆流洗浄、薬液浸漬および透過水
浸漬の詳細については、図４に示す処理システムにおい
て前述した通りである。

【０１１４】図５は図１の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５は濾
過時の運転方法を示しており、本例においても図１のス
パイラル型膜モジュール１００を用いる。なお、本例に
おける洗浄時の運転方法は、前述の図３の運転方法と同
様である。

【０１１５】図５に示すように、濾過時には、配管２５
のバルブ３０ａ、配管２８のバルブ３０ｅおよび配管２
７ａのバルブ３０ｄを開くとともに、配管２６のバルブ
３０ｂ、配管２７のバルブ３０ｃおよび配管２９のバル
ブ３０ｆを閉じる。

【０１１６】この場合、図２の例と同様、原水タンク５
００から取水された原水７は、配管２５を通して原水入
口１３から圧力容器１０の第１の液室１８に導入され
る。さらに、原水７はスパイラル型膜エレメント１の一
端部からスパイラル型膜エレメント１の内部に供給され
る。

【０１１７】図６に示すように、スパイラル型膜エレメ
ント１において、一部の原水は分離膜２を透過して集水
管５の内部に流れ込み、透過水８として集水管５の端部
から排出される。一方、分離膜２を透過しなかった残り
の原水７ａは、スパイラル型膜エレメント１の他方の端
面側から排出される。

【０１１８】集水管５の端部から排出された透過水８
は、図５に示すように、透過水出口１４から配管２８を
通して圧力容器１０の外部へ取り出される。一方、スパ
イラル型膜エレメント１の他方の端面側から排出された
原水７ａは、第２の液室１９に導出された後、原水出口
１５から配管２７ａを通して外部へ取り出され、原水タ
ンク５００に戻される。このように、本例においては、
一部の原水７ａを原水出口１５から外部に取り出しつつ
スパイラル型膜モジュールにおいて濾過を行う。それに
より、スパイラル型膜エレメント１の外周面と圧力容器
１０の内周面との間の空隙における液の滞溜を抑制する
ことが可能になる。また、スパイラル型膜エレメント１
の内部において、一端部から他端部に向かう軸方向の原
水の流れが形成されるため、原水中の汚染物質の沈降を
抑制しつつ、汚染物質の一部を原水７ａとともに圧力容
器１０の外部に排出することが可能となる。

【０１１９】なお、上記においては常時バルブ３０ｄを
開いて原水７ａを外部に取り出しているが、間欠的にバ
ルブ３０ｄを開いて原水７ａを取り出してもよい。この
場合においても、常時原水７ａを取り出す場合と同様、
分離膜２に汚染物質が付着するのを抑制することが可能
となる。

【０１２０】また、上記においては圧力容器の外部に取
り出した原水７ａの全量を原水タンク５００に戻してい
るが、取り出した原水７ａの一部を系外へ排出してもよ
い。例えば、バルブ３０ｄを開くとともにバルブ３０ｃ
を開き、配管２７を通して原水７ａの一部を系外へ排出
してもよい。

【０１２１】本例においても、洗浄時には、図３に示す
洗浄時の運転方法により高い背圧で逆流洗浄を行うとと
もに原水３１の導入を行う。それにより、濾過時に分離
膜２に堆積した汚染物質を効果的に除去することが可能
となる。

【０１２２】以上のように、本例における運転方法によ
れば、膜面に堆積した汚染物質の除去を充分に行うこと
ができるため、長期間にわたって透過流束の低下を生じ
ることなく安定して運転を行うことが可能となる。

【０１２３】特に、本例においては、図５に示すように
濾過時に一部の原水７ａを圧力容器１０の外部に取り出
すことにより、原水中の汚染物質の膜面への沈降を抑制
しつつ汚染物質の一部を原水７ａとともに圧力容器１０
の外部に排出することが可能となるため、より安定した
濾過運転を行うことが可能となる。この場合、原水出口
１５から外部へ取り出した原水７ａを配管２７ａを通し
て循環させるため、高い回収率で透過水８を得ることが
可能である。また、原水７を供給するポンプに大きなも
のを用いる必要がなく、システムの規模を小さくするこ
とが可能となる。それにより、システムコストが低減さ
れる。

【０１２４】図５に示すスパイラル型膜モジュール１０
０の運転方法においても、図２において前述したよう
に、供給される原水７が汚染物質の剥離作用または殺菌
作用を有する薬品を含んでもよい。また、汚染物質の剥
離作用または殺菌作用を有する薬品を含む透過水を洗浄
水として逆流洗浄に用いてもよい。さらに、洗浄時に、
透過水側または原水側から透過水を洗浄水として圧力容
器１０内に供給するとともに封入し、スパイラル型膜エ
レメント１を浸漬してもよい（透過水浸漬）。あるい
は、透過水側または原水側から汚染物質の剥離作用また
は殺菌作用を有する薬品が注入された透過水を洗浄水と
して圧力容器１０内に供給して封入し、スパイラル型膜
エレメント１を浸漬してもよい（薬液浸漬）。さらに、
逆流洗浄、薬液浸漬または透過水浸漬において、透過水
の代わりに、純水、精製水、イオン交換水、水道水等を
用いてもよい。この場合においても、図３において前述
した効果と同様の効果が得られる。

【０１２５】なお、上記においては、１本のスパイラル
型膜エレメントを備えたスパイラル型膜モジュールの運
転を行う場合について説明したが、本発明に係る運転方
法は、複数のスパイラル型膜エレメントを備えたスパイ
ラル型膜モジュールにおいても適用可能である。

【０１２６】図７は本発明に係る処理システムに用いら
れるスパイラル型膜モジュールの他の例を示す模式的断
面図である。

【０１２７】図７に示すように、本例のスパイラル型膜
モジュールは、圧力容器１１０内に複数のスパイラル型
膜エレメント１が収容されてなる。圧力容器１１０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。このように、圧力容器１１０はサイドエント
リ形状を有する。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。

【０１２８】インターコネクタ１１６により集水管５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内に収容され、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。なお、ここでは図５のスパイラル型膜エレメント
１を用いている。両端部のスパイラル型膜エレメント１
の集水管５の一端部が、アダプタ１１５を介してそれぞ
れ端板１２０ａ，１２０ｂの透過水出口１４０に嵌合さ
れる。各スパイラル型膜エレメント１の外周面の一端部
近傍にはパッキン１７０が取り付けられており、このパ
ッキン１７０により、圧力容器１１０の内部空間が複数
の液室に分離される。

【０１２９】スパイラル型膜モジュールの原水入口１３
０は、配管５５を通して原水タンク５００に接続されて
いる。配管５５にはバルブ６０ａが介挿されており、さ
らに、このバルブ３０ａの下流側にバルブ６０ｂが介挿
された配管５６が接続されている。一方、原水出口１３
１には、バルブ６０ｃが介挿された配管５７が接続され
ており、さらに、バルブ６０ｄが介挿された配管５７ａ
が配管５７のバルブ６０ｃ上流側に接続されている。こ
の配管５７ａを介して原水出口１３１は原水タンク５０
０に接続されている。端板１２０ａ側の透過水出口１４
０には、バルブ６０ｅが介挿された配管５８ａが接続さ
れており、このバルブ６０ｅの上流側に、バルブ６０ｇ
が介挿された配管５９ａが接続されている。一方、端板
１２０ｂ側の透過水出口１４０には、バルブ６０ｆが介
挿された配管５８ｂが接続されており、このバルブ６０
ｆの上流側に、バルブ６０ｈが介挿された配管５９ｂが
接続されている。

【０１３０】スパイラル型膜モジュールの濾過時には、
配管５５のバルブ６０ａ、配管５８ａのバルブ６０ｅお
よび配管５８ｂのバルブ６０ｆを開くとともに、配管５
６のバルブ６０ｂ、配管５９ａのバルブ６０ｇ、配管５
９ｂのバルブ６０ｈ、配管５７のバルブ６０ｃおよび配
管５７ａのバルブ６０ｄを閉じる。

【０１３１】原水タンク５００から取水された原水７
は、配管５５を通して原水入口１３０から圧力容器１１
０の内部に供給される。スパイラル型膜モジュール内に
おいて、原水入口１３０から供給された原水７は、端板
１２０ａ側の端部に位置するスパイラル型膜エレメント
１の一方の端面側からスパイラル型膜エレメント１の内
部に導入される。このスパイラル型膜エレメント１にお
いては、図６に示すように、一部の原水は分離膜２を透
過して集水管５の内部に流れ込み、透過水８として集水
管５の端部から排出される。一方、分離膜２を透過しな
かった残りの原水７ａは、他方の端面側から排出され
る。この排出された原水７ａは、後段のスパイラル型膜
エレメント１の一方の端面側からこのスパイラル型膜エ
レメント１の内部に導入され、前述と同様にして透過水
８および原水７ａに分離される。このように、直列に連
結された複数のスパイラル型膜エレメント１の各々にお
いて膜分離が行われる。この場合、配管５７のバルブ６
０ｃおよび配管５７ａのバルブ６０ｄを閉じているた
め、図２の例と同様、各スパイラル型膜エレメント１に
おいて分離膜２の透過が促進されてスパイラル型膜モジ
ュールにおいて全量濾過が行われる。

【０１３２】上記の濾過過程で、原水中に含まれる汚染
物質が各スパイラル型膜エレメント１の分離膜２の膜面
に堆積する。特に、上記のように複数のスパイラル型膜
エレメント１を備えたスパイラル型膜モジュールにおい
て全量濾過を行うと、分離膜２の膜面に汚染物質が堆積
しやすい。このような汚染物質の堆積は水の透過速度の
低下を引き起こすため、以下に示す洗浄を行って汚染物
質を除去する。

【０１３３】洗浄時には、まず配管５５のバルブ６０
ａ、配管５８ａのバルブ６０ｅ、配管５８ｂのバルブ６
０ｆおよび配管５７ａのバルブ６０ｄを閉じるととも
に、配管５６のバルブ６０ｂ、配管５７のバルブ６０
ｃ、配管５９ａのバルブ６０ｇおよび配管５９ｂのバル
ブ６０ｈを開き、逆流洗浄を行う。

【０１３４】逆流洗浄時、端板１２０ａ側においては、
配管５９ａおよび配管５８ａを通して洗浄水２１が透過
水出口１４０から集水管５の一端部に供給される。ま
た、端板１２０ｂ側においては、配管５９ｂおよび配管
５８ｂを通して洗浄水２１が透過水出口１４０から集水
管５の他端部に供給される。このようにして、洗浄水２
１が集水管５の両端部から集水管５の内部に導入され
る。集水管５の内部に導入された洗浄水２１は、各スパ
イラル型膜エレメント１において集水管５の外周面から
分離膜２の内部へ導出され、濾過時と逆方向に分離膜２
を透過する。この際に、分離膜２の膜面に堆積した汚染
物質が分離膜２から剥離する。分離膜２を透過した洗浄
水２１は、原水スペーサ６に沿ってスパイラル型膜エレ
メント１の内部を軸方向に流れ、各スパイラル型膜エレ
メント１の両端部から排出される。この排出された洗浄
水２１は、原水入口１３０および原水出口１３１から配
管５６および配管５７を通してそれぞれ外部へ取り出さ
れる。

【０１３５】この場合、各スパイラル型膜エレメント１
の分離膜２に０．０５〜０．３ＭＰａの背圧が加わるよ
うに透過水出口１４０側の圧力、原水入口１３０側の圧
力および原水出口１３１側の圧力を設定する。それによ
り、短時間に必要量の洗浄水２１を流すことができ、分
離膜２の膜面に堆積した汚染物質を効果的に剥離させる
ことが可能になる。また、剥離した汚染物質が各スパイ
ラル型膜エレメント１の端部から排出されるまでの間に
原水スペーサ６に捕捉されるのを抑制し、汚染物質を効
果的に除去することが可能となる。

【０１３６】なお、本例においては原水入口１３０から
取り出された洗浄水２１の全量を排水として系外へ排出
しているが、この洗浄水２１の一部を排水として系外へ
排出するとともに、一部を原水７として再利用してもよ
い。例えば配管５６のバルブ６０ｂの下流側にさらに配
管を設けるとともにこの配置を原水タンク５００に接続
することにより、洗浄水２１の一部を原水タンク５００
に戻してもよい。

【０１３７】また、本例においては原水出口１３１から
取り出された洗浄水２１の全量を排水として系外へ排出
しているが、この洗浄水２１の一部を排水として系外へ
排出するとともに、一部を原水７として再利用してもよ
い。例えば配管５７のバルブ６０ｃを開くとともに配管
５７ａのバルブ６０ｄを開き、洗浄水２１の一部を配管
５７ａを通して原水タンク５００に戻してもよい。

【０１３８】また、図７の例では、逆流洗浄時に、洗浄
水２１が原水入口１３０および原水出口１３１から配管
５６および配管５７を通して外部に取り出されている
が、洗浄水２１が原水入口１３０から配管５６を通して
外部に取り出されるように透過水出口１４０側の圧力お
よび原水入口１３０側の圧力を設定してもよい。この場
合、配管５７のバルブ６０ｃを閉じ、原水出口１３１を
閉じておく。あるいは、洗浄水２１が原水出口１３１か
ら配管５７を通して外部に取り出されるように透過水出
口１４０側の圧力および原水出口１３１側の圧力を設定
してもよい。この場合、配管５６のバルブ６０ｂを閉
じ、原水入口１３０を閉じておく。

【０１３９】上記のようにして逆流洗浄を行った後、配
管５６のバルブ６０ｂ、配管５９ａのバルブ６０ｇおよ
び配管５９ｂのバルブ６０ｈを閉じるとともに、配管５
５のバルブ６０ａを開く。それにより、原水タンク５０
０から取水された原水３１が配管５５を通して原水入口
１３０から圧力容器１１０内に供給される。各スパイラ
ル型膜エレメント１において、原水３１はスパイラル型
膜エレメント１の一端部から内部に導入され、原水スペ
ーサ６に沿ってスパイラル型膜エレメント１の内部を軸
方向に流れた後に他端部から排出される。それにより、
分離膜２から剥離した汚染物質が原水３１によりスパイ
ラル型膜エレメント１の一端部から他端部へ押し流さ
れ、スパイラル型膜エレメント１の内部に残存する洗浄
水２１とともにスパイラル型膜エレメント１の他端部か
ら排出される。さらに、汚染物質および洗浄水２１は原
水３１とともに原水出口１３１から配管５７を通して圧
力容器１０の外部へ取り出される。

【０１４０】このように、逆流洗浄後に濾過時の原水の
供給方向と同方向に原水３１を流すフラッシングを行う
ことにより、各スパイラル型膜エレメント１内で分離膜
２から剥離した汚染物質を系外に速やかに排出すること
ができる。それにより、分離膜２から剥離した汚染物質
が再び分離膜２に付着することを防止することができ
る。

【０１４１】なお、本例においては逆流洗浄後に原水３
１を軸方向に流すフラッシングを行っているが、逆流洗
浄前に原水３１を軸方向に流すフラッシングを行っても
よい。この洗浄方法によれば、スパイラル型膜エレメン
ト１の膜面に捕捉された汚染物質のほとんどがフラッシ
ングにより除去され、さらに洗浄水２１を導入すること
により、スパイラル型膜エレメント１の膜面に残存する
汚染物質を除去することができる。したがって、この場
合においても、上記の逆流洗浄と同様の効果が得られ
る。

【０１４２】あるいは、逆流洗浄と並行して原水３１を
軸方向に流してもよい。例えば上記において、洗浄時に
配管５５，５６，５７，５９ａ，５９ｂのバルブ６０
ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｇ，６０ｈを同時に開き、透
過側から洗浄水２１を供給するとともに原水側から原水
３１を供給してもよい。この場合、上記のように逆流洗
浄後に原水３１を流す場合に得られる効果と同様の効果
が得られる。

【０１４３】また、本例においては原水３１を原水入口
１３０から供給して原水出口１３１から取り出している
が、原水を原水出口１３１から供給して原水入口１３０
から取り出し、各スパイラル型膜エレメント１の内部に
おいて濾過時の原水の供給方向と逆方向に原水を流して
もよい。この場合、上記のように濾過時の原水の供給方
向と同方向に原水３１を流す場合に得られる効果と同様
の効果が得られる。あるいは、濾過時の原水の供給方向
と同方向および逆方向に順に原水を流してもよい。この
場合、スパイラル型膜エレメント１の全体に分布した汚
染物質を均一に除去して排出することが可能となる。

【０１４４】また、本例においては原水出口１３１から
取り出された原水３１の全量を排水として系外へ排出し
ているが、この原水３１の一部を排水として系外へ排出
するとともに、一部を原水７として再利用してもよい。
例えば上記において、配管５７のバルブ６０ｃを開くと
ともに配管５７ａのバルブ６０ｄを開き、原水３１の一
部を配管５７ａを通して原水タンク５００に戻してもよ
い。

【０１４５】上記のような洗浄時における運転方法によ
れば、濾過時に分離膜２に堆積した汚染物質を効果的に
除去することが可能となる。

【０１４６】以上のように、本例における運転方法によ
れば、膜面に堆積した汚染物質の除去を充分に行うこと
ができるため、汚染物質が膜面に堆積しやすい全量濾過
においても高い透過流束を維持しつつ安定して運転を行
い、効率よく透過水８を得ることが可能となる。この場
合、全量濾過が行われるので、原水７を供給するポンプ
に大きなものを用いる必要がなく、システムの規模を小
さくすることが可能となる。それにより、システムコス
トが低減される。

【０１４７】図７のスパイラル型膜モジュール１００に
おいても、図１に示したスパイラル型膜モジュール１０
０と同様、供給される原水７、または逆流洗浄時の洗浄
水２１として用いられる透過水が、汚染物質の剥離作用
または殺菌作用を有する薬品を含んでもよい。また、洗
浄時に、透過水側または原水側から透過水を洗浄水とし
て圧力容器１１０内に供給するとともに封入し、各スパ
イラル型膜エレメント１を浸漬してもよい（透過水浸
漬）。あるいは、透過水側または原水側から薬品を含む
透過水を洗浄水として圧力容器１１０内に供給するとと
もに封入し、各スパイラル型膜エレメント１を浸漬して
もよい（薬液浸漬）。さらに、逆流洗浄、薬液浸漬また
は透過水浸漬において、透過水の代わりに純水、精製
水、イオン交換水、水道水等を用いてもよい。この場合
においても、図３において前述した効果と同様の効果が
得られる。

【０１４８】上記のスパイラル型膜モジュール１００を
用いた処理システムの構成は、図４に示す透過水５２ａ
を取り出すための配管２８が原水入口側の透過水出口１
４０にも設けられる点を除いて、図４に示す処理システ
ムの構成と同様である。すなわち、図７に示すスパイラ
ル型膜モジュール１００を備えた複数のユニットが並列
に接続されて処理システムが構成される。このような処
理システムにおいては、図４の処理システムと同様、少
なくとも１つのユニットの洗浄時において残りのユニッ
トの濾過運転を行う。それにより、連続的に濾過運転を
行うことが可能になるとともに、洗浄により膜機能が回
復したスパイラル型膜エレメント１を有するモジュール
１００を常に濾過運転に使用することが可能となる。し
たがって、極めて実用的かつ有用なシステムが実現され
る。

【０１４９】例えば、図７のスパイラル型膜モジュール
１００の濾過時において、常時または間欠的に配管５７
ａのバルブ６０ｄを開き、圧力容器１１０内に供給され
た原水７のうちスパイラル型膜エレメント１の分離膜２
を透過しなかった一部の原水７ａを原水出口１３１から
配管５７ａを通して圧力容器１１０の外部に取り出し、
原水タンク５００に戻してもよい。それにより、各スパ
イラル型膜エレメント１の外周部と圧力容器１１０の内
周面との間の空隙における液の滞溜を抑制することが可
能になる。また、各スパイラル型膜エレメント１の内部
において、一端部から他端部に向かう軸方向の原水の流
れが形成されるため、原水中の汚染物質の沈降を抑制し
つつ汚染物質の一部を原水７ａとともに圧力容器の外部
に排出することが可能となる。

【０１５０】このような原水の一部を取り出しつつ濾過
を行う運転方法によれば、長時間にわたって透過流束の
低下を生じることなく、より安定して運転を行うことが
可能となる。この場合、外部へ取り出した原水７ａを配
管５７ａを通して循環させるため、高い回収率で透過水
８を得ることが可能である。また、原水７を供給するポ
ンプに大きなものを用いる必要がなく、システムの規模
を小さくすることが可能となる。それにより、システム
コストが低減される。

【０１５１】図８は、図６のスパイラル型膜エレメント
に用いられる分離膜の断面図である。分離膜２は、多孔
性補強シート（多孔性シート材）２ａの表面に実質的な
分離機能を有する透過性膜体２ｂが密着一体化されて形
成されている。

【０１５２】透過性膜体２ｂは、１種類のポリスルホン
系樹脂、あるいは２種類以上のポリスルホン系樹脂の混
合物、さらにはポリスルホン系樹脂とポリイミド、フッ
素含有ポリイミド樹脂等のポリマーとの共重合体、もし
くは混合物から形成される。

【０１５３】多孔性補強シート２ａは、ポリエステル、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等を素材と
する織布、不織布、メッシュ状ネット、発泡焼結シート
等から形成されており、製膜性およびコストの面から不
織布が好ましい。

【０１５４】多孔性補強シート２ａおよび透過性膜体２
ｂは、透過性膜体２ｂを構成する樹脂成分の一部が多孔
性補強シート２ａの孔の内部に充填された投錨状態で接
合されている。

【０１５５】多孔性補強シート２ａに裏打ちされた分離
膜２の背圧強度は、０．２ＭＰａを超え、０．４〜０．
５ＭＰａ程度に向上した。なお、背圧強度の規定方法に
ついては後述する。

【０１５６】多孔性補強シート２ａとして不織布を用い
て背圧強度を０．２ＭＰａ以上得るためには、不織布の
厚みが０．０８〜０．１５ｍｍであり、かつ密度が０．
５〜０．８ｇ／ｃｍ³ であることが好ましい。厚みが
０．０８ｍｍより薄い場合または密度が０．５ｇ／ｃｍ
³ より小さい場合には、補強シートとしての強度が得ら
れず、分離膜２の背圧強度を０．２ＭＰａ以上確保する
ことが困難である。一方、厚みが０．１５ｍｍより厚く
あるいは密度が０．８ｇ／ｃｍ³ より大きい場合には、
多孔性補強シート２ａの濾過抵抗が大きくなったり、不
織布（多孔性補強シート２ａ）への投錨効果が小さくな
って透過性膜体２ｂと不織布との界面で剥離が起こりや
すくなる。

【０１５７】次に、上記の分離膜２の製造方法について
説明する。まず、ポリスルホンに溶媒、非溶媒および膨
潤剤を加えて加熱溶解し、均一な製膜溶液を調製する。
ここで、ポリスルホン系樹脂は、下記の構造式（化１）
に示すように、分子構造内に少なくとも１つの（−ＳＯ
₂ −）部位を有するものであれば特に限定されない。

【０１５８】

【化１】

【０１５９】ただし、Ｒは２価の芳香族、脂環族もしく
は脂肪族炭化水素基、またはこれらの炭化水素基が２価
の有機結合基で結合された２価の有機基を示す。

【０１６０】好ましくは、下記の構造式（化２）〜（化
４）で示されるポリスルホンが用いられる。

【０１６１】

【化２】

【０１６２】

【化３】

【０１６３】

【化４】

【０１６４】また、ポリスルホンの溶媒としては、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を用いるこ
とが好ましい。さらに、非溶媒としては、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、グリセリン等の脂肪族多
価アルコール、メタノール、エタノール、イソプロピル
アルコール等の低級脂肪族アルコール、メチルエチルケ
トン等の低級脂肪族ケトンなどを用いることが好まし
い。

【０１６５】溶媒と非溶媒の混合溶媒中の非溶媒の含有
量は、得られる混合溶媒が均一である限り特に制限され
ないが、通常５〜５０重量％、好ましくは２０〜４５重
量％である。

【０１６６】多孔質構造の形成を促進し、または制御す
るために用いられる膨潤剤としては、塩化リチウム、塩
化ナトリウム、硝酸リチウム等の金属塩、ポリエチレン
グリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、ポリアクリル酸等の水溶性高分子またはその金属
塩、ホルムアミド等が用いられる。混合溶媒中の膨潤剤
の含有量は、製膜溶液が均一である限り特に制限されな
いが、通常１〜５０重量％である。

【０１６７】製膜溶液中のポリスルホンの濃度は、通常
１０〜３０重量％が好ましい。３０重量％を超えるとき
は、得られる多孔質分離膜の透水性が実用性に乏しくな
り、１０重量％より少ないときは、得られる多孔質分離
膜の機械的強度が乏しくなり、充分な背圧強度を得るこ
とができない。

【０１６８】次に、上記の製膜溶液を不織布支持体上に
製膜する。すなわち、連続製膜装置を使用し、不織布等
の支持体シートを順次送り出し、その表面に製膜溶液を
塗布する。塗布方法としてはナイフコータやロールコー
タ等のギャップコータを用いて製膜溶液を不織布支持体
上に塗布する。例えば、ロールコータを使用する場合
は、２本のロールの間に製膜溶液を溜め、不織布支持体
上に製膜溶液を塗布すると同時に不織布の内部に充分含
浸させ、その後低湿度雰囲気を通過させ、雰囲気中の微
量水分を不織布上に塗布した液膜表面に吸収させ、液膜
の表面層にミクロ相分離を起こさせる。その後、凝固水
槽に浸漬し、液膜全体を相分離および凝固させ、さらに
水洗槽で溶媒を洗浄除去する。これにより、分離膜２が
形成される。

【０１６９】このように、上記の分離膜２は背圧強度が
高いため、図１および図７のスパイラル型膜エレメント
１に用いた場合に０．０５〜０．３ＭＰａの背圧で逆流
洗浄を行っても分離膜２の破損が生じることが防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る処理システムに用いられるスパイ
ラル型膜モジュールの模式的断面図である。

【図２】図１のスパイラル型膜モジュールの運転方法の
一例を示す模式的断面図である。

【図３】図１のスパイラル型膜モジュールの運転方法の
一例を示す模式的断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態における処理システムを
示す模式的な構成図である。

【図５】図１の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６】図１のスパイラル型膜モジュールに用いられる
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７】本発明に係る処理システムに用いられるスパイ
ラル型膜モジュールの他の例を示す模式的断面図であ
る。

【図８】図６のスパイラル型膜エレメントに用いられる
分離膜の断面図である。

【符号の説明】

１ スパイラル型膜エレメント ２ 分離膜 ３ 透過水スペーサ ４ 封筒状膜 ５ 集水管 ６ 原水スペーサ ７，３１，５１ 原水 ８ 透過水 １０，１１０ 圧力容器 １３，１３０ 原水入口 １４，１４０ 透過水出口 １５，１３１ 原水出口 ２１ 洗浄水 ３０ａ〜３０ｆ バルブ ５２ａ，５２ｂ 透過水 １００ スパイラル型膜モジュール １０１ 原水加圧ポンプ １０２ 洗浄水加圧ポンプ １０３，１０５ 薬品注入装置 １０４ 洗浄用透過水タンク １５１，１５２ ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/44 ＺＡＢ Ｃ０２Ｆ 1/44 ＺＡＢＣ (72)発明者 石原 悟 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 GA03 GA06 GA07 HA62 KA64 KC02 KC03 KC12 KC13 KD15 KD16 KD17 KD22 KD24 KD28 KD30 KE08Q KE08R KE22Q MA03 MA06 PB08

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスパイラル型膜モジュールが並列
   に接続されてなる処理システムの運転方法であって、各
   スパイラル型膜モジュールは、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納
   されてなり、前記スパイラル型膜エレメントは、有孔中
   空管の外周面に袋状の分離膜が巻回されてなり、０．０
   ５ＭＰａよりも高く０．３ＭＰａ以下の背圧で逆流洗浄
   が可能であり、 濾過運転時に、前記各スパイラル型膜モジュールの前記
   圧力容器の前記原液入口を通して前記スパイラル型膜エ
   レメントの端部から原液を供給し、前記有孔中空管の少
   なくとも一方の開口端から前記圧力容器の外部へ透過液
   を取り出し、前記複数のスパイラル型膜モジュールのう
   ちいずれかのスパイラル型膜モジュールの洗浄時に他の
   少なくとも１つのスパイラル型膜モジュールを前記濾過
   運転することを特徴とする処理システムの運転方法。
2. 【請求項２】 前記洗浄は、前記スパイラル型膜モジュ
   ールの前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から洗
   浄液を導入して前記スパイラル型膜エレメントの少なく
   とも一端部から洗浄液を排出させて前記圧力容器の外部
   に取り出すことにより０．０５ＭＰａよりも高く０．３
   ＭＰａ以下の背圧で前記分離膜を逆流洗浄することを含
   むことを特徴とする請求項１記載の処理システムの運転
   方法。
3. 【請求項３】 前記洗浄は、前記スパイラル型膜モジュ
   ールの圧力容器内に洗浄液を充填した状態で所定時間保
   持することを含むことを特徴とする請求項１記載の処理
   システムの運転方法。
4. 【請求項４】 前記洗浄液が透過液または透過液相当の
   水であることを特徴とする請求項３記載の処理システム
   の運転方法。
5. 【請求項５】 前記洗浄液が汚染物質の剥離作用または
   殺菌作用を有する薬品を含むことを特徴とする請求項３
   または４記載の処理システムの運転方法。
6. 【請求項６】 前記原液入口を通して前記圧力容器内に
   前記洗浄液を導入することを特徴とする請求項３〜５の
   いずれかに記載の処理システムの運転方法。
7. 【請求項７】 前記有孔中空管の少なくとも一方の開口
   端から前記圧力容器内に前記洗浄液を導入することを特
   徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の処理システム
   の運転方法。
8. 【請求項８】 各スパイラル型膜モジュールの前記原液
   入口に原液供給配管および洗浄液排出配管を接続すると
   ともに、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端に透
   過液取り出し配管および洗浄液供給配管を接続し、前記
   原液供給配管に第１のバルブを介挿し、前記洗浄液排出
   配管に第２のバルブを介挿し、前記透過液取り出し配管
   に第３のバルブを介挿し、前記洗浄液供給配管に第４の
   バルブを介挿し、前記第１、第２、第３および第４のバ
   ルブの開閉操作により前記各スパイラル型膜モジュール
   の前記濾過運転および前記洗浄の切り換えを行うことを
   特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の処理システ
   ムの運転方法。
9. 【請求項９】 複数のスパイラル型膜モジュールが並列
   に接続されてなる処理システムであって、各スパイラル
   型膜モジュールは、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納されてな
   り、前記スパイラル型膜エレメントは、有孔中空管の外
   周面に袋状の分離膜が巻回されてなり、０．０５ＭＰａ
   よりも高く０．３ＭＰａ以下の背圧で逆流洗浄が可能で
   あり、 濾過運転時に、前記各スパイラル型膜モジュールの前記
   圧力容器の前記原液入口を通して前記スパイラル型膜エ
   レメントの端部から原液が供給され、前記有孔中空管の
   少なくとも一方の開口端から前記圧力容器の外部へ透過
   液が取り出され、前記複数のスパイラル型膜モジュール
   のうちいずれかのスパイラル型膜モジュールの洗浄時に
   他の少なくとも１つのスパイラル型膜モジュールが濾過
   運転されるように流路切り換え可能な流路切り換え手段
   が設けられたことを特徴とする処理システム。
10. 【請求項１０】 前記流路切り換え手段は、各スパイラ
    ル型膜モジュールの前記原液入口に接続される原液供給
    配管および洗浄液排出配管、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透過液取り出し配管および
    洗浄液供給配管、前記原液供給配管に介挿される第１の
    バルブ、前記洗浄液排出配管に介挿される第２のバル
    ブ、前記透過液取り出し配管に介挿される第３のバルブ
    ならびに前記洗浄液供給配管に介挿される第４のバルブ
    を含むことを特徴とする請求項９記載の処理システム。
11. 【請求項１１】 前記第１から第４のバルブの各々は自
    動弁であり、前記第１から第４の自動弁の各々の開閉操
    作を制御する制御手段が設けられ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】 前記制御手段は、時間設定に基づいて
    前記第１から第４の自動バルブの各々の開閉操作を制御
    することを特徴とする請求項１１記載の処理システム。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、前記スパイラル型膜
    モジュールの前記濾過運転時における原液の供給圧力ま
    たは供給流量に応じて前記第１から第４の自動バルブの
    各々の開閉操作を制御することを特徴とする請求項１１
    記載の処理システム。
14. 【請求項１４】 前記制御手段は、前記スパイラル型膜
    モジュールの前記濾過運転時における透過液取り出し配
    管内の圧力または透過液の流量に応じて前記第１から第
    ４の自動バルブの各々の開閉操作を制御することを特徴
    とする請求項１１記載の処理システム。
15. 【請求項１５】 前記制御手段は、前記スパイラル型膜
    モジュールの前記濾過運転時における原液供給側と透過
    液取り出し側との差圧に応じて前記第１から第４の自動
    バルブの各々の開閉操作を制御することを特徴とする請
    求項１１記載の処理システム。
16. 【請求項１６】 前記分離膜は多孔性シート材の一面に
    透過性膜体が接合されてなり、前記透過性膜体は前記多
    孔性シート材の一面に投錨状態で接合されたことを特徴
    とする請求項９〜１５のいずれかに記載の処理システ
    ム。