JP6558199B2 - 逆浸透水処理方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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
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
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。
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
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)
透過水流量 : 27m3/日
透過水食塩濃度: 210mg/L
食塩除去率 : 99.4%
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%
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%
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%
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%
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%
Claims (3)
- 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く、
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、方法。 - 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に記載の方法。 - 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または2に記載の方法。
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