JP7352125B2 - 膜分離装置および膜分離方法 - Google Patents
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Description
本発明は、膜分離装置および膜分離方法に関する。
海水から淡水を生産する造水システムは、高圧ポンプによって浸透圧より高い所定の圧力に昇圧された海水を逆浸透（ＲＯ：Reverse Osmosis）モジュールに供給し、ＲＯ膜を通過させることで、海水中の塩分等を除去して淡水を取り出すシステムである。残りの海水は、濃縮塩水（ブライン）としてＲＯモジュールから排出される。
図１を参照して、ＲＯ法を用いた淡水化処理に必要なエネルギーを低下させること等を目的として、半透膜モジュール１の第１室１１に対象液の一部を流し、第２室１２に対象液の他の一部を流して、第１室１１を加圧することで、第１室１１内の対象液に含まれる水を半透膜１０を介して第２室１２内の対象液に移行させ、第２室１２から希釈された対象液（希釈液）を排出する膜分離方法（ブラインコンセントレーション、ＢＣ）が検討されている（特許文献１：特開２０１８－１１１１号公報参照）。
ＲＯ法により塩水（ＮａＣｌ水溶液）から淡水を生産する場合、新品のＲＯ膜の塩（ＮａＣｌ）除去率は、例えば９９．５％以上である。しかし、４～５年程度の使用後には、ＲＯ膜の塩除去率は、例えば９０～９８％程度まで低下する。このように塩除去率が低下したＲＯ膜は、透過水の塩濃度が規定よりも高い値となるために、使用済みのＲＯ膜として廃棄され、新品のＲＯ膜に交換される。
また、４～５年程度の使用後には、ＲＯ膜の透水性能保持率は、例えば４０％程度まで低下する場合がある。なお、透水性能保持率は、透水性能の初期値に対する所定の運転時間経過後の透水性能の比率である。このように透水性能が低下したＲＯ膜は、所望の淡水生産量を達成することができなくなり、使用済みのＲＯ膜として廃棄され、新品のＲＯ膜に交換される。
ここで、ＢＣでは、ＲＯ法のように直接淡水を得ることを目的としておらず、また半透膜の両側の２液の濃度差が小さいため、使用済みの塩除去率が低下したＲＯ膜であってもＢＣ用の半透膜として使用できる可能性がある。また、半透膜の両側に２液を流すＢＣでは、膜両面での濃度分極の影響が大きいため、ＲＯ運転時の透水性能の低下に比較してＢＣ運転時の透水性能に与える影響は極めて小さく、使用済みの透水性能が低下したＲＯ膜であってもＢＣで使用できる可能性がある。
このように、使用済みのＲＯ膜をＢＣに再利用することで、ＢＣの設備コスト等を削減することが考えられる。しかし、一般的に用いられているスパイラル型の逆浸透（ＲＯ）膜モジュールは、ＢＣに再利用することができない。以下、その理由について説明する。
図５に示されるスパイラル型の逆浸透膜モジュールにおいては、複数の封筒状の平膜１５が芯管の外周面の軸方向に固着され、その複数の平膜１５が芯管２に巻きつけられて、圧力容器７内に収納されている。芯管２は多数の孔２１を有しており、多数の孔２１は封筒状の平膜１５の内部（スペーサー５１によって確保される空間）に連通しており、封筒状の平膜の外部（スペーサー５２によって確保される空間）には連通していない。このようなスパイラル型のＲＯ膜モジュールを用いてＲＯ処理を実施する場合、封筒状の平膜の外部に対象液を供給して加圧することで、対象液中の水が平膜を透過して封筒状の平膜の内部に移動し、内部に移動した水（透過水）は多数の孔２１を介して芯管２によって回収される。
ここで、半透膜の両側に液を流すＢＣでは、半透膜の両側に流される２つの液各々について供給口と排出口が必要であるため、少なくとも４つのポートが必要である。このため、図５に示されるように、透過水の排出口が芯管２の一方のみであり、モジュール全体のポート（供給口および排出口）の合計数が３つであるスパイラル型のＲＯ膜モジュールを用いて、ＢＣを実施することはできない。
また、透過水の排出口が芯管２の両方の端部に設けられている（あるいは加工により事後的に設けられた）スパイラル型のＲＯ膜モジュールにおいても、芯管２の一方の端部から他方の端部へ液を流すと、液は圧力損失の大きい封筒状の平膜１５の内部には行き渡らず、液の大部分が芯管２の内部のみを通過することになる。このため、強制的に芯管２内の液を平膜１５の内部に送り込むための加工等を行わない限り、やはりスパイラル型のＲＯ膜モジュールを用いて、ＢＣを実施することはできない。以上の理由から、スパイラル型のＲＯ膜モジュールは、ＢＣに再利用することができない。
一方、正浸透（ＦＯ：Forward Osmosis）用の半透膜は、対象液を加圧することが想定されていないため、膜の一方側に流される対象液を加圧する上記ブラインコンセントレーション（以下、「ＢＣ」と略す場合がある）に使用する場合、耐圧性の面で問題が生じる可能性がある。
したがって、本発明は、使用済みの膜モジュールを用いてブラインコンセントレーションを行うことのできる、膜分離装置および膜分離方法を提供することを目的とする。
（１） 第１液から濃縮された前記第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された前記第２液である希釈液を得る、膜分離装置であって、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有し、前記第１液を所定の圧力で前記第１室に流し、前記第２液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第２室に流すことで、前記第１室内の前記第１液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記第２液に移行させ、前記第１室から前記濃縮液を排出し、前記第２室から前記希釈液を排出する、半透膜モジュールを備え、
下記式で示される前記第１液と前記第２液の浸透圧差が３ＭＰａ以下であり、
前記半透膜モジュールとして、使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される、膜分離装置。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有し、前記第１液を所定の圧力で前記第１室に流し、前記第２液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第２室に流すことで、前記第１室内の前記第１液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記第２液に移行させ、前記第１室から前記濃縮液を排出し、前記第２室から前記希釈液を排出する、半透膜モジュールを備え、
下記式で示される前記第１液と前記第２液の浸透圧差が３ＭＰａ以下であり、
前記半透膜モジュールとして、使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される、膜分離装置。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
（２） 前記中空糸型逆浸透膜モジュールは、複数の中空糸膜を含み、前記複数の中空糸膜の各々は両端に開口部を有する、（１）に記載の膜分離装置。
（３） 第１液から濃縮された前記第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された前記第２液である希釈液を得る、膜分離方法であって、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを用いて、前記第１液を所定の圧力で前記第１室に流し、前記第２液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第２室に流すことで、前記第１室内の前記第１液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記第２液に移行させ、前記第１室から前記濃縮液を排出し、前記第２室から前記希釈液を排出する、膜分離工程と、を備え、
下記式で示される前記第１液と前記第２液の浸透圧差が３ＭＰａ以下であり、
前記半透膜モジュールとして、使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される、膜分離方法。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを用いて、前記第１液を所定の圧力で前記第１室に流し、前記第２液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第２室に流すことで、前記第１室内の前記第１液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記第２液に移行させ、前記第１室から前記濃縮液を排出し、前記第２室から前記希釈液を排出する、膜分離工程と、を備え、
下記式で示される前記第１液と前記第２液の浸透圧差が３ＭＰａ以下であり、
前記半透膜モジュールとして、使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される、膜分離方法。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
本発明によれば、使用済みの膜モジュールを用いてブラインコンセントレーションを行うことのできる、膜分離装置および膜分離方法を提供することができる。
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ものである。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。
＜膜分離装置＞
以下、本発明の膜分離装置の実施形態について説明する。
以下、本発明の膜分離装置の実施形態について説明する。
〔実施形態１〕
本実施形態の膜分離装置では、第１液から濃縮された第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された第２液である希釈液を得ることができる。
本実施形態の膜分離装置では、第１液から濃縮された第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された第２液である希釈液を得ることができる。
図１を参照して、本実施形態の膜分離装置は、半透膜モジュール１を備える。半透膜モジュール１は、半透膜１０と、半透膜１０で仕切られた第１室１１および第２室１２と、を有する。
図１では半透膜１０を簡略化して平膜のように描いているが、本実施形態で用いられる半透膜は、後述する図２および図３に示されるような中空糸型半透膜である。なお、中空糸型半透膜（中空糸膜）は、スパイラル型半透膜などに比べて、膜モジュールの容積当たりの膜面積を大きくすることができ、膜モジュールの容積当たりの膜透過流量を高めることができる点で有利である。
そして、本実施形態においては、半透膜モジュールとして、使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される。これにより、使用済みの膜モジュールを用いてブラインコンセントレーションを行うことができ、設備コストを低減することができる。
半透膜モジュール１においては、第１液を所定の圧力で第１室１１に流し、第２液を所定の圧力よりも低い圧力で第２室１２に流すことで、第１室１１内の第１液に含まれる水を半透膜を介して第２室１２内の第２液に移行させ、第１室１１から濃縮液が排出され、第２室１２から希釈液が排出される。
ここで、下記式で示される第１液と第２液の浸透圧差は、３ＭＰａ以下である。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
上記式において、「第１液の浸透圧」とは、半透膜モジュール１の第１室１１に供給される直前の第１液の浸透圧であり、「第２液の浸透圧」とは、半透膜モジュール１の第２室１２に供給される直前の第２液の浸透圧である。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
上記式において、「第１液の浸透圧」とは、半透膜モジュール１の第１室１１に供給される直前の第１液の浸透圧であり、「第２液の浸透圧」とは、半透膜モジュール１の第２室１２に供給される直前の第２液の浸透圧である。
上記浸透圧差が３ＭＰａ以下であるとの規定は、浸透圧差が負（マイナス）の値である場合を含むことを意味する。浸透圧差は、好ましくは２．５ＭＰａ以下である。
第１室１１に流される第１液の「所定の圧力」（第１圧力）は、特に制限されないが、好ましくは３～８ＭＰａであり、より好ましくは５～８ＭＰａである。
なお、上記「浸透圧差」が下記式で示される「第１液と第２液の圧力差」よりも小さければ、理論上、ＢＣ（の膜分離工程）は実施可能である。「第１液と第２液の圧力差」に対する「浸透圧差」の比率は、好ましくは５０％以下であり、より好ましくは３０％以下である。なお、「５０％以下」および「３０％以下」との規定は、浸透圧差の比率が負（マイナス）の値である場合を含む。
［第１液と第２液の圧力差］＝［第１液の圧力］－［第２液の圧力］
［第１液と第２液の圧力差］＝［第１液の圧力］－［第２液の圧力］
このように、ブラインコンセントレーション（ＢＣ）においては、ＲＯ法のように対象液（高浸透圧液）と淡水との間の高い浸透圧差に逆らって逆浸透を起こさせるための高い圧力が必要なく、比較的低圧の加圧によって、対象液の膜分離を実施することができる（第１液を濃縮し、第２液を希釈することができる）。また、ＢＣを用いることで、ＲＯ法よりも高濃度の対象液をさらに濃縮すること等が可能となる。
なお、浸透圧差は０Ｐａであってもよい。また、第１液と第２液は同じ液であってもよく、異なる液であってもよい。
膜分離装置は、圧力低下装置として、例えば、高圧ポンプ３１によって所定の圧力に昇圧された対象液を半透膜モジュール１の第１室１１と第２室１２とに分けて流すことのできる分流弁４などを備えていてもよい（図１）。なお、分流弁４（圧力低下装置）は、第２室１２に流される対象液を所定の圧力より低い圧力に減圧する機能を有している。
このような圧力低下装置を用いることで、例えば、第１液と第２液が同じ液（対象液）である場合に、同じ流路から供給される対象液の一部を第１液として所定の圧力で第１室１１に供給しつつ、対象液の他の一部を第２液として、圧力低下装置を通過させることによって、所定の圧力より低い圧力で第２室１２に流すことができ、該圧力低下装置の上流側の対象液の流路が１本で済むという利点がある。
第１液および第２液は、水を含む液体であれば特に限定されず、溶液および懸濁液のいずれであってもよい。第１液および第２液としては、例えば、海水、河川水、汽水、排水などが挙げられる。排水としては、例えば、工業排水、生活排水、油田またはガス田の排水（随伴水）などが挙げられる。
また、本実施形態の膜分離装置が造水量向上システムに用いられる場合、膜分離装置に供給される第１液および第２液は、逆浸透工程で排出される濃縮原液であってもよい。
なお、第１液および第２液は、液中に含まれる微粒子、微生物等を除去するための前処理が施されたものであってもよい。前処理としては、海水淡水化技術に用いられる種々公知の前処理を実施することができ、例えば、ＮＦ膜、ＵＦ膜、ＭＦ膜等を用いたろ過、次亜塩素酸ナトリウムの添加、凝集剤添加などが挙げられる。
なお、膜分離装置は、図１に示されるように１つの半透膜モジュール１を用いた１段の装置であってもよく、複数の半透膜モジュールを用いた多段の装置であってもよい。
なお、図１に示される膜分離装置において、高圧ポンプ３１の上流側には、図示しない前処理装置を備えていてもよい。前処理装置は、ポンプ３０で取水した原液（対象液）を砂濾過やＵＦ膜（Ultrafiltration：限外ろ過膜）、ＭＦ膜（Microfiltration：精密ろ過膜）、カートリッジフィルターなどによって処理する装置である。前処理装置により、原液から濁質を除去し、半透膜モジュール１等を含む膜分離装置に適合する水質の原液を得ることができる。必要により、ｐＨの調整手段や塩素添加装置などを付け加えることも可能である。
（中空糸型逆浸透膜モジュール）
以下、本実施形態において半透膜モジュールとして用いられる使用済みの中空糸型逆浸透（ＲＯ）膜モジュールの一例について説明する。
以下、本実施形態において半透膜モジュールとして用いられる使用済みの中空糸型逆浸透（ＲＯ）膜モジュールの一例について説明する。
図２および図３を参照して、中空糸型逆浸透膜モジュール（半透膜モジュール）１は、中心に配置された複数の孔２１を有する芯管（多孔分配管）２と、その周囲に配置された複数の中空糸膜１０と、芯管２および複数の中空糸膜１０をそれらの両端で固定する２つの樹脂壁６１とを備える。なお、複数の中空糸膜１０はその両端に開口部を有している。これらの部材を含む中空糸膜エレメントは、２つの保持部材６２にＯ－リング６２ａが介在した液密状態で保持され、圧力容器７内に収容されている。
また、中空糸型ＲＯ膜モジュール１は、４つのポート（第１液供給口１００ａ、第１液排出口１００ｂ、第２液供給口１０１ａおよび第２液排出口１０１ｂ）を有している。第１液供給口１００ａは、芯管２の内部に連通し、さらに芯管２の孔２１を介して中空糸膜１０の外側１００に連通している。第１液排出口１００ｂは、中空糸膜１０の外側１００に連通している。第２液供給口１０１ａおよび第２液排出口１０１ｂは、中空糸膜１０の開口部（第１開口部１０ａおよび第２開口部１０ｂ）を介して複数の中空糸膜１０の内部に連通している。
第１液は、第１液供給口１００ａを介して、芯管２内に供給され、孔２１を介して中空糸膜１０の外側１００に流される。中空糸膜１０の外側１００を通過した第１液は、第１液排出口１００ｂから取り出される。
第２液は、第２液供給口１０１ａを介して、中空糸膜１０の第１開口部１０ａより中空糸膜１０の内部（中空部）に供給される。中空糸膜１０の内部を流れて通過した第２液は、中空糸膜１０の第２開口部１０ｂを介して、第２液排出口１０１ｂから取り出される。
なお、本実施形態では、第１液を中空糸膜１０の外側１００に流すと共に第２液を中空糸膜１０の中空部内に流す場合について説明した。中空糸膜の内側（中空部）を流れる流体（第１液）を加圧する場合、圧力損失が大きく、第１液を十分に加圧することが難しいため、通常は、上記のように第１液を中空糸膜１０の外側１００に流すことが好ましい。
ただし、第１液中に含まれる水は、中空糸膜１０を透過して第２液中に移動すればよい。すなわち、第１液を中空糸膜１０の外側１００に流すと共に第２液を中空糸膜１０の中空部内に流してもよく、または、第２液を中空糸膜の外側１００に流すと共に第１液を中空糸膜１０の中空部内に流してもよい。言い換えれば、中空糸型ＲＯ膜モジュール１において、半透膜１０の内部が第１室であり半透膜１０の外部が第２室であってもよく、半透膜１０の外部が第１室であり半透膜１０の内部が第２室であってもよい。
芯管２は、複数の孔２１を有する管状体であれば特に限定されない。孔２１は、放射状に各方向に設けられていることが好ましい。また、芯管２は、中空糸型ＲＯ膜モジュール１の略中心部に配置されていることが好ましい。
中空糸型ＲＯ膜モジュール１の圧力容器７の内部の断面積に対して、芯管の断面積の割合は、特に限定されないが、好ましくは４～２０％である。芯管２の径は大きすぎると、中空糸型ＲＯ膜モジュール１内で中空糸膜１０が占める領域が減少し、半透膜の面積が減少するため、容積あたりの透水量が低下することがある。また、芯管２の径が小さすぎると、芯管２内に供給される流体が芯管内を流動する際の圧力損失が大きくなり、中空糸膜１０の内部と外側１００にかかる有効圧力差が小さくなり、処理効率が低下することがある。また、強度が低下して、流体が中空糸膜１０内を流れる際に受ける中空糸膜１０の張力により芯管２が破損する場合がある。
図３において、第１液供給口１００ａ、第１液排出口１００ｂ、第２液供給口１０１ａおよび第２液排出口１０１ｂは、壁部材１３，１４に設けられているが、このような形態に限定されず適宜変更することができる。例えば、第１液供給口１００ａ、第１液排出口１００ｂ、第２液供給口１０１ａおよび第２液排出口１０１ｂの少なくともいずれかが、圧力容器７の外周部に設けられていてもよい。
半透膜モジュール（中空糸型ＲＯ膜モジュール）の形態としては、特に限定されないが、図２および図３に示されるような中空糸膜をストレートに配置した軸流型モジュールや、中空糸膜を芯管に巻きつけたクロスワインド型モジュールなどが挙げられる。
半透膜１０は中空糸膜であり、ＲＯ膜である。中空糸膜（ＲＯ膜）の孔径は、２ｎｍ以下であることが好ましい。本実施形態において用いられる中空糸型ＲＯ膜モジュールは使用済みのものであるため、中空糸膜（ＲＯ膜）の塩除去率は、例えば、９０％以上であればよい。また、中空糸膜（ＲＯ膜）の透水性能は、例えば、新品のＲＯ膜の４０％程度以上であればよい。
中空糸膜を構成する材料としては、特に限定されないが、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂およびポリアミド系樹脂の少なくともいずれかを含む材料であることが好ましく、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料であることがより好ましい。
セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる特徴を有している。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。
ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。
具体的な中空糸膜の一例としては、全体がセルロース系樹脂から構成されている単層構造の膜が挙げられる。ただし、ここでいう単層構造とは、層全体が均一な膜である必要はなく、例えば、特開２００４－８１９１３号公報に開示されるように、外周表面近傍に緻密層を有し、この緻密層が実質的に中空糸膜の孔径を規定する分離活性層となっていることが好ましい。
具体的な中空糸膜の別の例としては、支持層（例えば、ポリフェニレンオキサイドからなる層）の外周表面にポリフェニレン系樹脂（例えば、スルホン化ポリエーテルスルホン）からなる緻密層を有する２層構造の膜が挙げられる。また、他の例として、支持層（例えば、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンからなる層）の外周表面にポリアミド系樹脂からなる緻密層を有する２層構造の膜が挙げられる。
中空糸膜の内径は、好ましくは１０～７００μｍであり、より好ましくは５０～３００μｍである。
中空糸膜（膜全体）の厚みは、好ましくは４０～２００μｍであり、より好ましくは５０～１７０μｍである。なお、膜厚は（外径－内径）／２で算出できる。また、中空糸膜の中空率〔（内径／外径）２×１００（％）〕は、好ましくは１０～５０％であり、より好ましくは１２～３０％である。なお、中空率は、中空糸膜の横断面における中空部の面積の割合である。
中空糸膜の長さは、特に限定されないが、好ましくは１５～４００ｃｍ、より好ましくは２０～３５０ｃｍである。
図４は、使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールと新品のＢＣ用半透膜モジュールとの膜透過流量を比較したグラフである。膜透過流量はＢＣにおける性能であり、第１液への加圧の圧力は６．５ＭＰａで一定とした。なお、ＲＯ中古膜の内径は新品ＢＣ膜の内径より小さかったため、第２液への加圧の圧力は、ＲＯ中古膜で３．５ＭＰａとし、新品ＢＣ膜で０．５ＭＰａとした。
図４に示されるように、新品のＢＣ用半透膜モジュールの中空糸膜（新品ＢＣ膜）は、運転開始から暫くの間は膜透過流量が経時的に低下する。これは、ＢＣにおける加圧により中空糸膜の圧密化が経時的に進行するためであると考えられる。一方、使用済みの中空糸型ＲＯ膜モジュールの中空糸膜（ＲＯ中古膜）は、既に圧密化されているため、運転開始時であっても経時的な膜透過流量の低下は起こらない。
このように、使用済みの中空糸型ＲＯ膜モジュールは、経時的な透水性能の低下が起こらないという利点がある。経時的な透水性能の低下が起きる場合、ＢＣの処理能力を所定の値に保つためには、第１液への加圧の圧力を増加する等の調整（制御）が必要になってしまう。特にＢＣは、前段および／または後段に他の膜分離処理が組み合わせられたシステムとして利用される場合があり、上記のような圧力調整は非常に複雑かつ困難であるため、ＢＣにおいて膜モジュールの経時的な透水性能の低下が起こらないことは、重要な利点である。
＜膜分離方法＞
本発明は、第１液から濃縮された第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された第２液である希釈液を得る、膜分離方法にも関する。
本発明は、第１液から濃縮された第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された第２液である希釈液を得る、膜分離方法にも関する。
本実施形態の膜分離方法は、少なくとも膜分離工程を備える。
膜分離工程では、半透膜１０と、半透膜１０で仕切られた第１室１１および第２室１２と、を有する半透膜モジュール１が用いられる。半透膜モジュール１に対して、第１液を所定の圧力で第１室１１に流し、第２液を所定の圧力よりも低い圧力で第２室１２に流すことで、第１室１１内の第１液に含まれる水を半透膜を介して第２室１２内の第２液に移行させ、第１室１１から濃縮液を排出し、第２室１２から希釈液を排出する。
ここで、下記式で示される第１液と第２液の浸透圧差が３ＭＰａ以下（負の値である場合を含む）である。
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
［浸透圧差］＝［第１液の浸透圧］－［第２液の浸透圧］
そして、本実施形態の膜分離方法においては、半透膜モジュールとして、上述したような使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される。
今回開示された実施形態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。
１ 中空糸型逆浸透膜モジュール（半透膜モジュール）、１０ 中空糸膜（半透膜）、１０ａ 第１開口部、１０ｂ 第２開口部、１１ 第１室、１２ 第２室、１３，１４ 壁部材、１００ 中空糸膜の外側、１００ａ 第１液供給口、１００ｂ 第１液排出口、１０１ａ 第２液供給口、１０１ｂ 第２液排出口、２ 芯管、２１ 孔、３０ ポンプ、３１ 高圧ポンプ、４ 分流弁、５１，５２ スペーサー、６２ 保持部材、６２ａ Ｏ－リング、６１ 樹脂壁、７ 圧力容器。
Claims (3)
- 第１液から濃縮された前記第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された前記第２液である希釈液を得る、膜分離装置であって、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有し、前記第１液を所定の圧力で前記第１室に流し、前記第２液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第２室に流すことで、前記第１室内の前記第１液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記第２液に移行させ、前記第１室から前記濃縮液を排出し、前記第２室から前記希釈液を排出する、半透膜モジュールを備え、
前記第１液はブラインであり、前記第２液は前記第１液と同一の液体であり、
前記半透膜モジュールとして、逆浸透法により塩水から淡水を生産する用途において使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される、膜分離装置。 - 前記中空糸型逆浸透膜モジュールは、複数の中空糸膜を含み、前記複数の中空糸膜の各々は両端に開口部を有する、請求項１に記載の膜分離装置。
- 第１液から濃縮された前記第１液である濃縮液を得ると共に、第２液から希釈された前記第２液である希釈液を得る、膜分離方法であって、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを用いて、前記第１液を所定の圧力で前記第１室に流し、前記第２液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第２室に流すことで、前記第１室内の前記第１液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記第２液に移行させ、前記第１室から前記濃縮液を排出し、前記第２室から前記希釈液を排出する、膜分離工程と、を備え、
前記第１液はブラインであり、前記第２液は前記第１液と同一の液体であり、
前記半透膜モジュールとして、逆浸透法により塩水から淡水を生産する用途において使用済みの中空糸型逆浸透膜モジュールが使用される、膜分離方法。
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