JP2017074567A - 逆浸透水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】供給原水が中空糸膜モジュール内の芯管を介して中空糸膜の外側を放射状に流れ、透過水が中空糸膜の中空部を流れる場合において、芯管周りの中空糸膜とモジュール外層部の中空糸膜の特性を十分に発揮して、大きな透過水流量が得られる中空糸膜モジュールを用いる逆浸透水処理方法を提供する。【解決手段】側面に複数の孔を有する芯管と、芯管の周りに配置された複数の中空糸膜からなる中空糸膜群と、芯管および中空糸膜群をそれらの両端で固定する樹脂壁と、を備え、芯管および複数の中空糸膜の両端が開口している、両端開口型の中空糸膜エレメントが装填された中空糸膜モジュールを用いる逆浸透水処理方法であって、中空糸膜群は、芯管の周りを囲むように配置された複数の第１中空糸膜から構成される第１中空糸膜層と、第１中空糸膜層の周りを囲むように配置された複数の第２中空糸膜から構成される第２中空糸膜層とを含み、複数の第１中空糸膜の内径は、複数の第２中空糸膜の内径よりも大きい中空糸膜モジュールを用いる方法。【選択図】なし

Description

本発明は、逆浸透水処理方法に関する。より詳細には、芯管の周りを囲むように配置された複数の第１中空糸膜から構成される第１中空糸膜層と、前記第１中空糸膜層の周りを囲むように配置された複数の第２中空糸膜から構成される第２中空糸膜層とを含み、前記複数の第１中空糸膜の内径は、前記複数の第２中空糸膜の内径よりも大きい中空糸膜モジュールを用いる逆浸透水処理方法に関する。

海水、河川水または排水などの処理対象液（供給原水）から、逆浸透現象を利用して真水を回収するための逆浸透水処理が知られている。逆浸透現象とは、高濃度の供給原水中の水が低圧側に向かって膜を浸透して移動する現象のことである。

このような膜を用いた水処理は、膜を集合させて一つの構成要素とした膜エレメントを圧力容器に装填した膜モジュールとして用いられており、特に、中空糸膜エレメントは、膜モジュール容積当たりの膜面積を大きくとることができるため、全体として透過水流量を大きくとることができ、容積効率が非常に高いという利点があり、コンパクト性に優れる。

例えば、逆浸透用の両端開口型の中空糸膜モジュールとして、側面に複数の孔を有する芯管と、前記芯管の周りに交差配置された複数の中空糸膜からなる中空糸膜群とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。このような逆浸透用の中空糸膜モジュールでは、図３に示されるように、芯管２０に設けられた多数の孔２０ａから中空糸膜２１の外側３に流れる液の流れが、中空糸膜２１の中空部の流れとほぼ直交する、所謂クロス流方式が用いられている。

特公平０３−０１４４９２号

特許文献１に開示されるようなクロス流方式のモジュールは、従来から逆浸透水処理に用いられていたが、実用規模の大口径モジュールの場合には、以下のような問題を生じる。

例えば、高圧、高濃度の供給原水が芯管２０を介して中空糸膜２１の外側３を流れ、低圧の中空糸膜２１の中空部を流れる場合は、膜透過水は中空糸膜２１の外側から内側に向かって流れる。

この場合、図２を参照して、芯管２０から離れるにつれて（図２（ｂ）のＡからＢに向かって）、中空糸膜２１の外側３を流れる供給原水が濃縮されるが、芯管２０の近傍（図２のＩおよびＩＩＩ）では、供給原水の濃度が他の場所（図２のＩＩおよびＩＶ）よりも高くない。このため、芯管２０の近傍の中空糸膜２１の内部を流れる透過水は特に増量し、中空内部の流動圧損が大きくなる。また、供給原水流量は大きいため、中空糸膜間を流れる際の圧力損失が大きくなる。

一方、高圧、高濃度の供給原水が芯管２０から遠い（図２のＩＩおよびＩＶ）位置では、供給原水の濃度が最も高くなり、中空糸膜２１の内部を流れる透過水は減少し、透過水は中空糸膜２１の両端部に向かって流れる。また、中空糸膜の外側を流れる流量も小さいため、中空糸膜間の圧力損失は小さい。よって、中空糸膜径を小さくして、中空糸膜本数を増やし、膜面積を大きくする余地が残されている。

この場合、図２を参照して、芯管２０から離れるにつれて（図２（ｂ）のＡからＢに向かって）、中空糸膜２１の外側３を流れる供給原水は濃縮される。よって、有効差圧が小さいため、この部分の中空糸膜２１の内部を流れる流量は小さく、中空糸膜２１の中空部の流動圧損も小さい。芯管２０の近傍（図２のＩおよびＩＩＩ）では、供給原水の濃度が他の場所（図２のＩＩおよびＩＶ）よりも薄い。このため、芯管２０の近傍の中空糸膜２１の内部を流れる透過水流量は特に大きくなり、中空部内部の圧力損失が大きくなり、膜の性能を十分に出せない場合が生じる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、供給原水が芯管を介して中空糸膜の外側を流れ、透過水が中空糸膜の中空部を流れる場合において、中空糸膜の中空部の流動圧損を適正な程度に抑え、中空糸膜の性能を高効率に発現することのできる、中空糸膜エレメント、中空糸膜モジュールを用いた逆浸透水処理方法を提供することである。

［１］ 側面に複数の孔を有する芯管と、
前記芯管の周りに配置された複数の中空糸膜からなる中空糸膜群と、
前記芯管および前記中空糸膜群をそれらの両端で固定する樹脂壁と、を備え、
前記芯管および前記複数の中空糸膜の両端が開口している、両端開口型の中空糸膜エレメントが少なくとも１本装填された容器とを備える、中空糸膜モジュールを用いる逆浸透水処理方法であって、
前記中空糸膜群は、前記芯管の周りを囲むように配置された複数の第１中空糸膜から構成される第１中空糸膜層と、前記第１中空糸膜層の周りを囲むように配置された複数の第２中空糸膜から構成される第２中空糸膜層と、を含み、
前記複数の第１中空糸膜の内径は、前記複数の第２中空糸膜の内径よりも大きいことを特徴とする方法。

［２］ 前記芯管を介して前記複数の中空糸膜の外側に水と水以外の成分とを含む供給原水を加圧状態で流し、前記供給原水中に含まれる水を前記複数の中空糸膜を介して中空部側に移動させる逆浸透工程を含む、［１］に記載の方法。

［３］ 前記中空糸膜群は、前記第１中空糸膜層および前記第２中空糸膜層からなり、
前記第１中空糸膜層の厚みに対する前記第２中空糸膜層の厚みの比率が０．５〜２．０である、［１］または［２］に記載の方法。

［４］ 前記複数の中空糸膜は、互いに交差するように前記芯管の周りに螺旋状に巻回されている、［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。

本発明によれば、供給原水が芯管を介して中空糸膜の外側を流れ、透過水が中空糸膜の中空部を流れる場合において、供給原水が中空糸膜間を流れる際の圧力損失を平準化すること、および透過水が中空糸膜の中空部内を流れる際の圧力損失を適正化して、膜モジュールとしての逆浸透による透過水流量の低下を抑制することができる。

本発明に用いられる中空糸膜エレメントの一実施形態を示す断面模式図である。 従来に用いられる中空糸膜エレメントの課題を説明するための断面模式図である。 本発明に用いられる中空糸膜エレメントおよび中空糸膜モジュールの一実施形態を示す断面模式図である。 本発明に用いられる中空糸膜エレメントの一実施形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表す。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

（中空糸膜エレメント、中空糸膜モジュール）
以下、本発明に用いられる中空糸膜エレメントおよび中空糸膜モジュールの一実施形態について説明する。

図３を参照して、本実施形態の中空糸膜エレメントは、側面に複数の孔２０ａを有する芯管２０と、芯管２０の周りに配置された複数の中空糸膜２１からなる中空糸膜群と、芯管２０および中空糸膜群をそれらの両端で固定する樹脂壁４１、４２とを備える。この中空糸膜エレメントは、芯管２０および複数の中空糸膜２１の両端が開口している、両端開口型の中空糸膜エレメントである。

図１（ａ）を参照して、中空糸膜群は、芯管２０の周りを囲むように配置された複数の第１中空糸膜２１１から構成される第１中空糸膜層２１ａと、第１中空糸膜層２１ａの周りを囲むように配置された複数の第２中空糸膜２１２から構成される第２中空糸膜層２１ｂとから構成されている。

そして、本実施形態の中空糸膜エレメントは、第１中空糸膜層２１ａを構成する複数の第１中空糸膜２１１の内径は、第２中空糸膜層２１ｂを構成する複数の第２中空糸膜２１２の内径よりも大きいことを特徴とする。

なお、本実施形態の中空糸膜エレメントは、図１（ａ）に示されるような２層構造の中空糸膜群を有するものであるが、これに限られず、図１（ｂ）に示すように、さらに第２中空糸膜２１２よりも内径の小さい複数の第３中空糸膜２１３から構成される第３中空糸膜層２１ｃを含む３層構造のものであってもよく、同様に４層以上の構造を有するものであってもよい。

中空糸膜群が、第１中空糸膜層２１ａおよび第２中空糸膜層２１ｂからなる場合、第１中空糸膜層２１ａの厚みに対する第２中空糸膜層２１ｂの厚みの比率は、好ましくは０．５〜２．０である。上記厚みの比率がこの範囲内である場合、第１中空糸膜層２１ａを構成する第１中空糸膜２１１の内径と、第２中空糸膜層２１ｂを構成する第２中空糸膜２１２の内径とを異なるものにしたことによる効果が、より確実に奏されると考えられる。

図３を参照して、本実施形態の中空糸膜モジュールでは、上述の中空糸膜エレメントの１本以上が容器１（例えば、運転圧力に耐える耐圧性を有する圧力容器）に装填されている。

この中空糸膜モジュールは、芯管２０に接続された供給口１０や、中空糸膜２１内に連通した排出口１１、１２を有しており、壁部材１４、１５、５１、５２によって固定されている。また、中空糸膜２１の外側に連通した排出口１３が、容器１の側面に設けられている。芯管２０の孔２０ａから流出した流体は、中空糸膜の外側３を中空糸膜エレメントの径方向に流れる。

なお、図２および図３では、簡略化のために中空糸膜２１が芯管２０と平行であるように描いているが、実際には、複数の中空糸膜が平行に配列されていてもよく、また、図４に示されるように、中空糸膜群（第１中空糸膜層２１ａおよび第２中空糸膜層２１ｂ）を構成する複数の中空糸膜は、互いに交差するように芯管２０の周りに螺旋状に巻回されていてもよい。螺旋状に巻回されているとは、言い換えれば、中空糸膜の配列が芯管の軸線と角度をもつように巻回されていることである。

複数の中空糸膜２１が互いに交差するように配置されることにより、中空糸膜の交差部２３によって空隙が規則的に形成される。この規則的な空隙が存在するため、中空糸膜２１の外側を流れる流体の偏流が小さくなる。また、中空糸膜の外側を流れる流体中の非溶解成分や粒子成分等が、中空糸膜間に捕捉されることが少ないため、圧力損失の増大も生じにくい。

なお、本実施形態に用いられる中空糸膜エレメントは、例えば、芯管の周りに中空糸膜を螺旋状に巻上げ、中空糸膜が交差状に配置された状態で半径方向に積層されることによって形成される中空糸膜巻上げ体の両端部を樹脂で封止した後、樹脂（樹脂壁）の一部を切断し中空糸膜の両端部を開口させることにより作製することができる。

以下、本実施形態に用いられる中空糸膜エレメントおよび中空糸膜モジュールの各構成部材等の具体例について説明する。

芯管は、供給口に接続されている場合、該供給口から供給された流体を中空糸膜エレメント内の中空糸膜の外側３（外表面）に分配させる機能を有する管状部材である。芯管は、中空糸膜エレメントの略中心部に位置させることが好ましい。

芯管の径は大きすぎると、膜モジュール内の中空糸膜が占める領域が減少し、結果として膜エレメントまたは膜モジュールの膜面積が減少するため容積あたりの透過水流量が低下することがある。また、芯管の径が小さすぎると、供給流体が芯管内を流動する際に圧力損失が大きくなり、結果として中空糸膜にかかる有効差圧が小さくなり処理効率が低下することがある。また、強度が低下して、供給流体が中空糸膜層を流れる際に受ける中空糸膜の張力により芯管が破損する場合がある。これらの影響を総合的に考慮し、最適な径を設定することが重要である。中空糸膜エレメントの断面積に対して芯管の断面積の占める面積割合は、４〜２０％が好ましい。

中空糸膜の素材は、所望の分離性能（好ましくは逆浸透膜相当レベルの高い分離性能）を発現できる限り、特に限定されず、例えば、酢酸セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、スルホン化ポリスルホン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂が使用可能である。この中では、酢酸セルロース系樹脂、スルホン化ポリスルホンやスルホン化ポリエーテルスルホンなどのスルホン化ポリスルホン系樹脂が、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を容易に抑制することができる点で好ましい。特に、膜面での微生物汚染を効果的に抑制できる特徴がある。酢酸セルロースの中では、耐久性の点で三酢酸セルロースが好ましい。

中空糸膜の内径は、逆浸透膜として用いられるものであれば特に限定されないが、好ましくは３０μｍ以上２００μｍ以下である。内径が前記範囲より小さいと、中空糸膜の中空部を流れる流体の流動圧損が大きくなり問題が生じうる。一方、内径が前記範囲より大きいと、モジュールにおける単位容積あたりの膜面積を大きくすることができなくなり、中空糸膜モジュールのメリットの一つであるコンパクト性が損なわれる。

さらに、本実施形態の中空糸膜エレメントにおいては、第１中空糸膜層２１ａを構成する複数の第１中空糸膜の内径は、第２中空糸膜層２１ｂを構成する複数の第２中空糸膜の内径よりも大きく、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下である。この場合、第２中空糸膜の内径は好ましくは、３０μｍ以上１００μｍ未満である。

なお、中空糸膜の内径、外径、中空率の測定は、例えば、以下のようにして測定することができる。まず、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられた直径３ｍｍの穴に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面に沿ってカミソリにより中空糸膜をカットし、中空糸膜断面サンプルを得る。次に、投影機Ｎｉｋｏｎ ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ Ｖ−１２を用いて、中空糸膜断面１個につき２方向の短径、長径を測定し、それぞれの算術平均値を中空糸膜断面１個の内径および外径とする。５つの断面について同様に測定を行い、平均値を中空糸膜の内径、外径とする。

中空糸膜の中空率は、逆浸透膜に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、１５〜４５％である。中空率が前記範囲より小さいと、中空部の流動圧損が大きくなり、所望の透過水流量が得られない可能性がある。また、中空率が前記範囲より大きいと、逆浸透処理での使用であっても十分な耐圧性を確保できない可能性がある。なお、中空率（％）は、中空率（％）＝（内径／外径）²×１００により求めることができる。

中空糸膜エレメント（中空糸膜群）の外径は、好ましくは５０〜４５０ｍｍである。外径が大きすぎると、膜交換作業等の維持管理での操作性が悪くなりうる。外径が小さすぎると、単位膜エレメント当りの膜面積が減少し、処理量が小さくなり、経済性の点で好ましくない。

中空糸膜エレメントの長さは、好ましくは０．５〜３ｍである。この長さが長すぎると、中空糸膜の中空部の流動圧損が大きくなり逆浸透性能が低下しうる。短すぎると、単位膜エレメント当りの膜面積が減少して処理量が少なくなり、経済性の点で好ましくない。

中空糸膜としては、例えば、特許３５９１６１８号公報に記載されているように、三酢酸セルロース、エチレングリコール（ＥＧ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）よりなる製膜溶液を３分割ノズルより吐出し、空中走行部を経て、水／ＥＧ／ＮＭＰよりなる凝固液中に浸漬させて中空糸膜を得、次いで中空糸膜を水洗した後、熱処理することにより酢酸セルロース系中空糸膜を製造することができる。また、テレフタル酸ジクロリド及び４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、ピペラジンより低温溶液重合法で得た共重合ポリアミドを精製した後、ＣａＣｌ₂及びジグリセリンを含むジメチルアセトアミド溶液に溶解して製膜溶液とし、この溶液を３分割ノズルより空中走行部を経て凝固液中に吐出させ、得られた中空糸膜を水洗した後、熱処理することによりポリアミド系中空糸膜を製造することができる。また、３，３’−ジスルホ−４，４’−ジクロロジフェニルスルホン２ナトリウム塩、２，６−ジクロロベンゾニトリル、４，４’−ビフェノールを重合して得たスルホン化ポリアリールエーテルスルホンポリマーを、ＮＭＰ、ＥＧに溶解して製膜溶液を調製し、芯液としてＥＧと共にチューブインオリフィス型ノズルから吐出した後、塩水からなる凝固浴に浸漬し、得られた中空糸膜を熱処理することによりスルホン化ポリスルホン系中空糸膜を製造することができる。

上記のようにして得られた中空糸膜は、従来公知の方法により中空糸膜エレメントに組み込まれる。中空糸膜の組み込みは、例えば、特許第４４１２４８６号公報、特許第４２７７１４７号公報、特許第３５９１６１８号公報、特許第３００８８８６号公報などに記載されているように、中空糸膜を４５〜９０本またはそれ以上を集めて１つの中空糸膜集合体とし、さらにこの中空糸膜集合体を複数横に並べて偏平な中空糸膜束として、多数の孔を有する芯管にトラバースさせながら巻き付ける。この時の芯管の長さ及び回転速度、中空糸膜束のトラバース速度を調節することによって、巻き上げ体の特定位置の周面上に交差部が形成されるように巻き上げる。次に、この巻上げ体を、長さと交差部の位置を調整し、所定の位置で切断する。その後、この巻上げ体の両端部を接着した後、両側を切削して、中空糸膜開口部を形成させ中空糸膜エレメントを作製する。

なお、本発明の中空糸膜エレメントは、スパイラル型の平膜と比べてエレメントあたりの膜面積を多くとることができ、中空糸膜の大きさにもよるが、ほぼ同サイズのエレメントの場合、スパイラル型のおよそ１０倍の膜面積を得ることができる。従って、中空糸膜は、同じ透過水流量を得る際に単位膜面積あたりの処理量が極めて少なくて良く、スパイラル型に比べて供給水が膜を透水する際に生じる膜面の汚れを減少でき、膜の洗浄までの運転時間を長くとることができる。

（逆浸透水処理方法）
上記の中空糸膜モジュールは、前記芯管を介して前記複数の中空糸膜の外側に供給原水を加圧下で流すことで、前記複数の中空糸膜を介して中空糸膜の中空部内に水を移動させる逆浸透工程からなる、逆浸透水処理方法に、好適に用いることができる。

なお、供給原水は海水など、逆浸透法で除去できるイオン成分を含んだ溶液であれば、特に限定されない。供給原水に印加する圧力は、供給原水および、供給原水がモジュール内で濃縮され、濃縮水出口の濃縮水の浸透圧より十分高いことが好ましい。例えば、供給原水の浸透圧の１．３倍以上で、より好ましくは、１．５倍以上である。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（１）内径、外径、中空率の測定
中空糸膜の内径、外径は、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられたφ３ｍｍの穴に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面に沿ってカミソリにより中空糸膜をカットし、中空糸膜断面サンプルを得た後、投影機Ｎｉｋｏｎ ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲＶ−１２を用いて中空糸膜断面の短径、長径を測定することにより得られる。中空糸膜断面１個につき２方向の短径、長径を測定し、それぞれの算術平均値を中空糸膜断面１個の内径および外径とした。５つの断面について同様に測定を行い、平均値を内径、外径とした。中空率（％）は、（内径／外径）²×１００で算出した。

（２）エレメント長、エレメント有効長の測定
中空糸膜巻上げ体の両端部を樹脂で封止した後、樹脂の一部を切断し中空糸膜の両端部を開口させた中空糸膜エレメントの一方の開口端部から他方の開口端部までの中心軸と平行な直線距離を測定してエレメント長を求めた。エレメント有効長は、一方の端部側の樹脂部の内側から他方の端部側の樹脂部の内側までの長さを測定して求めた。（図３参照）

（３）充填率の測定
中空糸膜巻上げ体に存在する中空糸膜総容積（中空糸膜外径基準）を中空糸膜捲上げ体の容積で割って求めた。
充填率（％）＝π×（中空糸膜の外径）²／４（ｍ²）×中空糸膜の総全長（ｍ）／中空糸膜巻上げ体容積（ｍ³）×１００
なお、中空糸膜巻上げ体の容積と中空糸膜の総全長は下記式により求めた。
中空糸膜捲上げ体容積＝π×（エレメント胴部の外径）²×エレメント有効長
中空糸膜の総全長＝平均有効長×中空糸膜本数

（４）透過水流量の測定
中空糸膜エレメントを圧力容器に装填し、膜モジュールとして、この評価用モジュールを供給水タンク、ポンプからなる膜性能試験装置に接続し、性能評価した。
塩化ナトリウム濃度３５ｇ／Ｌの供給水溶液を、２５℃、圧力６．９ＭＰａ、回収率４０％で中空糸膜エレメントの芯管に供給し中空糸膜の外側から内側へ向かって濾過して１時間運転した。その後、中空糸膜の開口面から流出する透過水流量を測定した。
透過水流量（ＱＰ）は下記式より算出した。
ＱＰ［ｍ³／日］＝透過水流量［Ｌ／ｍｉｎ］×（６０［分］×２４［時間］）／１０００
なお、回収率（ＲＣ）は、以下の式で求められる。
ＲＣ［％］＝透過水流量［ｍ³／日］／供給水量［ｍ³／日］×１００

（５）透過水食塩濃度の測定
前記透過水流量測定で採取した透過水と、同じく透過水流量の測定で使用した塩化ナトリウム濃度３５ｇ／Ｌ供給原水について、電気伝導率計（東亜ディーケーケー社ＣＭ−２５Ｒ）を用いて塩化ナトリウム濃度を測定した。

（６）食塩除去率の測定
食塩除去率は下記式より算出した。
食塩除去率［％］＝（１−透過水塩濃度［ｍｇ／Ｌ］／供給原水食塩濃度［ｍｇ／Ｌ］）×１００

（比較例１）
図３に示されるような中空糸膜エレメント１本を圧力容器に装填してなる中空糸膜モジュールを作製し、以下の条件で逆浸透性能の測定を行った。中空糸膜の芯管に対する配置は図４の通り、長さ方向の一方の端部から他方の端部までに１周回転するものである。また、中空糸膜エレメント胴部の外径は２００ｍｍ、エレメント長は２０００ｍｍであった。
供給原水温度 ： ２５℃
供給原水食塩濃度： ３５ｇ／Ｌ
供給原水圧力 ： ６．９ＭＰａ
回収率 ： ４０％
（回収率（％）＝透過水流量／供給水流量×１００）

中空糸膜の内径は３９μｍ、外径は１００μｍである（中空率は１５．２％である）。中空糸膜の充填率が５０％となるように充填する中空糸膜の本数を設定した。性能測定の実測結果は、以下のとおりであった。
透過水流量 ： ２７ｍ³／日
透過水食塩濃度： ２１０ｍｇ／Ｌ
食塩除去率 ： ９９．４％

（実施例１）
本実施例は、中空糸膜が２層構造である点で比較例１とは異なる。すなわち、本実施例では、複数の第１中空糸膜からなる第１中空糸膜層を芯管の周りに配置し、その周りに、複数の第２中空糸膜からなる第２中空糸膜層を配置した。第１中空糸膜の内径は５３μｍ、外径は１３７μｍである（中空率は１５．０％である）。第２中空糸膜の内径は３９μｍ、外径は１００μｍであり、比較例１と同様である。なお、第１中空糸膜と第２中空糸膜の充填率の合計が比較例１と同様に５０％となるように、各層に充填する中空糸膜の本数を設定した。また、第１中空糸膜層の厚みに対する第２中空糸膜層の厚みの比率は１．０とした。この点以外は、比較例１と同様の条件で、性能測定を実施し、その実測結果は以下の通りであった。
透過水流量 ： ３０ｍ³／日
透過水食塩濃度： １７８ｍｇ／Ｌ
食塩除去率 ： ９９．５％

（比較例２）
中空糸膜の内径は５３μｍ、外径は１３７μｍである（中空率は１５．０％）以外は比較例１と同様に中空糸膜エレメントを作製し、性能測定を実施した。その実測結果は以下の通りであった。
透過水流量 ： ２９ｍ³／日
透過水食塩濃度： １８５ｍｇ／Ｌ
食塩除去率 ： ９９．５％

（実施例２）
本実施例では、第１中空糸膜層の厚みに対する第２中空糸膜層の厚みの比率は０．５とした。この点以外は、実施例１と同様の条件で、性能測定を実施し、その実測結果は以下の通りであった。
透過水流量 ： ２９．５ｍ³／日
透過水食塩濃度： １８２ｍｇ／Ｌ
食塩除去率 ： ９９．５％

（実施例３）
本実施例では、第１中空糸膜層の厚みに対する第２中空糸膜層の厚みの比率は２．０とした。この点以外は、実施例１と同様の条件で、性能測定を実施し、その実測結果は以下の通りであった。
透過水流量 ： ２９．５ｍ³／日
透過水食塩濃度： １８２ｍｇ／Ｌ
食塩除去率 ： ９９．５％

（比較例３）
第１中空糸膜の内径は３９μｍ、外径は１００μｍであり、第２中空糸膜の内径は５３μｍ、外径は１３７μｍである（中空率は１５．０％である）ことを以外は実施例１と同様の中空糸膜が２層構造である中空糸膜エレメント、中空糸膜モジュールを作製し、実施例１と同様の条件で、性能測定を実施し、その実測結果は以下の通りであった。
透過水流量 ： ２５ｍ³／日
透過水食塩濃度： ２００ｍｇ／Ｌ
食塩除去率 ： ９９．４％

上記比較例１、２および実施例１、２、３の結果から、実施例１、２、３のように中空糸膜を２層構造とし、内層側の中空糸膜の内径を外層側の中空糸膜の内径より大きくすることで、モジュールあたりの透過水流量は増加した。これは、芯管周りの第１中空糸膜層の中空糸膜は中空部が大きくなったことで中空部を流れる透過水流量が大きくなり、一方第１中空糸膜層の周りの第２中空糸膜層の中空糸膜は、中空糸膜面積あたりの透過水流量が小さいが、中空糸膜外径が小さくなることで中空糸外径基準の膜面積が大きくなることで、透過水流量が増加したためと考えられる。ただし、比較例３のように、中空糸膜を２層構造としているが、内層側の中空糸膜の内径を外層側の中空糸膜の内径より小さくした場合は、モジュールあたりの透過水流量は減少した。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に用いられる中空糸膜エレメントは、膜の透水性能が高く、供給原水の濃度が濃縮側の濃度が高くなる条件において逆浸透法などで処理する分野において極めて有用である。

具体的には、海水淡水化、有機物の濃縮および回収、排水の濃縮による減容化、などに利用することができる。

１ 容器、１０ 供給口、１１，１２，１３ 排出口、１４，１５，５１，５２ 壁部材、２０ 芯管、２１ 中空糸膜、２１ａ 第１中空糸膜層、２１ｂ 第２中空糸膜層、２１ｃ 第３中空糸膜層、２１１ 第１中空糸膜、２１２ 第２中空糸膜、２１３ 第３中空糸膜、２３ 交差部、３ 中空糸膜の外側、４１，４２ 樹脂壁

Claims (4)

1. 側面に複数の孔を有する芯管と、
   前記芯管の周りに配置された複数の中空糸膜からなる中空糸膜群と、
   前記芯管および前記中空糸膜群をそれらの両端で固定する樹脂壁と、を備え、
   前記芯管および前記複数の中空糸膜の両端が開口している、両端開口型の中空糸膜エレメントが少なくとも１本装填された容器とを備える、中空糸膜モジュールを用いる逆浸透水処理方法であって、
   前記中空糸膜群は、前記芯管の周りを囲むように配置された複数の第１中空糸膜から構成される第１中空糸膜層と、前記第１中空糸膜層の周りを囲むように配置された複数の第２中空糸膜から構成される第２中空糸膜層と、を含み、
   前記複数の第１中空糸膜の内径は、前記複数の第２中空糸膜の内径よりも大きいことを特徴とする方法。
2. 前記芯管を介して前記複数の中空糸膜の外側に水と水以外の成分とを含む供給原水を加圧状態で流し、前記供給原水中に含まれる水を前記複数の中空糸膜を介して中空部側に移動させる逆浸透工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記中空糸膜群は、前記第１中空糸膜層および前記第２中空糸膜層からなり、
   前記第１中空糸膜層の厚みに対する前記第２中空糸膜層の厚みの比率が０．５〜２．０である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記複数の中空糸膜は、互いに交差するように前記芯管の周りに螺旋状に巻回されている、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。