JP3835686B2 - Reverse osmosis membrane element performance evaluation system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つのハウジング内に直列に配置された2個の逆浸透膜エレメント検体を、一の被検体液で同時にその性能を評価する逆浸透膜エレメントの性能評価装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から各種被処理水の脱塩(脱イオンも含む、以下脱塩および脱イオンを総称して脱塩という)等を目的として逆浸透膜モジュールが用いられている。例えば、半導体デバイスの様な電子部品部材類の洗浄には超純水が使用されるが、超純水を製造する工程には逆浸透膜モジュールが用いられることが多い。一般に当該モジュールに装着されている逆浸透膜エレメントは脱塩の目的で設置されるが、逆浸透膜は全有機体炭素(TOC)の除去能力も大きく、TOCが極力低減された水質が要求される前記電子部品部材類の洗浄工程に用いられる超純水の製造過程では、逆浸透膜モジュールの使用は不可欠といっても過言ではない。
【0003】
従来から用いられている逆浸透膜モジュールの構造例としては、図4および図5に示したごとく、透過水集水管80に袋状の逆浸透膜81をスパイラル状に巻きつけ、その上部を外装体82で被覆し、その両端はスパイラル状に巻きつけた逆浸透膜81がせり出すのを防止するために、数本の放射状のリブ83を有するテレスコープ止め84が取り付けられている。これらの透過水集水管80、逆浸透膜81、外装体82、テレスコープ止め84でひとつの逆浸透膜エレメント85を形成し、夫々の透過水集水管80をコネクタ(図示せず)で連通して、ハウジング86内に逆浸透膜エレメント85を複数個装填する。なお、逆浸透膜エレメント85の外周とハンジング86の内周の間に隙間87が形成されるが、この隙間87をブラインシール88で閉塞してある。なおハウジング86の一端には被処理水をハウジング内部に流入するための被処理水流入管(図示せず)、また他端には透過水集水管80に連通する処理水管(図示せず)および非透過水管(図示せず)が付設され、ハウジング86、その内部部品および配管(ノズル)等で逆浸透膜モジュール89が構成される。
【0004】
このような構造の逆浸透膜モジュール89で被処理水を処理する場合は、ハウジング86の一端からポンプを用いて被処理水を圧入するが、図4において矢線で示したように被処理水はテレスコープ止め84の各放射状のリブ83の間を通って最初の逆浸透膜エレメント85内に侵入し、一部の被処理液は逆浸透膜エレメント85の膜間を通り抜けて次の逆浸透膜エレメント85に達し、他部の被処理水は逆浸透膜81を透過して透過水となり当該透過水は透過水集水管80に集水される。このようにして逆浸透膜エレメント85に次々に被処理水が通り抜けて、逆浸透膜を透過しなかった被処理水は非透過水(濃縮水)としてハウジング86の他端から取出し、また逆浸透膜を透過した透過水は透過水集水管80を介してハウジング86外に取出す。
【0005】
このように、逆浸透膜モジュールによる脱塩は塩類を含む水を、ポンプを用いて逆浸透膜モジュールに圧入するだけで脱塩水が得られ、電気透析法や蒸発法と比較して装置が簡単であり、かつTOC成分である有機物も除去することができ良好な処理水が得られる。一方、逆浸透膜エレメントは、長期間使用されると、逆浸透膜が各種の無機物あるいは有機物により汚染を受けたりモジュール内の原水の接液部あるいは膜面に微生物が発生するなどして、差圧が上昇したり、透過水量が減少したり、さらには膜の劣化によりその脱塩率が低下するなどの性能低下を起こし、使用が困難となる。このような使用困難と判断された逆浸透膜エレメントはハウジング内から取出され、新品の逆浸透膜エレメントと交換され、取出された逆浸透膜エレメントは産業廃棄物として廃棄される。
【0006】
逆浸透膜エレメントを産業廃棄物として廃棄処分する場合、処分コストや処分場所の問題がある。この問題を解決するものとして、使用済み逆浸透膜モジュールを回生処理して再使用することが従来から提案されている。脱塩率が低下した逆浸透膜は、逆浸透膜の緻密層が化学的に酸化されてその分子構造が破壊されること等に起因するものであり、元の状態に復帰させることは困難であるが、膜が汚染を受けることにより差圧が上昇したり、透過水量が減少したりした逆浸透膜は、回生処理を施し再使用することができる。すなわち、膜の汚染が原因で性能低下した逆浸透膜モジュールに、酸、アルカリ、クエン酸のような洗浄力の高い有機性薬液を接触させ、ベッセル内や逆浸透膜エレメントの膜面あるいは膜内部に付着沈積した無機物、有機物、微生物スライム等からなる汚染物を脱離するものである。このような回生処理によって、差圧が上昇したりあるいは透過水量が低下した逆浸透膜はその性能を復帰させることができる。
【0007】
しかし、従来から提案されている使用済み逆浸透膜モジュールの回生処理は、水処理施設内の複数系列の逆浸透膜モジュールにおいて行われるものであり、回生処理に必要な薬液槽、配管、弁、ポンプ等を具備した回生処理設備の設置やその設置場所が必要であること、回生処理に用いる薬液の排液処理装置の設置が必要であること、回生処理装置の稼働率が極めて小さく回生処理設備の投資に見合う採算が取れない等の種々の問題を抱えている。そこで、近年、使用済み逆浸透膜エレメントの回生処理を個々の水処理施設内で行うのではなく、特定の専用の施設内で集中して実施することで、回生処理装置の稼働率を高め、回生処理した逆浸透膜エレメントは要望時には直ちに提供するような、使用済み逆浸透膜エレメントの回収、回生処理および回生処理品の供給にいたる総合的な利用技術の開発が検討されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような使用済み逆浸透膜エレメントの回生処理においては、回収された逆浸透膜エレメントの性能を予め調べ、その結果に応じた回生処理を行う必要がある。また、回生処理後においては、回生処理品の回生状態を把握するため、回生後の性能を調べる必要がある。しかし、従来、水処理施設内で使用されている逆浸透膜モジュールから回収された使用済み逆浸透膜エレメントを評価する逆浸透膜エレメントの性能評価装置は未だ提案されていない。また、新品の逆浸透膜エレメントは出荷の際、同様の性能評価が行われるものの、これに用いる性能評価装置は一つのハウジング内に一個の逆浸透膜エレメントを装填したモジュールであるか、あるいは該モジュールの複数個を並列に組付けたものであり、一つのハウジング内に二つの逆浸透膜エレメントを装填し、一つの被検体液で二つの逆浸透膜エレメントを同時に個別の評価が行えるものではない。この場合、一つのハウジングにおいて一つの逆浸透膜エレメント検体の性能評価しかできず、性能評価試験の効率が悪いという問題がある。また、逆浸透膜エレメント検体の性能評価は、水処理施設内で使用される組付け形態と同様の構成で実施するため、例えば図4に示すようにハウジング内に検体である逆浸透膜エレメントを2個装填して逆浸透膜モジュールを構成し、被処理水の代わりに被検体液を供給する形態が考えられる。しかし、この場合、二つの逆浸透膜エレメントの透過水集水管が共通しているため、一の被検体液を圧入して得られる透過水は二つの逆浸透膜エレメントの各透過水の混合水であり、二つの逆浸透膜エレメントの個別の評価を行うことはできない。
【0009】
従って、本発明の目的は、一つのハウジング内に直列に配置された2個の逆浸透膜エレメント検体を、一の被検体液で同時にその性能を個別に評価する効率の高い逆浸透膜エレメントの性能評価装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明(1)は、一端側に被検体液管と接続する被検体液流入口及び第1透過水管と接続する第1透過水流出口を有し、他端側に非透過水管と接続する非透過水流出口及び第2透過水管と接続する第2透過水流出口を有するハウジングと、該ハウジングに装填され一端の開口が前記第1透過水流出口に接続する第1透過水集水管を有する第1逆浸透膜エレメント検体と、該ハウジングに装填されかつ該第1逆浸透膜エレメント検体と直列に配置され一端の開口が前記第2透過水流出口に接続する第2透過水集水管を有する第2逆浸透膜エレメント検体とからなり、該第1透過水集水管の他端の開口と該第2透過水集水管の他端の開口は共に封止手段で封止され、一の検体液で二つの逆浸透膜エレメント検体を同時に性能評価する逆浸透膜エレメントの性能評価装置を提供するものである。また、本発明(2)は、前記封止手段が、該第1透過水集水管と該第2透過水集水管を該両集水管内を流れる透過水の互いの流通を遮断する遮蔽部を備える結合手段で結合したものであるか、あるいは該第1透過水集水管及び該第2透過水集水管の他端の両開口を各々エンドキャップで封止したものである前記逆浸透膜エレメントの性能評価装置を提供するものである。また、本発明(3)は、前記ハウジングの中央部に、該第1逆浸透膜エレメント検体の非透過水が流出する中間非透過水流出口を設けた前記逆浸透膜エレメントの性能評価装置を提供するものである。また、本発明(4)は、前記第1逆浸透膜エレメント検体及び前記第2逆浸透膜エレメント検体は、共に使用済み逆浸透膜エレメントである前記逆浸透膜エレメントの性能評価装置を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における逆浸透膜エレメントの性能評価装置を図1及び図2を参照して説明する。図1は本実施の形態例における逆浸透膜エレメントの性能評価装置の構造を示す縦断面図、図2はハウジングの端板と逆浸透膜エレメントの透過水集水管との接合状態の一例を示す図である。図1において、逆浸透膜エレメントの性能評価装置10は、ハウジング16内に二つの逆浸透膜エレメント検体15a、15bを直列配置に装填し、二つの透過水集水管19a、19bを透過水の流通が遮断されるように封止手段30で結合し、ハウジング16に一の被検体液を圧入することで、第1逆浸透膜エレメント検体15aから第1透過水を、第2逆浸透膜エレメント検体15bから第2透過水をそれぞれ別個に得るように構成したものである。
【0012】
すなわち、逆浸透膜エレメントの性能評価装置10は、一端側に被検体液管(不図示)と接続する被検体液流入口21及び第1透過水管22と接続する第1透過水流出口23を有し、他端側に非透過水管(不図示)と接続する非透過水流出口24及び第2透過水管25と接続する第2透過水流出口26を有するハウジング16と、ハウジング16に装填され一端の開口31aが第1透過水流出口23とアダプター27により接続する第1透過水集水管19aを有する第1逆浸透膜エレメント検体15aと、ハウジング16に装填されかつ第1逆浸透膜エレメント検体15aと直列に配置され一端の開口32aが第2透過水流出口26とアダプター28により接続する第2透過水集水管19bを有する第2逆浸透膜エレメント検体15bとから構成され、第1透過水集水管19aの他端の開口31bと第2透過水集水管19bの他端の開口32bは共に封止手段30で封止され、一の被検体液で二つの逆浸透膜エレメント検体15a、15bを同時に評価するものである。また、ハウジング16の中央部には、必要に応じて設置される第1逆浸透膜エレメント検体15aの非透過水が流出する中間非透過水流出口33が設けられている。なお、図1及び図2に示すように、ハウジング16の一端側及び他端側の両側部材は、通常、本体の円筒部材とは別部材からなる端板20であり、一端側の端板20は第1透過水流出口23、被検体液流入口21となる貫通孔を有している。端板20に形成される第1透過水流出口23と逆浸透膜エレメントの透過水集水管との接合は、外周面のOリング溝にOリング273を嵌合させた小径部271と、内周面のOリング溝にOリング274を嵌合させた大径部272とからなるアダプター27を使用して行う。アダプター27の小径部271の外径は第1透過水流出口23の内径よりやや小さめ、アダプター27の大径部272の内径は逆浸透膜エレメントの第1透過水集水管19aの外径よりやや大きめに形成され、第1透過水流出口23とアダプター27の小径部271の嵌合、及び第1透過水集水管19aの先端部191aとアダプター27の大径部272との嵌合はOリングにより確実に固定される。
【0013】
封止手段30としては、第1透過水集水管の他端の開口31bと第2透過水集水管の他端の開口32bを封止するものであれば、特に制限されず、例えば本例のように第1透過水集水管19aと第2透過水集水管19bを該両集水管内を流れる透過水の互いの流通を遮断する遮蔽部35を備える結合手段34で結合したものであるか、あるいは第1透過水集水管19a及び第2透過水集水管19bの他端の両開口を各々エンドキャップで封止したもの等が挙げられる。本例の結合手段34は遮蔽部35を内壁とする円筒体で、遮蔽部35で区画される左右両側の内周面には図では省略するOリング溝に嵌合するOリングが配設され、第1透過水集水管19a及び第2透過水集水管19bと結合手段34の結合は、円筒体の両側の開口から第1透過水集水管19aの他端31bと第2透過水集水管19bの他端32bをOリングの摩擦に抗して中に圧入することで行われる。
【0014】
また、封止手段30において、両集水管の他端31b、32bの両開口を各々エンドキャップで封止する場合、封止後のエンドキャップの端部同士を当接又は当接に近い状態まで近接させ、被検体液のハウジング16内への圧入に伴う、第1逆浸透膜エレメント15aの移動を防止するようにする。また、封止手段30の他の例としては、例えば遮蔽部を金属製又は樹脂製のシート板とし、これをフランジ部を有する1対の接合部材で挟み、ネジ類で固定する方法を採ることもできる。この場合、該接合部材と両集水管の他端31b、32bとの結合は、本例と同様、Oリングによる方法を用いることができる。このように、本発明における封止手段30は、エンドキャップのような分断型、本例である内壁を有する円筒体のような一体型及びシート板をフランジで挟む接続型などいずれの形態であってもよい。
【0015】
本発明の性能評価装置10で用いる第1逆浸透膜エレメント検体15a及び第2逆浸透膜エレメント検体15bとしては、特に制限されないが、例えば、半導体デバイスの様な電子部品部材類の洗浄用超純水を製造する工程で使用された逆浸透膜モジュールの逆浸透膜エレメントであって、該使用済みとなった逆浸透膜エレメントの回収、回生処理及び回生処理済み品の供給に至る一連の過程で必要となる性能評価試験における評価対象物である。具体的には、第1逆浸透膜エレメント検体15a及び第2逆浸透膜エレメント検体15bは、使用済みとなって回収された逆浸透膜エレメント又は回生処理後の逆浸透膜エレメントである。使用済みとなって回収された逆浸透膜エレメントの性能評価は回収された逆浸透膜エレメントの性能を予め調べ、その結果に応じて回生処理条件等を定めるために行うものであり、また、回生処理後の逆浸透膜エレメントの性能評価は、回生処理済み品の回生状態を把握し、新たな供給先を決定するために行うものである。
【0016】
使用済みとは、逆浸透膜エレメントが長期間使用され、逆浸透膜が各種の無機物あるいは有機物により汚染を受けたりモジュール内の原水の接液部あるいは膜面に微生物が発生するなどして、差圧が上昇したり、透過水量が減少したり、さらには膜の劣化によりその脱塩率が多少低下するなどの性能低下を起こし、使用が困難となったものであるか、あるいは、予め定めた所定期間が経過したもの、あるいは、処理水累積量が規定値に達し、数ヶ月後には性能低下が予想されるため、安全を見越してモジュール内から取出されたものである。また、第1逆浸透膜エレメント検体15aと第2逆浸透膜エレメント検体15bは、使用履歴が同じものであっても、異なったものであってもよい。
【0017】
第1逆浸透膜エレメント検体15a及び第2逆浸透膜エレメント検体15bは、本例では使用済みのスパイラル式逆浸透膜エレメントを回収したものであるため、逆浸透膜エレメントの構造は図4および図5に示されるものと同じである。すなわち、図1の第1逆浸透膜エレメント検体15aでは第1透過水集水管19aに袋状の逆浸透膜11aをスパイラル状に巻きつけ、その上部を外装体12で被覆し、スパイラル状に巻きつけた逆浸透膜11aがせり出すのを防止するために、数本の放射状のリブ13を有するテレスコープ止め14を両端に取り付けてある。これらの第1透過水集水管19a、逆浸透膜11a、外装体12、テレスコープ止め14でひとつの逆浸透膜エレメントを形成する。第2逆浸透膜エレメント検体15bは、第1逆浸透膜エレメント15aと同様の構造であるのでその説明を省略する。なお、ハウジング16に二つの逆浸透膜エレメントを装填した際、第1及び第2の逆浸透膜エレメント15a、15bの外周とハンジング16の内周の間に隙間17が形成されるが、この隙間17をブラインシール18で閉塞してある。
【0018】
本例の逆浸透膜エレメントの性能評価装置10の組付けは、ハウジング16の一端から順次、各部材を挿入する方法で行われる。挿入方向はブラインシール18が閉じる方向であり、本例では図1中、ハウジング16の左端の開口から右方向へ各部材を挿入する。すなわち、右側の端板20及びアダプター28を組付けたハウジング16に、予め封止手段30を取付けた第2逆浸透膜エレメント検体15bを挿入し、アダプター28へ圧入することでOリングによって固定する。次いで、第1逆浸透膜エレメント15aを挿入し、集水管の端部を封止手段30へ圧入することで固定する。次いで、端板20に予め組付けたアダプター27に第1透過水集水管の他端191aを圧入し、更に端板20をハウジング16に固定することで組付けを完了する(図2参照)。
【0019】
本発明の逆浸透エレメントの性能評価装置10の各流入口及び流出口に接続される被検体液管、第1透過水管、第2透過水管、非透過水管及び中間非透過水を通す中間非透過水管の各配管には、流量計、圧力計、導電率計及びTOC計の少なくともひとつを設置することが、これを用いた計測系を自動化でき、性能評価の迅速化が図れる点で好適である。なお、当該計器類が全くなくとも、前記配管又は該配管から分岐した分岐管から流出する液又は水をサンプリングして当該水質を評価することもできる。
【0020】
本発明の逆浸透膜エレメントの性能評価装置10を用いて行う、逆浸透膜エレメントの性能評価項目としては、塩類排除性能や有機物排除性能等の排除性能、所定の測定条件下における透過水量を測定する造水性能及び被検体液供給圧力と非透過水(濃縮水)圧力との差圧であるエレメント差圧が挙げられる。
【0021】
塩類排除性能は、いわゆる脱塩性能、脱塩率及び塩類排除率であり、塩化ナトリウム溶液等の塩類溶液を被検体液とし、該被検体液中の塩類の排除性能を測定するものである。測定方法としては、例えば、被検体液中の電気導電率と透過水の電気導電率の比を測定する方法、1−(透過水の電気導電率÷被検体液の電気導電率)から塩類排除率を測定する方法、及び次式(1)から塩類排除率を測定する方法が挙げられる。
【0022】
有機物排除性能は、回収された逆浸透膜エレメントが非常にきれいな場合、逆浸透膜を塩類溶液で汚染させたくない場合等で用いられる評価項目である。測定方法としては、上記塩類排除性能で記載された測定方法において、塩類を有機物に代えて適用すればよい。被検体液として用いられる有機物溶液としては、イソプロピルアルコール溶液、グルコース、ショ糖及びラフィノース等の糖類溶液が挙げられる。有機物濃度はTOC計で測定される。
【0023】
造水性能は、所定の測定条件下における透過水の流量を測定し、新品時の流量と比較する。逆浸透膜の表面が汚染されると、水が透過するときの抵抗が増大して透過水量が減少する。新品エレメントの当該数値は、対象となる回収エレメントと同じ型式の新品エレメントの性能値あるいはカタログ値等が使用できる。
【0024】
エレメント差圧は、被検体液通水時の流路差圧であり、具体的には被検体液供給圧力と非透過水(濃縮水)圧力との差圧である。被処理水や濃縮水が流れる流路が閉塞するとエレメント差圧が上昇する。
【0025】
本発明の性能評価装置10を用いて性能評価を行う場合、被検体液の供給圧力及び塩類濃度等は検体である逆浸透膜エレメントの圧力タイプにより決定される。すなわち、運転圧力5.5MPaの高圧膜型の逆浸透膜エレメントでは、塩化ナトリウム濃度が3%の被検体液が用いられ、運転圧力2〜4MPaの中圧膜型の逆浸透膜エレメント、運転圧力1〜2MPaの低圧型逆浸透膜エレメント及び運転圧力0.5〜1MPaの超低圧膜型逆浸透膜エレメントでは、塩化ナトリウム濃度が500〜2,000mg/Lの被検体液が用いられる。なお、濃縮水流量は、8インチエレメントの場合80リットル/分、4インチエレメントの場合20リットル/分が採用される。
【0026】
次に、本例の逆浸透膜エレメントの性能評価装置10を用いて、逆浸透膜エレメント検体の性能を評価する方法の一例を図1及び図3を参照して説明する。図3の性能評価装置10は、図1の逆浸透膜エレメントの性能評価装置10の各流入口及び流出口に被検体液管51、第1透過水管22、第2透過水管25、非透過水管53及び中間非透過水を通す中間非透過水管55の各配管を接続したものであり、これらの配管には、流量計41、圧力計42、導電率計43及びTOC計44がそれぞれ設置されている。図3中、測定圧力を定める、ポンプ、ニードル弁及び切り換え弁等は省略されている。
【0027】
図1及び図3において、先ずハウジング16に接続された被検体液管51からポンプ(不図示)を用いて被検体液を圧入する。図中、矢線で示すように被検体液はテレスコープ止め14の各放射状のリブ13の間を通って第1逆浸透膜エレメント検体15a内に侵入し、一部の被検体液は第1逆浸透膜エレメント検体15aの膜間を通り抜けて次の第2逆浸透膜エレメント検体15bに達し、他部の被検体液は第1逆浸透膜11aを透過して透過水となり当該透過水は第1透過水集水管19aに集水され、第1透過水として第1透過水管22から流出する。次いで、第2逆浸透膜エレメント検体15bに達した被検体液は当該膜間を通り抜けて、逆浸透膜を透過しなかった被検体液は非透過水(濃縮水)としてハウジング16に接続された非透過水管53に流出する。また、第2逆浸透膜エレメント検体15bの第2逆浸透膜11bを透過した透過水は第2透過水集水管19bを介して第2透過水管25からハウジング16の外に流出する。一方、第1逆浸透膜エレメント検体15aの膜間を通り抜け、第2逆浸透膜エレメント検体15bに到達していない中間非透過水は、第2逆浸透膜エレメント検体15bの被検体液であり、中間非透過水管55へ流出する。
【0028】
図3によれば、第1逆浸透膜エレメント検体15aの第1透過水集水管19aと第2逆浸透膜エレメント検体15bの第2透過水集水管19bとは、封止手段30でこの両集水管を流れる透過水の流通が遮断されているため、第1透過水管22から得られる第1透過水は第2透過水集水管19bに集められた第2透過水の影響を受けることがなく、第2透過水は第1透過水集水管19aに集められた第1透過水の影響を受けることがない。このため、例えば第1逆浸透膜エレメント検体15aの塩類排除性能又は有機物排除性能は、被検体液の電気導電率又はTOCと、第1透過水の電気導電率又はTOCを測定することにより求められ、これと同時に、第2逆浸透膜エレメント検体15bの塩類排除性能又は有機物排除性能は、中間非透過水の電気導電率又はTOCと、第2透過水の電気導電率又はTOCを測定することにより求められる。また、例えば第1逆浸透膜エレメント検体15aの造水性能は、所定の測定条件下、第1透過水の流量を測定することにより求められ、これと同時に第2逆浸透膜エレメント検体15bの造水性能は、所定の測定条件下、第2透過水の流量を測定することにより求められる。また、例えば第1逆浸透膜エレメント検体15aのエレメント差圧は、被検体液の供給圧力と中間非透過水の圧力を測定することにより求められ、これと同時に第2逆浸透膜エレメント検体15bのエレメント差圧は、中間非透過水の供給圧力と非透過水の圧力を測定することにより求められる。なお、中間非透過水流出口33を設けない場合、例えば被検体液の流量から第1透過水量を差し引いた値を中間非透過水の流量とし、この計算値を測定の基準値として用いればよい。
【0029】
このような手法により性能が評価された逆浸透膜エレメントは、回生処理前の性能評価の場合、例えば前述したと同じ装置を用いてハウジング内に純水を流入して充分に洗浄され、次いで汚染の程度に応じて決定された条件で回生処理が行なわれる。また、回生処理後の性能評価の場合、純水洗浄後は、その性能評価の値に基づいて回生処理済みエレメントをどのような再使用先に用いるか決定される。
【0030】
本発明の逆浸透膜エレメントの性能評価装置は、これを二つ以上用いて並列に配設し、一つの被検体液で四つ以上の逆浸透膜エレメント検体を同時に評価するようにしてもよい。また、当該性能評価装置は、前述したように回生処理装置としても使用できるため、例えば切り換え弁の操作により、ハウジングと被検体液管の接続をハウジングと純水供給管又は薬液供給管との接続にすれば、逆浸透膜エレメントの性能評価装置兼回生装置とすることができる。
【0031】
このように、本発明の逆浸透膜エレメントの性能評価装置10によれば、ひとつのハウジング内に直列に2個の逆浸透膜エレメント検体を配置しているにもかかわらず、互いの透過水集水管を共通とせず独立にしたため、一の被検体液で同時にその個々の性能を別個に評価することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、ひとつのハウジング内に直列に配置された2個の逆浸透膜エレメント検体を、一の被検体液で同時にその性能を個別に評価することができる。このため、逆浸透膜エレメントの性能評価に要する時間を短縮することができる。また、例えば水処理施設内で使用されている逆浸透膜モジュールから回収された使用済み逆浸透膜エレメントを効率よく評価できるため、使用済み逆浸透膜エレメントの回収後の工程である回生処理及び回生処理品の供給等を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における逆浸透膜モジュールの性能評価装置の構造を示す縦断面図である。
【図2】ハウジングの端板と逆浸透膜エレメントの透過水集水管との接合状態の一例を示す図である。
【図3】図1の性能評価装置を用いた性能評価方法を説明する図である。
【図4】従来の逆浸透膜モジュールの構造を示す一部を欠いた縦断面図である。
【図5】図3のA−A線における縦断面図である。
【符号の説明】
10 逆浸透膜エレメントの性能評価装置
11a、11b、81 逆浸透膜
14、84 テレスコープ止め
15a 第1逆浸透膜エレメント検体
15b 第2逆浸透膜エレメント検体
16、86 ハウジング
18、88 ブラインシール
19a 第1透過水集水管
19b 第2透過水集水管
20 端板
21 被検体液流入口
22 第1透過水管
23 第1透過水流出口
24 非透過水流出口
25 第2透過水管
26 第2透過水流出口
30 封止手段
41 流量計
42 圧力計
43 導電率計
44 TOC計
51 被検体液管
53 非透過水管
55 中間非透過水管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reverse osmosis membrane element performance evaluation apparatus for evaluating the performance of two reverse osmosis membrane element specimens arranged in series in one housing at the same time with one analyte liquid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, reverse osmosis membrane modules have been used for the purpose of desalting various types of water to be treated (including deionization, hereinafter referred to as demineralization and deionization collectively). For example, ultrapure water is used for cleaning electronic component members such as semiconductor devices, but a reverse osmosis membrane module is often used in a process for producing ultrapure water. In general, the reverse osmosis membrane element mounted on the module is installed for the purpose of desalination, but the reverse osmosis membrane has a large ability to remove all organic carbon (TOC), and water quality with TOC reduced as much as possible is required. It is no exaggeration to say that the use of a reverse osmosis membrane module is indispensable in the production process of ultrapure water used in the cleaning process of the electronic component members.
[0003]
As an example of the structure of a reverse osmosis membrane module used conventionally, as shown in FIGS. 4 and 5, a bag-like
[0004]
When the water to be treated is treated with the reverse
[0005]
In this way, desalination using reverse osmosis membrane modules provides salt water just by press-fitting salt-containing water into the reverse osmosis membrane module using a pump, and the device is simpler than electrodialysis or evaporation. In addition, an organic substance that is a TOC component can also be removed, and good treated water can be obtained. On the other hand, when a reverse osmosis membrane element is used for a long period of time, the reverse osmosis membrane is contaminated with various inorganic substances or organic substances, or microorganisms are generated at the wetted part of the raw water in the module or the membrane surface. It becomes difficult to use due to a decrease in performance such as an increase in pressure, a decrease in the amount of permeated water, and a decrease in the desalination rate due to deterioration of the membrane. The reverse osmosis membrane element determined to be difficult to use is taken out from the housing, replaced with a new reverse osmosis membrane element, and the taken out reverse osmosis membrane element is discarded as industrial waste.
[0006]
When the reverse osmosis membrane element is disposed of as industrial waste, there are problems of disposal cost and disposal location. In order to solve this problem, it has been conventionally proposed to regenerate and reuse a used reverse osmosis membrane module. A reverse osmosis membrane with a reduced desalination rate is due to the fact that the dense layer of the reverse osmosis membrane is chemically oxidized and its molecular structure is destroyed, and it is difficult to restore it to its original state. However, a reverse osmosis membrane whose differential pressure has increased or the amount of permeated water has decreased due to contamination of the membrane can be subjected to regeneration treatment and reused. That is, a reverse osmosis membrane module whose performance has deteriorated due to membrane contamination is brought into contact with an organic chemical solution having a high detergency such as acid, alkali or citric acid, and the membrane surface of the vessel or the reverse osmosis membrane element or inside the membrane It removes contaminants composed of inorganic substances, organic substances, microbial slime, etc. deposited and deposited on. By such regenerative treatment, the reverse osmosis membrane in which the differential pressure increases or the permeated water amount decreases can restore its performance.
[0007]
However, the regenerative treatment of used reverse osmosis membrane modules that has been conventionally proposed is performed in a plurality of series of reverse osmosis membrane modules in a water treatment facility, and chemical tanks, pipes, valves, It is necessary to install a regenerative treatment facility equipped with a pump, etc., its installation location, the need to install a drainage treatment device for chemicals used for regenerative treatment, and the regenerative treatment facility with a very low operation rate of the regenerative treatment device There are various problems such as not being able to make a profit for the investment. Therefore, in recent years, the regenerative treatment of used reverse osmosis membrane elements is not performed in individual water treatment facilities, but concentrated in specific dedicated facilities, increasing the operation rate of regenerative treatment equipment, Development of a comprehensive application technology for collecting used reverse osmosis membrane elements, regenerating treatment, and supplying regeneratively treated products, which are immediately provided upon request, is provided.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the regeneration treatment of such a used reverse osmosis membrane element, it is necessary to examine the performance of the collected reverse osmosis membrane element in advance and perform the regeneration treatment according to the result. In addition, after the regenerative process, it is necessary to examine the performance after the regenerative process in order to grasp the regenerative state of the regenerative processed product. However, a reverse osmosis membrane element performance evaluation apparatus for evaluating a used reverse osmosis membrane element collected from a reverse osmosis membrane module used in a water treatment facility has not been proposed yet. In addition, although a new reverse osmosis membrane element is subjected to the same performance evaluation at the time of shipment, the performance evaluation apparatus used for this is a module in which one reverse osmosis membrane element is loaded in one housing, or the Multiple modules are assembled in parallel, and two reverse osmosis membrane elements are loaded in one housing, and two reverse osmosis membrane elements can be individually evaluated simultaneously with one analyte liquid. Absent. In this case, there is a problem that only the performance evaluation of one reverse osmosis membrane element specimen can be performed in one housing, and the efficiency of the performance evaluation test is poor. In addition, since the performance evaluation of the reverse osmosis membrane element specimen is performed with the same configuration as the assembly form used in the water treatment facility, for example, as shown in FIG. 4, the reverse osmosis membrane element as a specimen is placed in the housing. A configuration is possible in which two are loaded to form a reverse osmosis membrane module and the specimen liquid is supplied instead of the water to be treated. However, in this case, since the permeate water collecting pipes of the two reverse osmosis membrane elements are common, the permeate obtained by press-fitting one analyte liquid is a mixed water of each permeate of the two reverse osmosis membrane elements. Thus, it is not possible to perform separate evaluation of the two reverse osmosis membrane elements.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly efficient reverse osmosis membrane element that evaluates the performance of two reverse osmosis membrane element specimens arranged in series in one housing at the same time with one analyte liquid. A performance evaluation apparatus is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention (1) has an analyte liquid inlet connected to the analyte liquid pipe on one end side and a first permeate outlet connected to the first permeate pipe, on the other end side. A housing having a non-permeate water outlet connected to the non-permeate water pipe and a second permeate water outlet connected to the second permeate pipe, and a first permeate loaded in the housing and having an opening at one end connected to the first permeate water outlet A first reverse osmosis membrane element specimen having a water collection pipe, and a second permeated water collection loaded in the housing and arranged in series with the first reverse osmosis membrane element specimen and having an opening at one end connected to the second permeate outlet. A second reverse osmosis membrane element specimen having a water pipe, and the opening at the other end of the first permeated water collecting pipe and the opening at the other end of the second permeated water collecting pipe are both sealed by a sealing means. Of two reverse osmosis membrane element samples simultaneously There is provided a performance evaluation apparatus of the reverse osmosis membrane element that ability evaluation. Further, in the present invention (2), the sealing means includes a shielding portion for blocking the flow of the permeated water flowing through the first and second permeated water collecting pipes from each other. The reverse osmosis membrane element that is coupled by a coupling means provided, or that is formed by sealing both ends of the other ends of the first permeated water collecting pipe and the second permeated water collecting pipe with end caps, respectively. A performance evaluation apparatus is provided. Further, the present invention (3) provides the performance evaluation apparatus for the reverse osmosis membrane element, wherein an intermediate non-permeate water outlet through which the non-permeate water of the first reverse osmosis membrane element specimen flows out is provided at the center of the housing. To do. Moreover, this invention (4) provides the performance evaluation apparatus of the said reverse osmosis membrane element whose said 1st reverse osmosis membrane element specimen and the said 2nd reverse osmosis membrane element specimen are both used reverse osmosis membrane elements. It is.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A device for evaluating the performance of a reverse osmosis membrane element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a reverse osmosis membrane element performance evaluation apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 shows an example of a joining state between an end plate of a housing and a permeate water collecting pipe of a reverse osmosis membrane element. FIG. In FIG. 1, a reverse osmosis membrane element
[0012]
That is, the reverse osmosis membrane element
[0013]
The sealing means 30 is not particularly limited as long as it seals the
[0014]
Further, in the sealing means 30, when both ends of the other ends 31b and 32b of both water collecting pipes are sealed with end caps, the end portions of the end caps after sealing are brought into contact or close to contact. The first reverse
[0015]
The first reverse osmosis
[0016]
Used means that the reverse osmosis membrane element is used for a long period of time, the reverse osmosis membrane is contaminated with various inorganic or organic substances, or microorganisms are generated on the wetted part or membrane surface of the raw water in the module. The pressure has increased, the amount of permeated water has decreased, or the membrane has deteriorated, resulting in a decrease in performance such as a slight decrease in its desalination rate. It has been taken out of the module in anticipation of safety because the predetermined period has passed or the accumulated amount of treated water has reached the specified value and performance degradation is expected after several months. Further, the first reverse osmosis
[0017]
Since the first reverse osmosis
[0018]
The assembly of the reverse osmosis membrane element
[0019]
The non-permeation through which the analyte liquid pipe, the first permeate pipe, the second permeate pipe, the non-permeate pipe and the intermediate non-permeate water are connected to each inlet and outlet of the reverse osmosis element
[0020]
As the performance evaluation items of the reverse osmosis membrane element performed using the reverse osmosis membrane element
[0021]
The salt rejection performance is a so-called desalting performance, a desalination rate, and a salt rejection rate. A salt solution such as a sodium chloride solution is used as a sample liquid, and the salt rejection performance in the sample liquid is measured. As a measuring method, for example, a method of measuring the ratio of the electric conductivity in the sample liquid to the electric conductivity of the permeated water, 1- (the electric conductivity of the permeated water divided by the electric conductivity of the sample liquid), salts are excluded. The method of measuring a rate and the method of measuring a salt exclusion rate from following Formula (1) are mentioned.
[0022]
Organic matter removal performance is reverse osmosis when the recovered reverse osmosis membrane element is very clean Membrane This is an evaluation item used when it is not desired to contaminate with a salt solution. As a measurement method, in the measurement method described in the salt exclusion performance, salts may be applied instead of organic substances. Examples of the organic solution used as the analyte liquid include isopropyl alcohol solutions, saccharide solutions such as glucose, sucrose, and raffinose. The organic matter concentration is measured with a TOC meter.
[0023]
The fresh water generation performance is measured by measuring the flow rate of permeated water under a predetermined measurement condition and comparing it with the flow rate at the time of a new product. When the surface of the reverse osmosis membrane is contaminated, the resistance when water permeates increases and the amount of permeated water decreases. As the value of the new element, the performance value or catalog value of the new element of the same type as the target collection element can be used.
[0024]
The element differential pressure is a flow path differential pressure when water flows through the analyte liquid, and specifically, a differential pressure between the analyte liquid supply pressure and the non-permeate water (concentrated water) pressure. When the flow path through which the water to be treated and concentrated water flows is blocked, the element differential pressure increases.
[0025]
When performing performance evaluation using the
[0026]
Next, an example of a method for evaluating the performance of a reverse osmosis membrane element specimen using the reverse osmosis membrane element
[0027]
In FIG. 1 and FIG. 3, first, a sample liquid is press-fitted from a
[0028]
According to FIG. 3, the first permeated
[0029]
The reverse osmosis membrane element whose performance has been evaluated by such a method is sufficiently cleaned by flowing pure water into the housing using the same apparatus as described above, for example, in the case of performance evaluation before regenerative treatment, and then contaminated. Regenerative processing is performed under conditions determined in accordance with the degree of. In the case of performance evaluation after regenerative processing, after reusing pure water, the reusable element to be used is determined as a reuse destination based on the performance evaluation value.
[0030]
The performance evaluation apparatus for reverse osmosis membrane element of the present invention may be arranged in parallel by using two or more of them, and simultaneously evaluate four or more reverse osmosis membrane element samples with one analyte liquid. . Since the performance evaluation apparatus can also be used as a regenerative processing apparatus as described above, the connection between the housing and the sample liquid pipe is connected between the housing and the pure water supply pipe or the chemical liquid supply pipe by, for example, operating the switching valve. If it makes it, it can be set as the performance evaluation apparatus and regeneration apparatus of a reverse osmosis membrane element.
[0031]
Thus, according to the reverse osmosis membrane element
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, the performance of two reverse osmosis membrane element specimens arranged in series in one housing can be evaluated individually with one specimen liquid at the same time. For this reason, the time required for the performance evaluation of the reverse osmosis membrane element can be shortened. Further, for example, since a used reverse osmosis membrane element recovered from a reverse osmosis membrane module used in a water treatment facility can be efficiently evaluated, regeneration processing and regeneration that are steps after the collection of the used reverse osmosis membrane element are performed. It is possible to quickly supply processed products.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a performance evaluation apparatus for a reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a joined state between an end plate of a housing and a permeate water collecting pipe of a reverse osmosis membrane element.
FIG. 3 is a diagram for explaining a performance evaluation method using the performance evaluation apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a structure of a conventional reverse osmosis membrane module with a part thereof omitted.
5 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
10 Performance evaluation device for reverse osmosis membrane element
11a, 11b, 81 Reverse osmosis membrane
14,84 Telescope stop
15a First reverse osmosis membrane element specimen
15b Second reverse osmosis membrane element specimen
16, 86 housing
18, 88 brine seal
19a First permeate water collecting pipe
19b Second permeate water collecting pipe
20 End plate
21 Sample fluid inlet
22 First permeate pipe
23 First permeate outlet
24 Non-permeate outlet
25 Second permeate pipe
26 Second permeate outlet
30 Sealing means
41 Flow meter
42 Pressure gauge
43 Conductivity meter
44 TOC meter
51 Sample liquid tube
53 Non-permeate water pipe
55 Middle non-permeate water pipe
Claims (4)
該ハウジングに装填され一端の開口が前記第1透過水流出口に接続する第1透過水集水管を有する第1逆浸透膜エレメント検体と、該ハウジングに装填されかつ該第1逆浸透膜エレメント検体と直列に配置され一端の開口が前記第2透過水流出口に接続する第2透過水集水管を有する第2逆浸透膜エレメント検体とからなり、該第1透過水集水管の他端の開口と該第2透過水集水管の他端の開口は共に封止手段で封止され、一の被検体液で二つの逆浸透膜エレメント検体を同時に性能評価することを特徴とする逆浸透膜エレメントの性能評価装置。The first permeated water outlet connected to the analyte liquid inlet and the first permeated water pipe connected to the analyte liquid pipe on one end side, and the non-permeated water outlet and the second permeated water connected to the non-permeated water pipe on the other end side. A housing having a second permeate outlet connected to the water pipe;
A first reverse osmosis membrane element specimen having a first permeate water collecting pipe loaded in the housing and having an opening at one end connected to the first permeate outlet, and the first reverse osmosis membrane element specimen loaded in the housing; A second reverse osmosis membrane element specimen having a second permeate water collecting pipe arranged in series and having an opening at one end connected to the second permeate outlet, the opening at the other end of the first permeate water collecting pipe and the The performance of the reverse osmosis membrane element is characterized in that the opening at the other end of the second permeated water collecting pipe is sealed with a sealing means, and the performance of two reverse osmosis membrane element specimens is simultaneously evaluated with one specimen liquid. Evaluation device.
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