JP2026091237A - 膜エレメントの再生方法および膜モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】再生の対象となる膜エレメントの構造を変える必要がなく、使用済み膜エレメントに起因する廃棄物の削減および導入資源の節約が可能であると共に、分離機能の復元が可能な、膜エレメントの再生方法、及び、得られる再生膜エレメントを用いた膜モジュールを提供する。
【解決手段】使用済み膜エレメントの一部を利用して再生膜エレメントを製造する膜エレメントの再生方法であって、前記使用済み膜エレメントの少なくとも両側封止部を切除する工程と、切除後の膜リーフを展開して、その膜リーフの少なくとも外周側封止部を切除する工程と、展開・切除後の膜リーフの少なくとも分離膜を新たな分離膜に交換する工程と、交換後の膜リーフの軸心方向の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部と外周側封止部とを形成して再生膜エレメントを得る工程と、を含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、使用済み膜エレメントの一部を利用して再生膜エレメントを製造するめたの膜エレメントの再生方法、及び、得られる再生膜エレメントを用いた膜モジュールに関する。

典型的なスパイラル型膜エレメントの構造は、対向する分離膜の間に透過側スペーサが介在し、軸心方向の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部と外周側封止部とを有する複数の膜リーフと、前記膜リーフの間に介在する供給側スペーサと、前記膜リーフ及び前記供給側スペーサを巻回した有孔の中心管と、を備えるものである。

このようなスパイラル型膜エレメントは、その使用により経年の劣化や膜面の汚染などが進んだ結果、経時で性能が低下していく。膜面の汚染については、フラッシング洗浄により供給液側の流速を速めて汚染物質を物理的に洗い流したり、薬品洗浄により化学的に洗浄したりして、一定程度の回復が可能であるが、回復には限界があるため、膜エレメント自体の交換が必要となる。

交換後の使用済み膜エレメントの処理方法は大きな課題であり、埋め立て処分は処理可能な処理場の容積が有限であること、また、プラスチック材料が大部分である膜エレメントは地中で分解されないので、半永久的に地中に残るという問題もある。このため、使用済み膜エレメントに起因する廃棄物をできるだけ削減することが望まれている。この点は、焼却処分を行う場合でも同様である。

使用済み膜エレメントを再利用する技術としては、例えばスパイラル型膜エレメントの外装体を再利用できる構造にしたもの（特許文献１～２）、アンチテレスコープ材を再利用できる構造にしたもの（特許文献３）、中心管を再利用できる構造にしたもの（特許文献４）、などが存在する。

しかし、これらの技術は、いずれもスパイラル型膜エレメントの構造を従来の構造から変更する必要があり、これまで使用されてきた使用済みスパイラル型膜エレメントを再利用することができない。

一方、特許文献５には、従来構造の使用済みスパイラル型膜エレメントを再利用する方法として、ＲＯ膜エレメントの分離機能層を酸水溶液等で除去して、多孔質支持体であるＵＦ膜に再生する方法が提案されている。

特開２０００－１５０６３号公報 特開２０１２－１８３５２７号公報 特開２００８－１４９３２２号公報 特開平１１－２６７４６７号公報 特開平１１－１５６１６９号公報

しかしながら、特許文献５に記載された再生方法では、再生前と同じＲＯ膜エレメントとして、使用済みスパイラル型膜エレメントを再生することができないため、元の分離膜の機能を復元できないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、再生の対象となる膜エレメントの構造を変える必要がなく、使用済み膜エレメントに起因する廃棄物の削減および導入資源の節約が可能であると共に、分離機能の復元が可能な、膜エレメントの再生方法、及び、得られる再生膜エレメントを用いた膜モジュールを提供することにある。

上記目的は、以下の如き本発明によって達成できる。

［１］ 使用済み膜エレメントの一部を利用して再生膜エレメントを製造する膜エレメントの再生方法であって、
前記使用済み膜エレメントは、対向する分離膜の間に透過側スペーサが介在し、軸心方向の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部と外周側封止部とを有する複数の膜リーフと、前記膜リーフの間に介在する供給側スペーサと、前記膜リーフ及び前記供給側スペーサを巻回した有孔の中心管と、を備え、
前記使用済み膜エレメントの少なくとも前記両側封止部を切除する工程と、
切除後の膜リーフを展開して、その膜リーフの少なくとも外周側封止部を切除する工程と、
展開・切除後の膜リーフの少なくとも前記分離膜を新たな分離膜に交換する工程と、
交換後の膜リーフの軸心方向の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部と外周側封止部とを形成して再生膜エレメントを得る工程と、
を含む膜エレメントの再生方法。

本発明の膜エレメントの再生方法によると、再生の対象となる使用済み膜エレメントの構造自体は、従来の構造と同じであるため、膜エレメントの構造を変える必要がなく、膜エレメントの状態では復元が困難である分離膜を少なくとも新たな分離膜に交換することができる。このため、その他の部材の少なくとも一部を再利用しながら、分離機能を復元させることができる。また、部材の少なくとも一部を再利用できるため、新規に投入するプラスチックの量が減るため、貴重な石油資源の節約になる。その結果、再生の対象となる膜エレメントの構造を変える必要がなく、使用済み膜エレメントに起因する廃棄物の削減および導入資源の節約が可能であると共に、分離機能の復元が可能な、膜エレメントの再生方法を提供することができる。

［２］ 前記新たな分離膜に交換する際に、前記供給側スペーサを洗浄により汚染物質を取り除いた再生供給側スペーサー、又は新たな供給側スペーサに交換する、［１］に記載の膜エレメントの再生方法。

洗浄により汚染物質を取り除いた再生供給側スペーサー、又は新たな供給側スペーサに交換することにより、膜エレメントの状態では復元が困難であった供給側スペーサーについても、その機能を復元させることができる。

［３］ 前記使用済み膜エレメントが外装材を有し、前記両側封止部を切除した後に、前記外装材を除去する、［１］又は［２］に記載の膜エレメントの再生方法。

両側封止部を切除した後に、外装材を除去することにより、外装材が端部部材と一体化されている構造の場合でも、容易に外装材を除去できるようになる。

［４］ 前記使用済み膜エレメントの前記中心管は、切断により長さが調整された再生中心管、又は新たな中心管に交換される、［１］～［３］のいずれかに記載の膜エレメントの再生方法。

両側封止部を切除した後の透過側スペーサと交換後の分離膜は、軸心方向の長さが短くなるが、切断により長さが調整された再生中心管、又は新たな中心管に交換されることで、適切な長さの中心管として、膜エレメントの再生に利用することができる。

［５］ 膜エレメントとその膜エレメントを収容するベッセルとを含む膜モジュールであって、
前記膜エレメントは、使用済み膜エレメントの一部を利用して製造された、分離膜の軸心方向の長さが短縮された再生膜エレメントであり、
前記使用済み膜エレメントの収容本数より、１本以上多い前記再生膜エレメントを、前記ベッセル内に収容した膜モジュール。

本発明の膜モジュールによると、分離膜の軸心方向の長さが短縮された再生膜エレメントを使用する場合でも、使用済み膜エレメントの収容本数より、１本以上多い再生膜エレメントをベッセル内に収容するため、トータルの膜面積の低下を抑制することができる。そして、分離膜の軸心方向の長さが短縮された再生膜エレメントとしては、少なくとも透過側スペーサ、必要に応じて、供給側スペーサや中心管を再利用したものが使用できる。その結果、少なくとも透過側スペーサを再利用した再生膜エレメントを、トータルの膜面積の低下を抑制しつつ使用できる膜モジュールを提供することができる。

［６］ 前記再生膜エレメント同士が、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタで接続されているか、又は、アンチテレスコープ機能を有する前記再生膜エレメント同士が、インターコネクターで接続されている、［５］に記載の膜モジュール。

再生膜エレメント同士が、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタで接続されている場合、再生膜エレメントにアンチテレスコープ材を取付ける必要がなく、トータルの膜面積の低下を抑制するのに有利な構造とすることができる。また、アンチテレスコープ機能を有する前記再生膜エレメント同士が、インターコネクターで接続されている場合でも、再生膜エレメントのアンチテレスコープ材の厚みを小さくすることにより、トータルの膜面積の低下を抑制することができる。

本発明の膜エレメントの再生方法によると、再生の対象となる膜エレメントの構造を変える必要がなく、使用済み膜エレメントに起因する廃棄物の削減および導入資源の節約が可能であると共に、分離機能の復元が可能な、膜エレメントの再生方法を提供することができる。

本発明の膜モジュールによると、少なくとも透過側スペーサを再利用した再生膜エレメントを、トータルの膜面積の低下を抑制しつつ使用できる膜モジュールを提供することができる。

本発明の膜エレメントの再生方法の対象となる膜エレメントの一例を、一部を分解して示す斜視図である。 本発明の膜エレメントの再生方法の対象となる膜エレメントの一例の一部を切り欠いた要部を示す斜視図である。 両側封止部を切除する工程の一例を示す平面図である。 両側封止部を切除する工程の一例を示す展開図であり、膜リーフの１つを展開して示すものである。 外周側封止部を切除する工程の一例を示す展開図であり、膜リーフの１つを展開して示すものである。 新たな分離膜に交換する工程の一例を示す展開図であり、交換前の膜リーフの１つを展開して示すものである。 新たな分離膜に交換する工程の一例を示す展開図であり、交換中の膜リーフの１つを展開して示すものである。分離膜と連続する仮想線は、分離膜が折り畳まれている状態を示す。 新たな分離膜に交換する工程の一例を示す斜視図であり、複数の透過側スペーサに１つの新たな分離膜と供給側スペーサが挿入される様子を示している。 新たな分離膜に交換する工程の一例を示す斜視図であり、複数の透過側スペーサに複数の新たな分離膜と供給側スペーサが挿入された状態を示している。 封止部を形成した再生膜エレメントの端部を切除する場合の一例を示す平面図であり、切除前の状態を示している。 封止部を形成した再生膜エレメントの端部を切除する場合の一例を示す平面図であり、切除後の状態を示している。 本発明の膜モジュールに使用される再生膜エレメントとインターコネクタの一例を示す断面図である。 本発明の膜モジュールの要部の一例を示す断面図である。 本発明の膜モジュールに使用される再生膜エレメントとインターコネクタの他の例を示す断面図である。 本発明の膜モジュールの要部の他の例を示す断面図である。 本発明の膜モジュールに使用される再生膜エレメントとインターコネクタの他の例を示す断面図である。 本発明の膜モジュールの要部の他の例を示す断面図である。 外周側封止部を切除する工程の他の例を示す展開図であり、膜リーフの１つを展開して示すものである。 新たな分離膜に交換する工程の他の例を示す展開図であり、交換前の膜リーフの１つを展開して示すものである。 新たな分離膜に交換する工程の他の例を示す展開図であり、交換中の膜リーフの１つを展開して示すものである。分離膜と連続する仮想線は、分離膜が折り畳まれている状態を示す。

（膜エレメントの再生方法）
本発明の膜エレメントの再生方法は、使用済み膜エレメントの一部を利用して再生膜エレメントを製造する膜エレメントの再生方法である。対象となる膜エレメントは、スパイラル型膜エレメントである。

図１Ａは、本発明の膜エレメントの再生方法の対象となる膜エレメントの一例を、一部を分解して示す斜視図であり、図１Ｂは、本発明の膜エレメントの再生方法の対象となる膜エレメントの一例の一部を切り欠いた要部を示す斜視図である。

即ち、対象となる使用済み膜エレメントＵＥは、例えば図１Ａ～図１Ｂに示すように、対向する分離膜１の間に透過側スペーサ３が介在し、軸心方向Ａ１の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部１１と外周側封止部１２とを有する複数の膜リーフＬと、膜リーフＬの間に介在する供給側スペーサ２と、膜リーフＬ及び供給側スペーサ２を巻回した有孔の中心管５と、を備えるものである。まず、この使用済み膜エレメントについて説明する。

（使用済み膜エレメント）
使用済み膜エレメントとしては、例えば薬品洗浄等を行なっても、膜エレメントとしての機能の回復が見込めないものが挙げられ、具体的には次のような状態を指す。（１）塩の阻止性能が、繰り返し薬品洗浄（オンサイト洗浄またはオフサイト洗浄）を実施しても、透過水量が初期値の５０％以下であり、塩類の透過率が１０％以上（塩類の阻止率が９０％以下）である状態、（２）膜エレメントの重量を新品と比較した場合に、繰り返し薬品洗浄（オンサイト洗浄またはオフサイト洗浄）を実施しても、堆積した付着物により初期値の２５％以上増加して汚染物が除去出来ていない状態。

使用済み膜エレメントＵＥは、対向する分離膜１の間に透過側スペーサ３が介在し、軸心方向Ａ１の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部１１と外周側封止部１２とを有する複数の膜リーフＬと、膜リーフＬの間に介在する供給側スペーサ２と、膜リーフＬ及び供給側スペーサ２を巻回した有孔の中心管５と、を備えるものであれば、公知の何れのスパイラル型膜エレメントでも使用することができる。

本明細書では、中心管５に巻回された膜リーフＬ及び供給側スペーサ２を巻回体Ｒと呼び、膜エレメントＵＥは、図１Ａに示すように、巻回体Ｒの外周には外装材１５を備えている構造が一般的である。

膜エレメントＵＥには、供給側流路と透過側流路との混合を防止するための封止部として、両側封止部１１と外周側封止部１２とが設けられるが、図１Ｂに示すように、封止部のうち、両側封止部１１は、膜リーフＬの軸心方向Ａ１の両側における二辺端部を接着剤で封止したものである。外周側封止部１２は、膜リーフＬの外周側先端の端部を接着剤で封止したものである。対向する分離膜１と両側封止部１１と外周側封止部１２とで囲まれた領域が透過側流路となり、これが中心管５の開孔５ａと連通する構造となっている。

また、本発明では、図１Ｂに示すように、有孔の中心管５と膜リーフＬの基端部とを接着剤で封止した中央側封止部１３を有していてもよい。この例では、このような中央側封止部１３を介して、膜リーフＬ及び供給側スペーサ２が中心管５に巻回された巻回体Ｒを有している。なお、接着剤としては、特に限定されるものではなく、例えばウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等、従来公知のいずれの接着剤も使用することができる。

一般的な膜エレメントＵＥでは、図１Ａに示すように、巻回体Ｒの上流側には、シールキャリア等の上流側端部材１０が設けられ、下流側にはアンチテレスコープ材等の下流側端部材２０が設けられる。これらの上流側端部材１０及び下流側端部材２０は、巻回体Ｒの外周に外装材１５となるＦＲＰを巻き付けることで、巻回体Ｒと一体化されていてもよい。

一般的な８インチ径のスパイラル型膜エレメントにおいては、膜リーフＬは１５～３０組程度巻回される。膜エレメントＵＥを使用する際は、圧力容器（ベッセル）内に収容され、供給液７は膜エレメントＵＥの一方の端面側から供給される。

図１Ａに示すように、供給された供給液７は、供給側スペーサ２に沿って中心管５の軸心方向Ａ１に平行な方向に流れ、膜エレメントＵＥの他方の端面側から濃縮液９として排出される。また、供給液７が供給側スペーサ２に沿って流れる過程で分離膜１を透過した透過液８は、透過側スペーサ３に沿って流動した後に、開孔５ａから中心管５の内部に流れ込み、この中心管５の端部から排出される。

供給側スペーサ２は一般に、膜面に流体を満遍なく供給するための間隙を確保する役割を有する。このような供給側スペーサ２は、例えばネット、編み物、凹凸加工シートなどを用いることができ、最大厚さが０．１～３ｍｍ程度のものを適宜必要に応じて用いることができる。また、スペーサは分離膜１の両面に設置するが、供給液側には供給側スペーサ２、透過液側には透過側スペーサ３として、異なる流路材を用いることが一般的である。供給側スペーサ２では目が粗く厚いネット状の流路材を用いる一方で、透過側スペーサ３では目の細かい織物や編物の流路材を用いることが好ましい。

中心管５は、図１Ａに示すように、管の周囲に開孔５ａを有するものであれば良く、従来のものが何れも使用できる。一般に海水淡水化や排水処理等で用いる場合には、分離膜１を透過した透過水が、対向する分離膜１の間に介在する透過側スペーサ３に沿って形成される透過側流路内を、中心管５に向けて流動した後、開孔５ａから中心管５中に流入し、中心管５内を流動して端部から排出される。

透過側スペーサ３は、海水淡水化や排水処理等の用途において、ＲＯ膜やＮＦ膜を用いる場合に、図１Ａに示すように、膜リーフＬにおいて対向する分離膜１の間に介在するように設けられる。この透過側スペーサには膜にかかる圧力を膜背面から支えるとともに、透過液の流路を確保することが求められる。

このような機能を確保するために、トリコット編物により透過側スペーサ３が形成されていることが好ましく、編物形成後に樹脂含浸補強又は融着処理されたトリコット編物であることがより好ましい。

分離膜１としては、各種の多孔質膜を使用することもできるが、多孔性支持体の表面に分離機能層を有する複合半透膜が好ましい。多孔性支持体としては、不織布層の片面にポリマー多孔質層を有するものが好ましい。

このような複合半透膜はその濾過性能や処理方法に応じてＲＯ（逆浸透）膜、ＮＦ（ナノ濾過）膜、ＦＯ（正浸透）膜と呼ばれ、超純水製造や、海水淡水化、かん水の脱塩処理、排水の再利用処理などに用いることができる。

外装材１５としては、各種シート、フィルム、テープ等が挙げられ、必要に応じて、補強のために繊維補強樹脂（ＦＲＰ）などが使用される。外装ＦＲＰにより上流側端部材１０及び下流側端部材２０が強固に一体化されている構造では、膜エレメントＵＥの分解等が困難であるが、本発明では分解等を行なわずに、両側封止部１１を切除する際に、これらを除去することができる。

（両側封止部を切除する工程）
図２Ａは、両側封止部１１を切除する工程の一例を示す平面図であり、図２Ｂは、両側封止部１１を切除する工程の一例を示す展開図であり、膜リーフＬの１つを展開して示すものである。

本発明の膜エレメントの再生方法は、例えば図２Ａ～図２Ｂに示すように、使用済み膜エレメントＵＥの少なくとも両側封止部１１を切除する工程を含む。ここで、両側封止部１１は、通常、対向する分離膜１とその間に介在する透過側スペーサ３とを含んでいる。この工程では、図２Ａに示すように、両側封止部１１を切除する際に、供給側スペーサ２の軸心方向Ａ１の両側端部を切除するのが好ましい。

この工程により、図３に示すように、膜リーフＬの３辺端部の封止部のうち、外周側封止部１２のみで、対向する分離膜１と透過側スペーサ３とが接着した膜リーフＬ１が得られる。このとき、１つ以上の膜リーフＬ１が、透過側スペーサ３を介して、中心管５と固着（接着等）されていてもよい。その際、１つ以上の透過側スペーサ３の内周側端部が中心管５と固着されていてもよく、更に、中心管５と固着した透過側スペーサ３の内周側端部に、１つ以上の別の透過側スペーサ３の内周側端部が更に固着されていてもよい。つまり、全ての透過側スペーサ３が、直接的又は間接的に中心管５と固着された構造であってもよい。なお、供給側スペーサ２の両側端部を切除する場合、供給側スペーサ２の軸心方向Ａ１の長さを、透過側スペーサ３の長さと一致させることができる。

この工程では、少なくとも両側封止部１１が膜エレメントＵＥの本体から切除されていればよく、同時に中心管５の端部、上流側端部材１０、又は下流側端部材２０が切除されてもよい。つまり、中心管５を切断せずに端部を残したままとすることも可能である。なお、本実施形態では、両側封止部１１、中心管５の両側端部、上流側端部材１０、及び下流側端部材２０が切除される例を示す。

両側封止部１１を切除する方法としては、例えば切断線Ｃ１で切断することによって、膜エレメントＵＥの本体から両側封止部１１を含む巻回体Ｒの両端部および中心管５の両端部を除去する方法、中心管５を切断せずに、巻回体Ｒのみを切断して、膜エレメントＵＥの本体から両側封止部１１を含む巻回体Ｒの両端部を分離する方法などが挙げられる。これらと同時又は別に、上流側端部材１０、及び下流側端部材２０を除去することも可能である。なお、切削等により両側封止部１１を含む巻回体Ｒの両端部の全体を除去する方法などでもよい。

使用済み膜エレメントＵＥの両側封止部１１を切除する際の幅は、分離膜１の軸心方向Ａ１の長さを基準として５０ｍｍ以下であることが好ましい。また、切除前の分離膜１の軸心方向Ａ１の長さを基準として、切除後の分離膜１の長さが切除前の８７％以上であることが好ましい。

（外周側封止部を切除する工程）
図３は、外周側封止部１２を切除する工程の一例を示す展開図であり、両側封止部１１を切除した膜リーフＬ１の１つを展開して示すものである。

本発明の膜エレメントの再生方法は、例えば図３に示すように、切除後の膜リーフＬ１を展開して、その膜リーフＬ１の少なくとも外周側封止部１２を切除する工程を含む。本実施形態では、切断線Ｃ２により、外周側封止部１２を切断する例を示す。ここで、外周側封止部１２は、通常、対向する分離膜１とその間に介在する透過側スペーサ３とを含んでいる。また、「膜リーフＬ１を展開する」とは、巻回状態の膜リーフＬ１を切断し易いように開くことを指し、必ずしも膜リーフＬ１を平面にする必要はない。

この工程により、図４Ｂに示すように、膜リーフＬの３辺端部の封止部が除去されて、対向する分離膜１と透過側スペーサ３とを分離可能な膜リーフＬ２が得られる。これにより、分離膜１を新たな分離膜１’と交換できるようになる。また、切除後の膜リーフＬ１を展開する際、又は展開後には、供給側スペーサ２の取り外しが容易になる。このため、外周側封止部１２を切除する前後において、供給側スペーサ２を交換することが可能となる。

この工程では、少なくとも外周側封止部１２が膜エレメントＵＥの本体から切除されていればよく、巻回体Ｒの周囲に存在する、粘着テープなどの他の部材を事前に又は同時に除去してもよい。また、両側封止部１１を切除した後に、外装材１５を除去する工程を実施することも可能である。外装材１５の除去工程については、後述する。

使用済み膜エレメントＵＥの外周側封止部１２を切除する際の幅は、分離膜１の軸心方向Ａ１に垂直な長さを基準として５０ｍｍ以下であることが好ましい。また、切除前の分離膜１の軸心方向Ａ１に垂直な長さを基準として、切除後の分離膜１の長さが切除前の８７％以上であることが好ましい。

このように、両側封止部１１と外周側封止部１２を切除する際の幅を、切除前の分離膜１の２方向の長さを基準として、いずれも切除前の８７％以上とすることにより、得られる再生膜エレメントＲＥの有効膜面積を、使用済み膜エレメントＵＥの有効膜面積の７６％以上（８７％×８７％＝７６％）とすることが可能となる。

（分離膜を交換する工程）
図４Ａは、新たな分離膜１’に交換する工程の一例を示す展開図であり、交換前の膜リーフＬ２の１つを展開して示すものであり、図４Ｂは、交換中の膜リーフＬ２の１つを展開して示すものであり、分離膜１と連続する仮想線は、分離膜１が折り畳まれている状態を示す。図５Ａは、新たな分離膜１’に交換する工程の一例を示す斜視図であり、複数の透過側スペーサ３に１つの新たな分離膜１’と供給側スペーサ２’が挿入される様子を示している。図５Ｂは、新たな分離膜１’に交換する工程の一例を示す斜視図であり、複数の透過側スペーサ３に複数の新たな分離膜１’と供給側スペーサ２’が挿入された状態を示している。

本発明の膜エレメントの再生方法は、例えば図４Ａ～図５Ｂに示すように、展開・切除後の膜リーフＬ２の少なくとも分離膜１を新たな分離膜１’に交換する工程を含む。この工程により、図５Ｂに示すように、分離膜１が新たな分離膜１’に交換された部材を得ることができる。その際、少なくとも透過側スペーサ３が再利用されるが、好ましくは、使用による劣化の程度が低い、透過側スペーサ３及び中心管５を再利用することができる。本実施形態では、供給側スペーサ２についても新たな供給側スペーサ２’に交換する例を示すが、使用済みの供給側スペーサ２を、その劣化の程度に応じて、そのまま又は洗浄、補修等して使用することも可能である。これについては、後述する。

分離膜１を交換する際、図４Ｂに示すように、透過側スペーサ３の両面に配置され、折り畳まれた状態の分離膜１を取り外す。その際、中心管５に単数又は複数の透過側スペーサ３が、直接又は他の透過側スペーサ３を介して接着等している場合があり、その場合、中心管５の外側（例えば矢印の方法）に分離膜１を取り外すことができる。そのとき、図示していない供給側スペーサ２は、折り畳まれた状態の分離膜１と同時に又は別途、取り外すことができる。

本実施形態では、図５Ａに示すように、１つの透過側スペーサ３のみが中心管５に接着等している例を示すが、この透過側スペーサ３に、他の複数の透過側スペーサ３の内周側端部を予め接着等しておくことも可能である。

次に、図５Ａに示すように、複数の透過側スペーサ３の間に、折り畳まれた状態の新たな分離膜１’と、供給側スペーサ２’とを挿入する。複数の透過側スペーサ３同士が接着等していない場合など、折り畳まれた状態の新たな分離膜１’と、これに介在する供給側スペーサ２’とからなる部材を、透過側スペーサ３と交互に載置することも可能である。

新たな分離膜１’に交換する工程では、封止部を形成するための接着手段を設けておくことが好ましい。例えば、図５Ｂに示す例では、分離膜１’の透過側スペーサ３と接する側には、３辺端部の封止部を形成するための接着剤４、６が塗布されるが、熱接着性シート等を用いて、加熱接着を行なうことも可能である。また、分離膜１’に接着剤４、６を塗布する代わりに、透過側スペーサ３に塗布することも可能である。なお、供給側スペーサ２’の内周側端部を分離膜１’の折り曲げ部に固着又は仮着しておくことも可能である。

（供給側スペーサを交換する工程）
供給側スペーサ２については、膜リーフＬの両側封止部１１を切除する際に、供給側スペーサ２の両側端部を同時に切除して、供給側スペーサ２と透過側スペーサ３の軸心方向Ａ１の長さを一致させることができる。このため、供給側スペーサ２をそのまま使用することが可能である。

また、供給側スペーサ２を洗浄により汚染物質を取り除いた後に再生供給側スペーサーとして再利用することも可能である。また、新たな供給側スペーサに交換することも可能である。

供給側スペーサ２の交換は、分離膜１を新たな分離膜１’に交換した後に行なうことも可能であるが、工程を簡易化する観点から、図５Ａに示すように、分離膜１を新たな分離膜１’に交換する際に、供給側スペーサ２の交換を行なうことが好ましい。

（中心管を交換する工程）
中心管５については、膜リーフＬの両側封止部１１を切除する際に、中心管５の両側端部を同時に切除して、中心管５と透過側スペーサ３の軸心方向Ａ１の長さを一致させることができる。このため、中心管５をそのまま使用することが可能である。

また、膜リーフＬの両側封止部１１を切除する際に、中心管５の両側端部を同時に切除せずに残しておき、最終的に適当な長さに切断した再生中心管を使用することも可能である。また、新たな中心管５に交換することも可能である。

但し、中心管５は使用による劣化の程度が低いため、膜リーフＬの両側封止部１１を切除する際に、中心管５の両側端部を同時に切除したものをそのまま再利用することが好ましい。勿論、中心管５のの開孔５ａの位置との関係で、再利用が困難な場合には、新たな中心管５に交換することが好ましい。

（再生膜エレメントを得る工程）
図６Ａは、封止部を形成した再生膜エレメントの端部を切除する場合の一例を示す平面図であり、切除前の状態を示している。図６Ｂは、封止部を形成した再生膜エレメントの端部を切除する場合の一例を示す平面図であり、切除後の状態を示している。

本発明の膜エレメントの再生方法は、交換後の膜リーフの軸心方向Ａ１の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部１１と外周側封止部１２とを形成して再生膜エレメントＲＥを得る工程を含む。この工程により、図６Ｂに示すように、少なくとも分離膜１が新たな分離膜１’に交換された再生膜エレメントＲＥを得ることができる。本実施形態では、図６Ａ～図６Ｂに示すように、交換後の膜リーフを中心管５に巻回した状態で、接着剤等が固化した封止部を形成した後、必要に応じて外装材を設けた後、端部をトリミングする例を示す。

まず、少なくとも分離膜１が新たな分離膜１’に交換され、封止部を形成するための接着手段が設けられた積層体ＬＢを、中心管５に巻回する（図５Ｂの矢印の方向）。積層体ＬＢは、折り畳まれた状態の新たな分離膜１’と、これに介在する供給側スペーサ２’とからなる部材と、透過側スペーサ３とを含み、分離膜１’と供給側スペーサ２’とからなる部材と、透過側スペーサ３とが交互に積層されている。

積層体ＬＢが中心管５に巻回された状態で接着剤等を固化させることで、図６Ａに示すようなトリミング前の両側封止部１１’と外周側封止部１２とを形成した巻回体Ｒを得ることができる。

次に、図６Ｂに示すように、切断線Ｃ３に沿って巻回体Ｒの両端部をトリミングすることで、再生膜エレメントＲＥを得ることができる。再生膜エレメントＲＥの端面を揃えるためには、トリミングを行なうことが好ましい。その際、中心管５もトリミングすることで、中心管５と巻回体Ｒの長さを同じにすることができる。

再生膜エレメントＲＥには、新たな外装材１５を設けてもよく、中心管５の長さを調整しつつ、上流側端部材１０、又は下流側端部材２０を設けてもよい。上流側端部材１０、又は下流側端部材２０としては、新たなものを使用してもよいが、使用済み膜エレメントＵＥから回収したものを使用することも可能である。

（外装材を除去する工程）
本発明では、両側封止部１１を切除した後に、外装材１５を除去することが好ましい。これにより、両側封止部１１を切除した膜リーフＬ１を展開して、外周側封止部１２を切除することが容易になる。

外装材１５がＦＲＰを含む場合、ＦＲＰが巻回体Ｒの外周に直接形成されている場合と、他の部材が巻回体Ｒとの間に介在する場合がある。いずれの場合も、中心管５に沿った方向の１か所又は複数箇所において、ＦＲＰの切断を行なうことで、外装材１５の除去がより容易になる。他の部材が介在する場合、切断後の外装材１５の除去がより容易になる。

ＦＲＰが巻回体Ｒの外周に直接接着している場合、切削等によりＦＲＰを除去することができる。切削の際、巻回体Ｒの最外周に位置する外周側封止部１２が損傷する場合があるが、本発明では、後に外周側封止部１２が除去されるため、問題が生じにくい。

（ＣＯ_２排出量の削減効果）
本発明の膜エレメントの再生方法において、原材料の再利用によるＣＯ_２排出量の削減効果は１６％以上と見積もられる。算出の際の条件としては、透過側スペーサ、中心管、供給側スペーサーの再利用率を、それぞれ９０％、９０％、５０％とした。また、ＣＯ_２排出量の削減は、全て新品材料を使用した場合と再利用材料を使用した場合の原材料及び製造工程に係るものとして、算出を行なった。

（膜エレメントの再生方法の他の実施形態）
（１）先の実施形態では、両側封止部１１を切除する工程において、両側封止部１１、中心管５の両側端部、上流側端部材１０、及び下流側端部材２０が切除される例を示したが、図１０に示すように、中心管５の両側端部を残して、両側封止部１１、上流側端部材１０、及び下流側端部材２０を切除してもよい。つまり、中心管５を切断せずに端部を残したままとすることも可能である。

中心管５の両側端部を残して両側封止部１１を切除する場合、図１１Ａ～図１１Ｂに示すように、交換前の膜リーフＬ２の軸心方向Ａ１の長さに比べて、中心管５の長さがより長くなる。その場合、再生膜エレメントＲＥを得る工程の完了後、又はそれまでの工程において、中心管５の両側端部を切断することが可能である。その場合、再生膜エレメントＲＥの巻回体Ｒの軸心方向Ａ１の長さに、中心管５の長さを一致させるか、両者の長さをより近づけることが好ましい。

（膜モジュール）
図７Ａは、本発明の膜モジュールに使用される再生膜エレメントとインターコネクタの一例を示す断面図である。図７Ｂは、本発明の膜モジュールの要部の一例を示す断面図である。

本発明の膜モジュールは、図７Ａ～図７Ｂに示すように、膜エレメントとその膜エレメントを収容するベッセルＶとを含む膜モジュールであって、膜エレメントは、使用済み膜エレメントＵＥの一部を利用して製造された、分離膜１の軸心方向Ａ１の長さが短縮された再生膜エレメントＲＥであり、使用済み膜エレメントＵＥの収容本数より、１本以上多い再生膜エレメントＲＥを、ベッセルＶ内に収容したことを特徴とする。

本実施形態では、再生膜エレメントＲＥ同士が、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタ２１で接続されている例を示す。ここで、インターコネクタ２１には、中心管５の内周側に嵌合するインナー型と、中心管５の外周側に嵌合するアウター型が存在するが、本実施形態では、インナー型の例を示す。

ベッセルＶとしては、一般的な膜エレメントが収容可能なものが何れも使用することができる。ベッセルＶは、使用済み膜エレメントＵＥが収容されていたものと、同一でも異なるものであってもよい。

再生膜エレメントＲＥとしては、使用済み膜エレメントＵＥの一部を利用して製造された、分離膜１の軸心方向Ａ１の長さが短縮されたものであればよいが、本発明の膜エレメントの再生方法によって得られた再生膜エレメントＲＥが好ましい。本実施形態では、分離膜１の軸心方向Ａ１の長さと、中心管５の長さが同じ再生膜エレメントＲＥを使用する例を示す。

この例では、図７Ａ～図７Ｂに示すように、使用済み膜エレメントＵＥの中心管５が、インターコネクタ２１の嵌合部５ｂとして、拡径した内周部を有する場合、再生膜エレメントＲＥでは、嵌合部５ｂの長さがより短くなる。

また、再生膜エレメントＲＥとしては、上流側端部材１０や下流側端部材２０が一体的に設けられたものでもよく、分離膜１の軸心方向Ａ１の長さよりも中心管５の長さが大きいものであってもよい。但し、分離膜１と中心管５の長さが同じ再生膜エレメントＲＥを使用することにより、膜モジュールにおけるトータルの膜面積の低下を抑制し易くなる。

つまり、再生膜エレメントＲＥの１本あたりの有効膜面積は再生により低下するが、再生膜エレメントＲＥ同士が、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタ２１で接続されていることで、使用済み膜エレメントＵＥの収容本数より、１本以上多い再生膜エレメントＲＥをベッセルＶ内に収容することができ、再生膜エレメントＲＥの全体の有効膜面積を増加させることができる。

インターコネクタ２１は、図７Ａ～図７Ｂに示すように、本体部２２と流路形成部２３とシール保持部２４とを含む。本体部２２は、Ｏリング等のシール部材２５を保持する溝を有しており、本体部２２の両側が、再生膜エレメントＲＥの中心管５の内周側の嵌合部５ｂに挿入され、シール部材２５によりシール状態が保たれる。アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタ２１を用いる場合、アウター型とすることも可能であるが、構造を簡易化する観点から、インナー型のインターコネクタ２１であることが好ましい。

流路形成部２３は、供給液７等の流通を確保するための開口を有しており、放射状に設けられた複数の板などで形成される。シール保持部２４は環状に形成され、その外周には断面Ｕ字型などのシール部材２６を保持する溝を有している。つまり、インターコネクタ２１は、アンチテレスコープ機能と外周シール機能とを有している。

使用済み膜エレメントＵＥの収容本数より、１本以上多い再生膜エレメントＲＥを、ベッセルＶ内に収容するために、再生膜エレメントＲＥを製造する際に、再生膜エレメントＲＥの軸心方向Ａ１の長さ、即ち、同方向の分離膜１’の長さを調整してもよい。

例えば、使用済み膜エレメントＵＥの長さが４０ｉｎｃｈ＝１０１６ｍｍ、収容本数が６本である場合、再生膜エレメントＲＥの長さが３４ｉｎｃｈ＝８６４ｍｍであれば、同じベッセルＶ内に再生膜エレメントＲＥを７本収容することで、再生膜エレメントＲＥに交換する前後の全体の有効膜面積を維持することができる。

また、分離膜１の軸心方向Ａ１の長さが短縮された再生膜エレメントＲＥを製造する際に、前述のように、両側封止部１１と外周側封止部１２を切除する際の幅を、切除前の分離膜１の２方向の長さを基準として、いずれも切除前の８７％以上とすることにより、得られる再生膜エレメントＲＥの有効膜面積を、使用済み膜エレメントＵＥの有効膜面積の７６％以上（８７％×８７％＝７６％）とすることが可能となる。

従って、本発明の膜モジュールは、再生膜エレメントＲＥの有効膜面積が、使用済み膜エレメントＵＥの有効膜面積の７６％以上であることが好ましい。また、両側封止部１１又は外周側封止部１２を切除する際の幅をより小さくすることにより、再生膜エレメントＲＥの有効膜面積が、使用済み膜エレメントＵＥの有効膜面積の８０％以上とすることも可能である。

（膜モジュールの他の実施形態）
（１）本発明では、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタ２１を設ける代わりに、例えば図８Ａ～図８Ｂに示すように、再生膜エレメントＲＥにアンチテレスコープ機能を持たせて、中心管５同士を連結するための一般的な構造のインターコネクタ２１で、再生膜エレメントＲＥ同士が接続されていてもよい。その場合、インターコネクタ２１は、インナー型でもアウター型でもよい。

再生膜エレメントＲＥにアンチテレスコープ機能を持たせた構造としては、アンチテレスコープ材３０を中心管５の端部に接着等した構造などが挙げられる。その際、中心管５の長さは巻回体Ｒの長さと同じでもよいが、強度等を確保する観点から、例えば図８Ａ～図８Ｂに示すように、中心管５の長さを巻回体Ｒの長さより大きくしておき、延長した部分の外周にアンチテレスコープ材３０を接着等した構造が好ましい。

図示した例では、アンチテレスコープ材３０が環状部３２と流路形成部３３とシール保持部３４とを含む。環状部３２の内周面は、中心管５の端部に固着されており、流路形成部３３は、供給液７等の流通を確保するための開口を有しており、放射状に設けられた複数の板などで形成される。シール保持部３４は環状に形成され、その外周には断面Ｕ字型などのシール部材２６を保持する溝を有している。つまり、アンチテレスコープ材３０は、アンチテレスコープ機能と外周シール機能とを有している。

また、インターコネクタ２１は、本体部２２がＯリング等のシール部材２５を保持する溝を有しており、本体部２２の両側が、再生膜エレメントＲＥの中心管５の内周側の嵌合部５ｂに挿入され、シール部材２５によりシール状態が保たれる。

（２）本発明では、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタ２１を設ける代わりに、例えば図９Ａ～図９Ｂに示すように、アンチテレスコープ材３０とインターコネクタ２１とを別体とした構造でもよい。その場合、アンチテレスコープ材３０の中央開口部にインターコネクタが挿入された構造となるが、アンチテレスコープ材３０が下流側に移動するのを防止するための係止部２７をインターコネクタ２１に設けることが好ましい。

（３）本発明では、インターコネクタ２１で連結された複数の再生膜エレメントＲＥの全体が、ベッセルＶ内の所定の位置に収容・保持されるように、最も上流側の再生膜エレメントＲＥの上流側に、保持長さの調整機構を設けることが好ましい。

保持長さの調整機構としては、最も上流側に設けられるベッセルの専用アダプターに連結可能で、ベッセルＶの上流側端部に保持可能なアダプターが挙げられる。また、このようなアダプターと組み合わされ、ベッセルＶの上流側端部とアダプターの間隙に介在させ得るリング状等の部材、ベッセルＶの上流側端部に設けられ、アダプターを中央側に押圧するための調整ボルト等が挙げられる。

本発明の膜エレメントの再生方法によると、少なくとも中心管と透過側スペーサとを再利用できるため、使用済み膜エレメントに起因する廃棄物を削減できると共に、再生膜エレメントの製造で新規に投入するプラスチックの量が減るため、貴重な石油資源の節約になる。

本発明の膜モジュールによると、少なくとも中心管と透過側スペーサとを再利用した再生膜エレメントを、トータルの膜面積の低下を抑制しつつ使用することができる。

１ ：分離膜
１’ ：新たな分離膜
２ ：供給側スペーサ
２’ ：新たな供給側スペーサ
３ ：透過側スペーサ
５ ：中心管
１１ ：両側封止部
１２ ：外周側封止部
１５ ：外装材
２１ ：インターコネクタ
Ａ１ ：軸心方向
Ｃ１～Ｃ３：切断線
ＵＥ ：使用済み膜エレメント
ＲＥ ：再生膜エレメント
Ｒ ：巻回体
Ｌ ：膜リーフ
Ｖ ：ベッセル

Claims (6)

1. 使用済み膜エレメントの一部を利用して再生膜エレメントを製造する膜エレメントの再生方法であって、
   前記使用済み膜エレメントは、対向する分離膜の間に透過側スペーサが介在し、軸心方向の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部と外周側封止部とを有する複数の膜リーフと、前記膜リーフの間に介在する供給側スペーサと、前記膜リーフ及び前記供給側スペーサを巻回した有孔の中心管と、を備え、
   前記使用済み膜エレメントの少なくとも前記両側封止部を切除する工程と、
   切除後の膜リーフを展開して、その膜リーフの少なくとも外周側封止部を切除する工程と、
   展開・切除後の膜リーフの少なくとも前記分離膜を新たな分離膜に交換する工程と、
   交換後の膜リーフの軸心方向の両側端部と外周側端部とを封止した両側封止部と外周側封止部とを形成して再生膜エレメントを得る工程と、
   を含む膜エレメントの再生方法。
2. 前記新たな分離膜に交換する際に、前記供給側スペーサを洗浄により汚染物質を取り除いた再生供給側スペーサー、又は新たな供給側スペーサに交換する、請求項１記載の膜エレメントの再生方法。
3. 前記使用済み膜エレメントが外装材を有し、前記両側封止部を切除した後に、前記外装材を除去する、請求項１記載の膜エレメントの再生方法。
4. 前記使用済み膜エレメントの前記中心管は、切断により長さが調整された再生中心管、又は新たな中心管に交換される、請求項１記載の膜エレメントの再生方法。
5. 膜エレメントとその膜エレメントを収容するベッセルとを含む膜モジュールであって、
   前記膜エレメントは、使用済み膜エレメントの一部を利用して製造された、分離膜の軸心方向の長さが短縮された再生膜エレメントであり、
   前記使用済み膜エレメントの収容本数より、１本以上多い前記再生膜エレメントを、前記ベッセル内に収容した膜モジュール。
6. 前記再生膜エレメント同士が、アンチテレスコープ機能を有するインターコネクタで接続されているか、又は、アンチテレスコープ機能を有する前記再生膜エレメント同士が、インターコネクターで接続されている、請求項５に記載の膜モジュール。