JP2005219023A

JP2005219023A - スパイラル型膜エレメント用ベッセル

Info

Publication number: JP2005219023A
Application number: JP2004032219A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Jizo; 眞一地蔵
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】スパイラル型分離膜エレメント用ベッセルに関し、ベッセル内で生じる余分な圧力を低減し、低圧エレメントの効果的な処理を実現することを目的とする。
【解決手段】筒状体の少なくとも一方の端部に透過液出口を有するベッセルにおいて、原水の供給口４が筒状体端部の側面に位置させ、接線方向から原水を供給することを特徴とする。ここで、前記筒状体の両端に開口部を設け、該開口部に前記透過液出口を有する一対の端面閉塞部材を取り付けるとともに、少なくとも一方の端面閉塞部材の前記透過液出口に透過液取出用筒体が装着されることが好適である。
【選択図】図１

Description

本発明は、スパイラル型分離膜エレメント用ベッセルに関するもので、例えば、原水を加圧供給するためのベッセルとして特に有用である。

かん水または海水の脱塩、超純水の製造、排水処理等の幅広い用途において、片端より原水を供給し処理するスパイラル型分離膜モジュールが用いられている。スパイラル型分離膜モジュールは、スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器内に収容した構造となっている。

圧力容器であるスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルは、一方の端に原水供給口が設けられ、もう一方の端にはエレメントにより透過水が分離し残った濃縮水の排出□が設けられている。また、別途透過水の排出口が設けられた構造になっている。

図４は従来のベッセルの入口側端部の断面図で、図４（ａ）は原水供給口がベッセル端面の閉塞部材に設けられた構造、図４（ｂ）は筒状体側面に設けられた構造で、一般的にいずれかが使用され、あるいは報告されている（例えば特許文献１または２参照）。
特開平１１−１９７６４３号公報特開平１１−３１９４９９号公報

しかしながら、これらの場合、使用条件によってはいくつかの課題が生じることがある。具体的には、図４（ａ）では供給された原水の水流がベッセル内部でエレメントの端面と、また、図４（ｂ）ではベッセルの内面に衝突することで、水流が乱れエレメント直前で余分な圧力が生じる。

近年、低い操作圧力で運転する低圧エレメントが主流となっており、エネルギーコストの低減を図る上で、今後更に低圧化が進むことになる。低圧運転においてはエレメントに圧力を有効に与えるために直前までの圧力、即ちベッセル流入時に発生する圧力を最小限に抑える必要がある。

また、供給された原水の一部が、筒状体と閉塞部材との接合部近傍の流通路に停留し、他の流路に比べ置換が悪く、均等な水流とならないことがある。特に粘度の高い組成物を含む流体にあっては停留部での組成物の蓄積を生じることも起こりうる。

さらに、特に低圧条件においては、原水供給口に近いエレメント端面の一部に流れやすい状態が発生することがあり、いわゆるショートパスが生じることがある。こうした状態にあっては、上記の滞留だけではなく、エレメントの一部の負荷が過大となり、処理能力あるいはエレメントの寿命にも影響するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ベッセル内で生じる余分な圧力を低減し、低圧エレメントの効果的な処理を実現するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルを提供することにある。

本発明者らは、分離膜エレメント用ベッセルについて鋭意研究したところ、以下のベッセルによって上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、スパイラル型分離膜エレメントを収容するための筒状体の少なくとも一方の端部に透過液出口を有するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルにおいて、原水の供給口が筒状体端部の側面に位置させ、接線方向から原水を供給することを特徴とする。こうした構造にすることによって、ベッセル内でのエレメント端面またはベッセル内面への垂直衝突をなくすことで余分な圧力を低減し、低圧エレメントの効果的な処理を実現するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルを提供することができる。

このとき、前記筒状体の両端に開口部を設け、該開口部に前記透過液出口を有する一対の端面閉塞部材を取り付けるとともに、少なくとも一方の端面閉塞部材の前記透過液出口に透過液取出用筒体が装着されることが好適である。こうした構造によって、原水供給方向に対する圧力変動の発生を防止するとともに、その垂直方向（エレメント軸方向）に対する圧力変動要素を抑えることによって、低圧時の水流に対する悪影響を与えることがなくなり、低圧エレメントの効果的な処理が可能とする。

以上のように、接線方向から原水を供給する構造にすることによって、ベッセル内でのエレメント端面またはベッセル内面への垂直衝突をなくすことで余分な圧力を低減し、低圧エレメントの効果的な処理を実現するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルを提供することができる。

このとき、前記筒状体の少なくとも一方の端面閉塞部材の前記透過液出口に透過液取出用筒体を装着し、該筒体によってエレメントを軸方向へ押さえ込むことにより、原水供給方向に対する圧力変動の発生を防止するとともに、その垂直方向（エレメント軸方向）に対する圧力変動要素を抑え、低圧時の水流に対する悪影響を大きく減少させることによって、低圧エレメントの効果的な処理が可能とする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明は、スパイラル型分離膜エレメントを収容するための筒状体の少なくとも一方の端部に透過液出口を有するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルにおいて、原水の供給口が筒状体端部の側面に位置させ、接線方向から原水を供給することを特徴とする。本発明者は、スパイラル型分離膜エレメント用ベッセルにおいて、原水を接線方向から供給することで、ベッセル内でのエレメント端面またはベッセル内面への垂直衝突をなくすことができ、余分な圧力を低減して低圧運転におけるエレメントへの有効な圧力を与えることが可能となることを見出したもので、こうした構造にすることによって、低圧エレメントの効果的な処理を実現するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルを提供することができる。

具体的には、ベッセルの原水供給口を筒状体の側面より接線方向に設けた構造にし、ベッセル内でのエレメント端面またはベッセル内面への垂直衝突を無くすことで余分な圧力を低減する。図１（Ａ）はその一例を示したもので、ベッセルの原水供給口側にベッセル筒状体１側面に原水供給口４を設置し、エレメント３を装填した状態でベッセル端面閉塞部材２を取り付け、原水流５を与えたものである。原水流は下から上に与えているが筒状体内面の接線であれば上から下，水平方向など何れの角度でもよい。

また、原水を複数に分けて、各々接線方向から供給することも可能である。例えば、図１（Ｂ）のように供給口を複数個４、６有する構成例などが挙げられる。供給量が多いときに供給口を複数にして分散させることで、水流による余分な圧力の発生を低減することができる点において好適である。

ここで、ベッセルは樹脂、金属などで形成されるが、例えば、高い耐圧性を有するＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などの素材が好ましい。形状は、処理水や処理圧力によって異なるが、例えば、河川水や湖沼水などをＭＦ、ＵＦエレメントを用いて除濁処理する場合には、厚み４〜１０ｍｍ、かん水または海水などをＲＯエレメントを用いて脱塩処理を行う場合には、１０〜２０ｍｍのベッセルが多く用いられる。また、処理量によっても異なり、例えば、８インチエレメント用で内径２０２ｍｍ、同３本用で長さは３０００〜３５００ｍｍのベッセルが多く用いられる。

このとき、前記筒状体の両端に開口部を設け、該開口部に前記透過液出口を有する一対の端面閉塞部材を取り付けるとともに、少なくとも一方の端面閉塞部材の前記透過液出口に透過液取出用筒体が装着されることが好適である。透過液取り出し用筒体によりベッセル内に装填されたエレメントを軸方向へ押さえ込むことにより、ベッセルおよびエレメントの寸法公差により発生する隙間を完全になくすことが可能となり、定常運転および逆流洗浄を繰り返し行っても、エレメントの軸方向への動きが十分に抑制される。つまり、原水供給方向に対する圧力変動の発生防止とともに、その垂直方向（エレメント軸方向）に対する圧力変動要素を抑えることによって、低圧時の水流に対する悪影響を与えることがなくなり、低圧エレメントの効果的な処理が可能とする。

また、シール部の磨耗が防止され、長期間にわたって高いシール信頼性を確保することができるとともに、透過液を取り出すための透過液取出用筒体によりエレメントが押さえ込まれるので、エレメントを押さえ込むために追加の部品が必要なく、単純な構造でシール信頼性を確保することができる。

具体的には、図２に例示するように、筒状体１の端面に取り付けられた端面閉塞部材２の中央部には透過液取出用筒体はめ込み用孔が設けられ、その孔の内周面のベッセル外部に近い部分にＭねじ雌ねじ２ａが形成されている。一方、透過液取出用筒体７の外周面の端面閉塞部材２へのはめ込み部分には、Ｍねじ雄ねじ７ａが形成されている。従って、透過液取出用筒体７を端面閉塞部材２のはめ込み用孔にねじ込むことにより、透過液取出用筒体７をベッセルの内部に軸方向に押し込むことができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。なお、本発明がかかる実施例、評価方法に限定されるものでないことはいうまでもない。

＜評価方法＞
（１）圧力損失
８インチエレメント１本用ベッセルが1 本搭載された装置を使用した。ベッセル内に８インチエレメントを装填し、タンクに貯めた水をポンプによりベッセル供給水口に供給、濃縮水出口より出た水をタンクに戻し循環させた状態で差圧を測定した。差圧測定は、ベッセル筒状体側面においてエレメント入口側と出口側に差圧計測定口を設け、差圧計（長野計器社製、型式ＤＧ９６−２７３）を接続し、圧力差つまり圧力損失を測定した。

＜実施例１＞
入口側端部側面の接線方向に原水供給口を設けた８インチエレメント用ベッセルに、厚さ１．２ｍｍの原水スペーサーを使用した８インチＲＯエレメント（２３ｍ²）を装填し、０．１ＭＰａ以下の圧力で、供給水流量を６０〜１８０Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた時のエレメント入口側と出口側の圧力損失を測定した。

＜比較例１＞
入口側端部側面の垂直方向に原水供給口を設けた８インチエレメント用ベッセルに、実施例１と同じ厚さ１．２ｍｍの原水スペーサーを使用した８インチＲＯエレメント（２３ｍ²）を装填し、０．１ＭＰａ以下の圧力で、供給水流量を６０〜１８０Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた時のエレメント入口側と出口側の圧力損失を測定した。

＜実施例２＞
入口側端部側面の接線方向に原水供給口を設けた８インチエレメント用ベッセルに、厚さ０．７ｍｍの原水スペーサーを使用した８インチＲＯエレメント（３４ｍ²）を装填し、０．１ＭＰａ以下の圧力で、供給水流量を１２０〜１８０Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた時のエレメント入口側と出口側の圧力損失を測定した。

＜比較例２＞
入口側端部側面の垂直方向に原水供給口を設けた８インチエレメント用ベッセルに、実施例２と同じ厚さ０．７ｍｍの原水スペーサーを使用した８インチＲＯエレメント（３４ｍ²）を装填し、０．１ＭＰａ以下の圧力で、供給水流量を６０〜１８０Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた時のエレメント入口側と出口側の圧力損失を測定した。

＜試験結果＞
図３（Ａ）に示すように、実施例１は圧損が比較例１に比べ低い値となった。また、図３（Ｂ）に示すように、実施例２は圧損が比較例２に比べ低い値となった。

以上は、主として原水の処理について述べたが、同様の技術は、液体だけでなく気体や気液混合体についても適用することが可能であり、上記に限定されるものでないことはいうまでもない。

本発明の実施態様の一例を示す説明図本発明の他の実施態様の一例を示す説明図本発明の実施例の評価結果を示す説明図従来のスパイラル型膜エレメント用ベッセルの一例を示す説明図

符号の説明

１ベッセル筒状体
２閉塞部材
３エレメント
４、６原水供給口
５原水流

Claims

スパイラル型分離膜エレメントを収容するための筒状体の少なくとも一方の端部に透過液出口を有するスパイラル型分離膜エレメント用ベッセルにおいて、原水の供給口が筒状体端部の側面に位置させ、接線方向から原水を供給することを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント用ベッセル。
前記筒状体の両端に開口部を設け、該開口部に前記透過液出口を有する一対の端面閉塞部材を取り付けるとともに、少なくとも一方の端面閉塞部材の前記透過液出口に透過液取出用筒体が装着されたことを特徴とする請求項１に記載のスパイラル型膜エレメント用ベッセル。