JP2020078773A - ろ過システム及びろ過方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜を適切に保護するろ過システムを提供する。【解決手段】ろ過システム（２００）は、容器（１）と、分離膜エレメント（１０）と、第一供給口（３１）と、第二供給口（３２）とを備える。分離膜エレメント（１０）は、容器（１）の内部に配置されている。ろ過システム（２００）は、第一モードと第二モードとを切り換え可能に構成されている。分離膜エレメント（１０）は、集水管（１１）と、分離膜（１２）と、流路材（１３）とを備えている。分離膜（１２）は、集水管（１１）に巻きつけられている。流路材（１３）は、分離膜（１２）とともに集水管（１１）に巻きつけられ原水の流路を形成する。分離膜（１２）は、流路材（１３）に接する表面にポリマーコーティングを有する。【選択図】図２

Description

本開示は、ろ過システム及びろ過方法に関する。

従来、分離膜エレメントを用いた原水のろ過が行われている。分離膜エレメントは、海水の淡水化、純水の製造、廃水処理、原油の採掘などの様々な分野で使用されている。分離膜エレメントは、例えば、集水管と、集水管に巻きつけられた分離膜とを備えている。分離膜エレメントが容器に装填されて分離膜モジュールが構成される。

例えば、特許文献１には、複数のスパイラル型膜エレメントがハウジング内に装填された逆浸透膜モジュールが記載されている。この逆浸透膜モジュールの運転方法において、原水の流れ方向が定期又は不定期に反対方向へ変更される。

特許文献２には、スパイラル型の分離膜エレメントと、分離膜エレメントの通水時に生じるスラスト荷重を保持するスラスト荷重保持部材とを備える分離膜モジュールが記載されている。この分離膜モジュールにおいて、所定のフラッシング液を用いて逆方向フラッシングが行われる。スラスト荷重保持部材により、逆方向フラッシング時の水の流れで発生する圧力損失によるスラスト荷重が支えられる。

特許文献３には、複数の分離膜エレメントが筒状圧力容器内に充填された少なくとも１つの分離膜モジュールからなる分離膜ユニットが記載されている。分離膜エレメントにおいて、分離膜を流路部材と共に巻回した膜巻体の外周が外装体によって覆われており、膜巻体及び外装体の少なくとも片端にテレスコープ防止板が設けられている。テレスコープ防止板の外周と筒状圧力容器の内周面との間に被処理流体シール部材が設けられている。被処理流体シール部材は、被処理流体を筒状圧力容器と分離膜エレメントの間に存在するバイパス流路へバイパスさせる通水路を有する。これにより、分離膜エレメントの圧力損失が上昇した場合において分離膜エレメントを通過する流量を低減し、分離膜エレメントにおける流動抵抗を抑制することが可能となる。その効果として、テレスコープの発生を抑えることを可能とする。

特開２００４−１４１８４６号公報 国際公開第２０１５／４１２６３号 特開２０１８−１２６７０６号公報

特許文献１に記載の技術は、分離膜モジュールにおいて原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜の保護の観点から改良の余地を有する。一方、特許文献２には、原水の流れ方向を変更するように分離膜モジュールを運転することは記載されていない。特許文献３に記載の技術では、原水の流れ方向を変更するように上記の分離膜モジュールを運転することは記載されていない。

そこで、本開示は、原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜を適切に保護する観点から有利なろ過システムを提供する。加えて、本開示は、原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜を適切に保護する観点から有利なろ過方法を提供する。

本開示は、
容器と、
前記容器の内部に配置された分離膜エレメントと、
特定方向における前記容器の一方の端部に位置し、原水を前記容器の内部に導くための第一供給口と、
前記特定方向における前記容器の他方の端部に位置し、前記原水を前記容器の内部に導くための第二供給口と、を備え、
前記原水が前記第一供給口を通過して前記容器の内部に供給される第一モードと、前記原水が前記第二供給口を通過して前記容器の内部に供給される第二モードとを切り換え可能に構成され、
前記分離膜エレメントは、集水管と、前記集水管に巻きつけられた分離膜と、前記分離膜とともに前記集水管に巻きつけられ前記原水の流路を形成する流路材と、を備え、
前記分離膜は、前記流路材に接する表面にポリマーコーティングを有する、
ろ過システムを提供する。

別の側面において、本開示は、
（ｉ）容器の内部に原水を供給することと、
（ii）前記容器の内部に配置された分離膜エレメントによって前記原水をろ過して、透過水及び濃縮された原水を生成することと、を含み、
前記（ｉ）の工程は、前記容器の内部において原水の流れ方向を逆向きに変更することを含み、
前記分離膜エレメントは、集水管と、前記集水管に巻きつけられた分離膜と、前記分離膜とともに前記集水管に巻きつけられ前記原水の流路を形成する流路材と、を備え、
前記分離膜は、前記流路材に接する表面にポリマーコーティングを有する、
ろ過方法を提供する。

本開示によれば、上記のろ過システム及びろ過方法は、原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜を適切に保護する観点から有利である。

図１は、本開示のろ過システムの一例の構成を示す図である。 図２は、図１のろ過システムにおける分離膜モジュールを示す断面図である。 図３は、分離膜エレメントの一例を示す展開斜視図である。 図４は、図３に示す分離膜エレメントの断面図である。 図５は、分離膜エレメントの端部材の正面図である。

近年、廃水処理の分野又は原油採掘の分野で使用可能な分離膜エレメントのように、高いＴＤＳ（Total Dissolved Solids）濃度を有する原水を処理できる分離膜エレメントのニーズが生まれつつある。例えば、工業廃水は、減容化の目的で濃縮されるため、高いＴＤＳ濃度（例えば、質量濃度で３００００ｐｐｍ以上の濃度）を有しうる。原油を採掘すると、大量の随伴水が副産物として得られる。随伴水には様々な物質が高濃度で含まれている。原油採掘の現場では、地下油層の圧力を高めるための注入水の製造も必要である。注入水の製造に分離膜エレメントを使用する場合、特に中東地域で見られるような高濃度の海水などの高いＴＤＳ濃度を有する原水を処理する必要がある。

分離膜エレメントを用いて高いＴＤＳ濃度の原水を処理する場合、処理能力の向上のために、直列に接続された複数の分離膜エレメントを容器の中に装填して分離膜モジュールを構成することが考えられる。このような分離膜モジュールにおいて、原水が特定方向にのみ流れると、原水の高いＴＤＳ濃度に起因して、特定の分離膜エレメントの膜負荷が著しく大きくなり、特定の分離膜エレメントにおいてファウリングが著しく酷くなる。例えば、原水の流れ方向において最上流の分離膜エレメントの膜負荷が最下流の分離膜エレメントに比べて著しく大きくなる。そこで、分離膜モジュールにおける分離膜エレメント間の膜負荷のばらつきを抑制するために、分離膜モジュールにおいて原水の流れ方向を所定のタイミングで逆向きに変更することが考えられる。なお、分離膜エレメントの膜負荷とは、分離膜エレメントに供給される原水の体積流量を当該分離膜エレメントにおける分離膜の有効膜面積で除した物理量であり、例えば、［Ｌ（リットル）／（ｍ²・時間）］の次元を有する。分離膜の「有効膜面積」とは、接着剤によって封止された部分等を除く、原水をろ過処理できる部分の面積を意味する。

分離膜モジュールに原水が供給されると、原水の流れによって、分離膜ではなく集水管に巻きつけられている流路材が全体的に原水の流れ方向に移動する。しかし、その流路材の移動は、原水の供給開始時期及びファウリング又はスケールが流路材に堆積して圧力損失が大きくなった時などの所定のタイミングに限定され、通常、分離膜の保護の観点から問題になることはない。一方、分離膜モジュールにおいて原水の流れ方向を所定のタイミングで逆向きに変更する場合、原水の流れの変更に伴い流路材が原水の流れ方向に動く。この場合、分離膜とともに集水管に巻きつけられている流路材と、分離膜とが擦れる。原水の流れの変更が繰り返されると、原水の流れの変更の度に流路材と分離膜との擦れが起こり、分離膜が損傷する可能性がある。そこで、本発明者らは、分離膜モジュールにおける原水の流れ方向を所定のタイミングで逆向きに変更する場合でも、分離膜を適切に保護できる技術について鋭意検討を重ね、本開示のろ過システム及びろ過方法を案出した。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。

図１に示す通り、ろ過システム２００は、分離膜モジュール１００を備えている。図２に示す通り、分離膜モジュール１００は、容器１と、分離膜エレメント１０と、第一供給口３１と、第二供給口３２とを備えている。分離膜エレメント１０は、容器１の内部に配置されている。第一供給口３１は、特定方向（軸線方向）における容器１の一方の端部に位置し、原水を容器１の内部に導くためのものである。第二供給口３２は、特定方向における容器１の他方の端部に位置し、原水を容器１の内部に導くためのものである。ろ過システム２００は、第一モードと第二モードとを切り換え可能に構成されている。第一モードは、原水が第一供給口３１を通過して容器１の内部に供給される運転モードである。第二モードは、原水が第二供給口３２を通過して容器１の内部に供給される運転モードである。図３に示す通り、分離膜エレメント１０は、集水管１１と、分離膜１２と、流路材１３（供給側流路材）とを備えている。分離膜１２は、集水管１１に巻きつけられている。流路材１３は、分離膜１２とともに集水管１１に巻きつけられ原水の流路を形成する。分離膜１２は、流路材１３に接する表面にポリマーコーティングを有する。これにより、ろ過システム２００において、原水の流れ方向が逆向きに変更される運転が行われる場合でも、分離膜１２と流路材１３との擦れによって分離膜１２が損傷しにくい。その結果、原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜１２が適切に保護される。

ろ過システム２００を用いて、下記の（ｉ）及び（ii）の工程を含むろ過方法を実行できる。（ｉ）の工程は、容器１の内部において原水の流れ方向を逆向きに変更することを含む。このようなろ過方法が実行されても、分離膜１２が適切に保護される。
（ｉ）容器１の内部に原水を供給する。
（ii）容器１の内部に配置された分離膜エレメント１０によって原水をろ過して、透過水及び濃縮された原水を生成する。

分離膜モジュール１００において、容器１の内部に配置される分離膜エレメント１０の数は、特に限定されず、例えば、１〜７である。容器１の内部に配置される分離膜エレメント１０の数が２以上である場合、複数の分離膜エレメント１０は、典型的には互いに接続されている。

分離膜１２は、例えば、逆浸透膜である。ただし、分離膜１２は、ナノ濾過膜であってもよく、限外濾過膜であってもよく、精密濾過膜であってもよい。

分離膜１２は、例えば、多孔質の基材上に芳香族ポリアミド等の有機高分子によって形成された緻密なスキン層を形成することによって作製される。ポリマーコーティングは、例えば、スキン層を覆うように形成されている。

ポリマーコーティングの材料は、分離膜１２を適切に保護できる限り、特定の材料に限定されない。ポリマーコーティングは、例えば、イオン系親水基を有するポリマー及び非イオン系親水基を有するポリマーの少なくとも１つを含有している。イオン系親水基は、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、及び硫酸エステル塩等のアニオン、又は、アミン塩及び第４級アンモニウム塩等のカチオンであってもよいし、ベタイン等の両性イオンであってもよい。非イオン系親水基は、例えば、−ＯＨ、−ＮＨＣＯ−、−Ｏ−、及び下記式（Ｉ）で表される官能基でありうる。この場合、ろ過システム２００において、原水の流れ方向を逆向きに変更する運転を行うときに分離膜１２が適切に保護されるとともに、分離膜１２の透水性が高くなりやすい。

イオン系親水基を有するポリマーは、例えば、イオン系親水基を有するビニル重合体、縮合重合体、又は付加重合体である。イオン系親水基を有するポリマーは、典型的には、２５℃の水に不溶である。

非イオン系の親水性基を有するポリマーは、例えば、非イオン系親水性基を有するビニル重合体、縮合重合体、又は付加重合体である。非イオン系の親水性基を有するポリマーは、例えば、ポリビニルアルコール、けん化ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、及びポリエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも１つである。非イオン系の親水性基を有するポリマーは、典型的には、２５℃の水に不溶である。非イオン系の親水性基を有するポリマーは、望ましくは、ポリビニルアルコールである。

ポリマーコーティングがポリビニルアルコールを含有している場合、ポリビニルアルコールは、例えば、２５℃の水に対し不溶であり、かつ、８０℃の水に対して可溶なポリビニルアルコールである。ポリマーコーティングに含有されるポリビニルアルコールのけん化度は、望ましくは、９９〜１００％である。この場合、ポリビニルアルコールが２５℃の水に不溶であり、かつ、熱水に対して可溶性を示しやすい。加えて、ポリマーコーティングが高い親水性を示しやすく、分離膜１２の透水性が高くなりやすい。

図３に示す通り、分離膜エレメント１０の一端部に原水が流入すると、原水は、分離膜１２によってろ過されて濃縮される。これにより、濃縮された原水と透過水とが生成される。濃縮された原水は、分離膜エレメント１０の他端部から分離膜エレメント１０の外部へと排出される。透過水は、透過水の流路及び集水管１１を通じて、分離膜エレメント１０の外部へと排出される。分離膜エレメント１０は、原水に含まれたイオン、塩類などの溶質が取り除かれた透過水を生成する。

分離膜エレメント１０は、例えば、透過側流路材１４をさらに備えている。透過側流路材１４は、分離膜１２とともに集水管１１に巻きつけられている。例えば、分離膜１２、供給側流路材１３、及び透過側流路材１４によって積層体１５が構成され、積層体１５が集水管１１に巻きつけられている。積層体１５は、例えば、複数の分離膜１２、複数の供給側流路材１３、及び複数の透過側流路材１４によって構成されている。

例えば、複数の分離膜１２は、互いに重ね合わされ、袋状の構造を有するように３辺において封止され、集水管１１に巻きつけられている。袋状の構造の外部に位置するように、分離膜１２と分離膜１２との間に供給側流路材１３が配置されている。供給側流路材１３は、分離膜１２と分離膜１２との間に原水の流路としての空間を確保している。袋状の構造の内部に位置するように、分離膜１２と分離膜１２との間に透過側流路材１４が配置されている。透過側流路材１４は、分離膜１２と分離膜１２との間に透過水の流路としての空間を確保している。透過水の流路が集水管１１に連通するように、袋状の構造の開口端が集水管１１に接続されている。

集水管１１は、各分離膜１２を透過した透過水を集めて分離膜エレメント１０の外部に導く役割を担っている。集水管１１には、その軸線方向に沿って複数の貫通孔１１ｈが所定間隔で設けられている。透過水は、これらの貫通孔１１ｈを通じて集水管１１の中に流入する。

集水管１１の構成材料は特に限定されない。集水管１１は、例えば、金属、セラミック又は樹脂で作られている。金属としては、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、黄銅（真鍮）、青銅、ジュラルミン、その他の合金などが挙げられる。セラミックとしては、アルミナセラミック、ジルコニアセラミック、窒化ケイ素セラミック、窒化アルミニウムセラミック、炭化ケイ素セラミックなどが挙げられる。樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。集水管１１を構成する樹脂は、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、又はシリコーン樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリブチレンテレフタレート樹脂）、ポリフェニレンオキシド樹脂、変性ポリフェニレンオキシド樹脂（例えば、変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂、アクリルニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、これらの樹脂の混合物、これらの樹脂を含むポリマーアロイなどが挙げられる。

集水管１１の構成材料は樹脂を含んでいてもよい。この場合、集水管１１に優れた耐食性を付与しやすい。集水管１１の構成材料の主成分が樹脂であってもよい。「主成分」とは、体積比で最も多く含まれた成分を意味する。

集水管１１の構成材料は、樹脂と強化材料とを含む樹脂組成物であってもよい。強化材料としては、繊維材料、結晶材料などが挙げられる。繊維材料としては、ガラス繊維、炭素繊維などが挙げられる。結晶材料としては、ウィスカー、液晶ポリマーなどが挙げられる。ガラス繊維としては、ガラスウール、チョップド・ガラスファイバー、ミルド・ガラスファイバーが挙げられる。炭素繊維としては、ミルド炭素繊維が挙げられる。ウィスカーとしては、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、珪酸カルシウムウィスカー、硫酸カルシウムウィスカーなどが挙げられる。

図４に示す通り、分離膜エレメント１０は、例えば、第一端部材１６ａと、第二端部材１６ｂと、シール部材１７と、シェル１８とをさらに備えている。第一端部材１６ａは、集水管１１の軸線方向における分離膜１２の一方の端を覆っている。第二端部材１６ｂは、集水管１１の軸線方向における分離膜１２の他方の端を覆っている。シール部材１７は、第一端部材１６ａの外周に取り付けられた環状の部材である。シール部材１７は、第二端部材１６ｂの外周に取り付けられた環状の部材である。シェル１８は積層体１５を取り囲んでいる。第一端部材１６ａ、第二端部材１６ｂ、及びシェル１８のそれぞれの材料として、例えば、集水管１１の材料として挙げた材料を使用可能である。

第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂは、積層体１５がテレスコピック状に伸長することを防止する。第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂは、典型的には、同一の形状を有する。このため、第一端部材１６ａの形状に関する説明は、第二端部材１６ｂの形状にも当てはまる。

図５に示す通り、第一端部材１６ａは、内側筒部１６ｉ、外側筒部１６ｅ、及び複数のリブ１６ｒを有する。第一端部材１６ａは、テレスコープ防止部材又はシールキャリアとも呼ばれる。内側筒部１６ｉが外側筒部１６ｅによって周方向に囲まれている。外側筒部１６ｅの中心は、内側筒部１６ｉの中心に一致している。複数のリブ１６ｒは、内側筒部１６ｉの周りに等角度間隔で設けられており、内側筒部１６ｉから外側筒部１６ｅに向かって延びている。リブ１６ｒは、弓状に湾曲していてもよく、半径方向に真っ直ぐ延びていてもよい。内側筒部１６ｉには、集水管１１を通すための貫通孔１６ｈが設けられている。隣り合うリブ１６ｒとリブ１６ｒとの間に広がる部分には、原水を通過させるための複数の貫通孔１６ｆが設けられている。リブ１６ｒとリブ１６ｒとの間に広がる部分の全部が貫通孔であってもよい。

第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂの少なくとも１つは、集水管１１の軸線に垂直な方向に延びている溝１６ｋを有する。第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂの両方が溝１６ｋを有していてもよいし、第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂの一方のみが溝１６ｋを有していてもよい。これにより、積層体１５を通過した原水の一部が溝１６ｋを通過して、分離膜エレメント１０の外部に導かれうる。溝１６ｋは、例えば、集水管１１の軸線方向における外側筒部１６ｅの端面において、集水管１１の軸線に垂直な方向に外側筒部１６ｅの内端から外端に延びる溝によって形成されている。例えば、第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂの少なくとも１つは、集水管１１の軸線に垂直な方向における外側筒部１６ｅの端面において、周方向に等角度間隔で複数の溝１６ｋを有している。例えば、図２に示す通り、隣り合う２つの分離膜エレメント１０において、第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂは、それぞれ、第二端部材１６ｂ及び第一端部材１６ａと面接触しうる。この場合、溝１６ｋによって、分離膜エレメント１０の内部の原水の流路が分離膜エレメント１０の外部に連通する。場合によっては、第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂは、溝１６ｋを有していなくてもよい。

図２に示す通り、例えば、集水管１１の軸線方向において、集水管１１の端面１１ｐの位置が第一端部材１６ａの端面１６ｐ及び第二端部材１６ｂの端面１６ｐの位置に揃っている。このような構造によれば、複数の分離膜エレメント１０を集水管１１の軸線方向に並べて分離膜モジュール１００を構成する場合に、隣り合う２つの分離膜エレメント１０の第一端部材１６ａと第二端部材１６ｂとが互いに接する。その結果、分離膜１２の面積を十分に稼ぐことができる。例えば、第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂにおいて、内側筒部１６ｉの端面及び外側筒部１６ｅの端面は同一平面上に存在する。さらに、内側筒部１６ｉの端面、外側筒部１６ｅの端面、及び、リブ１６ｒの端面は、同一平面上に存在していてもよい。集水管１１の端面１１ｐは、貫通孔１６ｈの内部に位置していてもよい。

シール部材１７は、例えば、Ｕ字状の断面を有する弾性体によって形成されている。シール部材１７は、円状、楕円形、四角形、Ｖ字状、Ｃ字状、又はＸ字状の断面を有する弾性体によって形成されていてもよい。弾性体は、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー、又は樹脂でありうる。例えば、第一端部材１６ａの外周面には、環状溝が形成されている。シール部材１７は、例えば、第一端部材１６ａの外周面の環状溝に嵌められている。シール部材１７の外径は、第一端部材１６ａの外径よりも大きい。このため、シール部材１７は、半径方向外側に第一端部材１６ａから突出している突出部を有する。

図２に示す通り、分離膜モジュール１００において、容器１の両端には、円盤状の端板８ａ及び８ｂが取り付けられている。端板８ａには、透過水を取り出すための第一排出管６３ａが中心に設けられている。端板８ｂには、透過水を取り出すための第二排出管６３ｂが中心に設けられている。

分離膜モジュール１００において、隣り合う２つの分離膜エレメント１０は、コネクタ６１によって互いに接続されている。コネクタ６１は、集水管１１の内部に位置するインターコネクタでありうる。集水管１１の軸線方向において、隣り合う分離膜エレメント１０の第一端部材１６ａと第二端部材１６ｂとが接している。詳細には、第一端部材１６ａの端面と第二端部材１６ｂの端面とが接している。このような構造によれば、容器１の内部の無駄な空間を減らし、積層体１５の長さを最大限に確保でき、分離膜１２の面積を十分に確保できる。

分離膜モジュール１００において、複数の分離膜エレメント１０のうち第一供給口３１に最も近い分離膜エレメント１０は、アダプタ６２によって第一排出管６３ａに接続されている。複数の分離膜エレメント１０のうち第二供給口３２に最も近い分離膜エレメント１０は、アダプタ６２によって第二排出管６３ｂに接続されている。

分離膜モジュール１００は、例えば、一対のスラストリング７０をさらに備えている。一対のスラストリング７０の一方は、複数の分離膜エレメント１０のうち第一供給口３１に最も近い分離膜エレメント１０と、端板８ａとの間に配置されている。一対のスラストリング７０の他方は、複数の分離膜エレメント１０のうち第二供給口３２に最も近い分離膜エレメント１０と、端板８ｂとの間に配置されている。スラストリング７０は、例えば、円錐台状かつ環状の部品である。スラストリング７０の中央には、スラストリング７０をアダプタ６２に嵌めるための貫通孔が形成されている。この貫通孔の孔径は、アダプタ６２の外周部分よりもわずかに大きい。加えて、スラストリング７０の錐面には、原水を通過させるための貫通孔が形成されている。スラストリング７０の最大内径及び最大外径は、例えば、第一端部材１６ａ及び第二端部材１６ｂの外側筒部１６ｅの内径と外径との間の値を有する。スラストリング７０の半径方向における内側の端部は、第一排出管６３ａ又は第二排出管６３ｂと周方向において重なっている。例えば、複数の分離膜エレメント１０に端板８ｂに向かってスラスト荷重が働くと、第二排出管６３ｂ及びスラストリング７０がこのスラスト荷重を受ける。一方、複数の分離膜エレメント１０に端板８ａに向かってスラスト荷重が働くと、第一排出管６３ａ及びスラストリング７０がこのスラスト荷重を受ける。

図１に示す通り、ろ過システム２００は、第一モードと、第二モードとを切り換えるためのバルブとして、例えば、三方弁５１、５２、及び５３を備えている。ろ過システム２００は、例えば、流路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、流路５０ｈをさらに備えている。また、ろ過システム２００は、ポンプ１２０をさらに備えている。ポンプ１２０は、分離膜モジュール１００に向かって原水を圧送する。ポンプ１２０は、流路５０ａに配置されている。流路５０ａは、三方弁５１に接続されている。流路５０ｂは、三方弁５１及び三方弁５２に接続されている。流路５０ｃは、三方弁５２及び第一供給口３１に接続されている。流路５０ｄは、第二供給口３２及び三方弁５３に接続されている。流路５０ｅは、ろ過システム２００の外部に向かって延びている。流路５０ｆは、三方弁５１及び三方弁５３に接続されている。流路５０ｇは、三方弁５２及び流路５０ｅに接続されている。流路５０ｈは、第一排出管６３ａ及び第二排出管６３ｂに接続されている。

ろ過システム２００の運転の一例について説明する。第一モードにおいて、ポンプ１２０によって圧送された原水は、三方弁５１、流路５０ｂ、三方弁５２、流路５０ｃ、及び第一供給口３１をこの順番で通過して、分離膜モジュール１００の内部に供給される。一方、濃縮された原水は、第二供給口３１、流路５０ｄ、三方弁５３、及び流路５０ｅをこの順番で通過して、ろ過システム２００の外部に導かれる。このとき、分離膜モジュール１００の内部において、原水は、第一供給口３１から第二供給口３２に流れる。図１における実線の矢印は第一モードにおける原水の流れ方向を示す。

第二モードにおいて、ポンプ１２０から圧送された原水は、三方弁５１、流路５０ｆ、三方弁５３、流路５０ｄ、及び第二供給口３２をこの順番で通過して、分離膜モジュール１００の内部に供給される。一方、濃縮された原水は、第一供給口３１、流路５０ｃ、三方弁５２、流路５０ｇ、及び流路５０ｅをこの順番で通過して、ろ過システム２００の外部に導かれる。このとき、分離膜モジュール１００の内部において、原水は、第二供給口３２から第一供給口３１に流れる。図１における破線の矢印は第二モードにおける原水の流れ方向を示す。

ろ過システム２００において、第一モードと第二モードとを切り換えるためにバルブが操作される。このとき、第一モードの継続時間Ｔ１に対する第二モードの継続時間Ｔ２の比（Ｔ１／Ｔ２）が０．５〜１．５となるようにバルブが操作される。これにより、分離膜モジュール１００における各分離膜エレメント１０の膜負荷のばらつきを抑制しやすい。第一モードの継続時間Ｔ１は、原水のＴＤＳ濃度等によって変動しうる。第一モードの継続時間Ｔ１は、例えば、１〜７２時間である。

ろ過システム２００は、例えば、制御器１５０をさらに備えている。制御器１５０によって、Ｔ１／Ｔ２が０．５〜１．５となるようにバルブの作動を制御する。例えば、制御器１５０は、三方弁５１、５２、及び５３の作動を制御する。なお、第一モードと第二モードとを切り換えるために手動でバルブを操作してもよい。

第一モードと第二モードとを切り換えるとき、必要に応じて、第一モードと第二モードとの間の期間において中間的な運転モードでろ過システム２００が運転されうる。例えば、中間的な運転モードにおいて、ろ過システム２００の圧力が通常の運転圧力から低下するようにろ過システム２００が運転される。中間的な運転モードには、フラッシングのための運転モードも含まれうる。

分離膜エレメント１０、分離膜モジュール１００、及びろ過システム２００は、高いＴＤＳ濃度（例えば、質量濃度で３００００ｐｐｍ以上の濃度）を有する原水を処理するのに適している。分離膜エレメント１０を用いた分離膜モジュール１００の最大運転圧力は、例えば、１２ＭＰａである。「最大運転圧力」とは、分離膜モジュール１００の入口近傍において、原水に加えられた圧力を意味する。分離膜モジュール１００の入口近傍は、例えば、原水の流れ方向において最も上流側に位置している分離膜エレメント１０と第一供給口３１又は第二供給口３２との間の空間である。

１ 容器
１０ 分離膜エレメント
１１ 集水管
１２ 分離膜
１６ａ 第一端部材
１６ｂ 第二端部材
１７ シール部材
１６ｋ 開口部
３１ 第一供給口
３２ 第二供給口
５１〜５３ バルブ
１５０ 制御器
２００ ろ過システム

Claims (4)

1. 容器と、
   前記容器の内部に配置された分離膜エレメントと、
   特定方向における前記容器の一方の端部に位置し、原水を前記容器の内部に導くための第一供給口と、
   前記特定方向における前記容器の他方の端部に位置し、前記原水を前記容器の内部に導くための第二供給口と、を備え、
   前記原水が前記第一供給口を通過して前記容器の内部に供給される第一モードと、前記原水が前記第二供給口を通過して前記容器の内部に供給される第二モードとを切り換え可能に構成され、
   前記分離膜エレメントは、集水管と、前記集水管に巻きつけられた分離膜と、前記分離膜とともに前記集水管に巻きつけられた前記原水の流路を形成する流路材と、を備え、
   前記分離膜は、前記流路材に接する表面にポリマーコーティングを有する、
   ろ過システム。
2. 前記ポリマーコーティングは、イオン系親水基を有するポリマー及び非イオン系親水基を有するポリマーの少なくとも１つを含有している、請求項１に記載のろ過システム。
3. 前記第一モードの継続時間に対する前記第二モードの継続時間の比が０．５〜１．５となるようにバルブが操作される、請求項１又は２に記載のろ過システム。
4. （ｉ）容器の内部に原水を供給することと、
   （ii）前記容器の内部に配置された分離膜エレメントによって前記原水をろ過して、透過水及び濃縮された原水を生成することと、を含み、
   前記（ｉ）の工程は、前記容器の内部において原水の流れ方向を逆向きに変更することを含み、
   前記分離膜エレメントは、集水管と、前記集水管に巻きつけられた分離膜と、前記分離膜とともに前記集水管に巻きつけられ前記原水の流路を形成する流路材と、を備え、
   前記分離膜は、前記流路材に接する表面にポリマーコーティングを有する、
   ろ過方法。
   

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