JPH08168653A - 逆浸透膜式清水化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】逆浸透膜法による海水淡水化において、大量の
透過水を安価に得んとするものである。 【構成】膜接触の条件が整った海水（供給水）の満水の
状態に於いて、膜２６より透過した透過水は、透過水管
出口２８を経て透過水室２３に溜まり、透過水出口２９
より透過水槽１７に至り、貯水され、需要に応える。 【効果】多量の逆浸透膜を圧力容器に内蔵し、大量の透
過水を造水することにより、市場の要望に応えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は逆浸透膜式清水化装置に
関し、特に圧力容器に多数のエレメントおよび複数の膜
エレメントの長手方向組み合せ体を平列に内蔵し、大量
の透過水を得易く、比較的容量が小形でかつ操作，維持
が容易な逆浸透膜式清水化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、逆浸透膜式清水化装置としては、
膜エレメントをエレメント自体が入るだけの内径の耐
圧，耐腐蝕性のプラスチック製の筒に、多くて６本程度
納め、この筒を多数積み重ね、あるいは積み重ねた集合
体を並べ、需要に供していた。例えば、特開昭56−4400
6 号公報がある。しかし、需要量が大きい場合、筒の数
が多く、場所も広くとらざるを得ず、操作，管理が難し
く、かつ筒内のエレメント自体の供給水漏洩監視が困難
であった。

【０００３】また、膜エレメントを複数直列に装填して
いる筒に対し、供給水の圧力損失を小さくする対策に特
開昭61−161104号公報がある。しかし、第１番目以降の
濃縮水と供給水とが混合する状況があり、本来供給水が
膜に均等に接し、回収率を維持すべく配置が望まれる。

【０００４】空気を使っての洗浄には、特表昭63−494
号公報があるが、対象がフィルタで、中空繊維内の保留
物の洗浄を目的とし、浄化液で内を洗浄後、圧縮空気を
入れバブルを発生させ洗浄しているが、例えば対象が中
空糸型逆浸透膜にあっては、供給水に接する外面は透過
水の回収率を維持するために掃除を要するので、該公報
とは対象，目的および作用が異質のものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、膜エレメン
トの単一容量小さく、数箇のエレメントを直列に連らね
ている筒に格納しているため、大量の透過水需要に対応
するため、膨大な数の筒を必要とし、かつその据付面積
も広大で、運転保守に難しさのある逆浸透膜式清水化装
置に対し、単一機器の数が少なく、据付面積が小さく、
かつ運転保守の比較的容易な逆浸透膜式清水化装置の提
供にある。

【０００６】さらに、本発明は膜エレメント自体の耐圧
性，耐腐蝕性を保ち、機能を維持するためプラスチック
の特殊な材料を使用し、かつ数箇の膜エレメントを長手
方向に配列しているのに対し、膜エレメント自体の耐圧
性を開放し、かつ内蔵エレメントの数の格段に多い逆浸
透膜式清水化装置を提供するものである。

【０００７】さらに、膜エレメントの透過水回収率維持
に膜の掃除はかかせないが、従来の装置は前記筒の数が
膨大のため、掃除に難点があったのに対し、多数の膜エ
レメントを一度に掃除ができる逆浸透膜式清水化装置の
提供にある。

【０００８】さらに、本発明は損傷膜エレメントの検出
を容易にし、かつ簡単な対策で始末ができ、予備品の補
修および活用が容易にできる方法を具備した逆浸透膜式
清水化装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の逆浸透膜式清水
化装置は、供給水（海水等）および該濃縮水の触れる側
を、耐圧および耐腐蝕性の材料例えば不銹鋼板、透過水
側を耐圧材料例えば鋼板で、構成する圧力容器本体を備
えており、本体に平行で内蔵し、供給水および濃縮水側
が低耐圧および耐腐蝕性の材料例えば硬質塩化ビニル管
と、透過水出口部に濃縮水から受ける外圧に対する耐圧
性と耐腐蝕性の材料例えば不銹鋼で構成する、多数の膜
エレメントを備えており、該膜エレメントを支持する胴
体内の支持板と、供給水室を構成し膜エレメントの供給
水口管を貫通し該膜エレメントを支持する隔板と、胴体
と透過水室間に位置する膜エレメントの透過水出口管を
貫通し、該膜エレメントを支持する管板とによって構成
し、この本体を複数配置し単一プラントとして構成し得
る。

【００１０】また、圧力容器の透過水室を共用とし、前
後に圧力容器胴を連結し、さらにこれを複数連結し、逆
浸透膜式清水化装置を構成し得ることを備えている。

【００１１】さらに、本発明の逆浸透膜式清水化装置
は、供給水入口弁と濃縮水出口弁を閉じ、供給水および
濃縮水を圧力容器に充満し、圧力容器内蔵の該膜は全体
が濃縮水に接触漬る構造を備えており、透過水側より空
気を供給することにより、全膜の内側の透過水側に空気
の供給ができる構造を備えており、該空気の供給，排出
を繰り返し、全膜の膨張収縮を行い、膜外面である濃縮
水接触側を掃除する機能を備えており、該圧力容器中の
濃縮水排出状態で、圧力容器外から各膜エレメントの膜
外面に清水を噴射する機能を備えている。

【００１２】さらにまた、本発明の圧力容器中の透過水
室と、各膜エレメントの透過水室溜りに、サンプリング
管で供給水の透過水への漏洩検出機能を備えており、透
過水室を開放し、供給水の漏洩のある膜エレメントの出
口管を袋ナットで締め、盲栓とし漏洩を止め、前記圧力
容器の同一透過水室中の漏洩膜エレメントが多数で、該
漏洩膜エレメントを予備の膜エレメントと交換する機能
をもち、該損傷膜エレメントは、膜を着色水に漬け、着
色水の膜の出口への滲み出により損傷した膜を検出し、
該膜に盲栓、あるいは損傷箇所に同一材料を貼り付け漏
洩を止め、再度該補修済み膜エレメントを予備品とする
機能を備えている。

【００１３】

【作用】本発明では逆浸透膜式清水化装置の圧力容器を
耐圧性と耐圧性に耐腐蝕性を備えた材料としたことによ
り、低耐圧性で耐腐蝕性の部分を主体とした膜エレメン
トを多数平行に内蔵でき、透過水回収量大となり、装置
の容積および据付面積も該回収量に比して小さい。

【００１４】前記圧力容器の透過水室を共用とし、圧力
容器胴部を該水室を挾んで連結し、据付面積小の割に大
量の透過水がえられる。

【００１５】供給水および濃縮水の透過水への漏洩監視
が、各膜エレメント毎にでき、漏洩対策も簡単に出来
る。

【００１６】膜エレメントの掃除も、例えば中空糸型逆
浸透膜にあっては、同一透過水室に透過水出口管にある
多数の該膜エレメントの夥しい数の膜全部を同時に簡単
に掃除することが出来る。

【００１７】

【実施例】本発明の逆浸透膜式清水化装置は、多数の膜
エレメントを単一および連結状態で、平列に圧力容器に
内蔵してなるもので、構造簡単でかつ運転保守の容易な
機能を備えている。また、透過水量の割に据付面積を小
さくでき、複数の胴を共用の透過水室を介して連ねるこ
とも可能である。

【００１８】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す海水淡水化装置全
体フローを示す線図である。１は海で、この原海水を取
水溝２に導入する。原海水を海水ポンプ３で汲みあげ原
海水槽５に送水する。途中殺菌剤（次亜硫酸ナトリウ
ム）４を注入し、以後のプランクトン，藻類の繁殖を防
ぐ。原海水槽５から送水ポンプ６により、海水はろ過器
８を経て、ろ過海水槽９に送られる。この海水は、ろ過
器８の前で、凝集剤（塩化第２鉄等）７が投入され、原
海水中の濁質分が取り除かれ、ろ過水槽９に貯えられ
る。ろ過水槽９からは、再び送水ポンプ１０で保守フィ
ルタ１１，反応調整槽１３を経て、高圧ポンプ１４によ
り、逆浸透膜式清水化装置１５に送られる。反応調整槽
１３の手前で、脱塩素・脱酸素剤（重亜硫酸ナトリウ
ム）１２を注入し、逆浸透膜への供給水（ろ過済みの海
水）の条件を満足するように調整する。逆浸透膜式清水
化装置１５の逆浸透膜で、透過水（淡水）と濃縮水に分
ける。透過水は透過水管１６を通り、透過水槽１７に貯
水され、需要に応じて、外部に供給される。濃縮水は高
圧水であり、高圧ポンプ１４の動力回収のため、高圧ポ
ンプと同軸に連なっているタービンに送られ後、排水溝
１８に放出される。

【００１９】図２は、中空糸型逆浸透膜式海水淡水化装
置実施例組立断面図で、逆浸透膜式清水化装置の具体例
を示す。図２の中空糸型逆浸透膜式海水淡水化装置の本
体、圧力容器は不銹鋼板製の胴２１，供給水（海水）５
１部分と透過水（淡水）５２部分とを区分する管板２
２、および透過水５２を集め、この容器から外部への出
口を構成する透過水室（鏡板部）２３からなっている。
管板２２および透過水室２３は、胴２１の前後２箇所に
備えられている。

【００２０】図１の高圧ポンプ１０を出た供給水（海
水）５１は、図２の供給水口２４より、圧力容器中の供
給水室３８に入る。供給水５１はこの室３８に溜り、隔
板３５を貫通している膜エレメント２５の供給水口管２
７より入り、逆浸透膜２６で透過水５２と濃縮水５３に
分離される。透過水５２は膜（中空糸型）２６の内部か
ら、膜エレメント２５の透過水出口管２８を通り、透過
水室２３に至り、水室２３の透過水出口２９から、図１
に示されている透過水槽１７に貯水される。濃縮水５３
は、透過水出口管２８の反対側から出て、胴２１の底部
に流れ、邪魔板３７の孔又は両水室２３側から濃縮水出
口３６を経て、高圧ポンプ１０を駆動する多段タービン
に送られ、高圧ポンプ１４の動力回収に供され、排水溝
１８に放出される。

【００２１】図３は、中空糸型逆浸透膜式多連海水淡水
化装置実施組立断面図で、逆浸透膜式清水化装置の一具
体例を示す。本具体例の共通透過水室３９により左右同
一の胴２１が連結し、２基の装置が１基として設置され
る。左右の透過水は各膜エレメントの透過水出口管２８
より出て、共通透過水室３９に集まり、透過水膜１７に
貯水される。

【００２２】図４は、図２および図３のＡ−Ａ矢視図
で、膜エレメント２５の管板への配置の一実施例を示
す。

【００２３】図５は、中空糸型逆浸透膜エレメント（圧
力容器内蔵タイプ）実施例組立断面図で、逆浸透膜式清
水化装置の圧力容器中に内蔵される膜エレメント２５の
具体例を示す。供給水５１は、供給水室３８の隔板３５
に貫通している供給水口管２７より入り、供給水口管２
７の孔から、膜案内管６４の分配孔を通り、中空糸型逆
浸透膜２６の中に送水される。膜２６は、プラスチック
製の中空糸を集め膜出口を形成する膜の管板８０と、他
端部の中空糸保持の管板８１と、膜案内管６３により膜
機能を形成している。膜エレメントは、透過水溜りを形
成している不銹鋼製の透過水溜室本体６１と，硬質塩化
ビニル管の筒６２と，端板６８とで外形が形成されてい
る。膜の管板８０を抑える押え金６４に、供給水口管２
７の先端部がねじ込み、パッキン７０を介して押え金６
４を締め、透過水出口管２８は締め付け金具６５に溶接
々続されてなり、パッキン７２を介して膜の管板８０を
締めつける。膜の管板８０と透過水溜室本体６１との間
に不銹鋼製の膜の管板８０の案内座６６があり、案内座
６６と膜の管板８０との間には、パッキング７３があ
る。案内座６６と透過水溜室本体６１との間はプラスチ
ック製の座６７があり、パッキン７４および７５を介し
てナット３０を締めることによって、押え金６４を締
め、膜の管板８０を胴２１と透過水室２３との間の管板
２２の方に締めつける結果、供給水口管２７を出た供給
水および濃縮水が透過水側に洩れることはない。また、
運転中は高圧の供給水および濃縮水が、低圧の透過水側
に差圧が膜の管板８０および押え金６４にかかるため、
パッキンは押えられ益々漏洩し難くなる機能がある。ま
た、膜エレメントの胴の形成する筒６２に小孔７７を設
け、筒６２内部に濃縮水を充満し、供給水の流れの均等
化を計る。

【００２４】掃除は、逆浸透膜式清水化装置１５への供
給水入口弁８５，透過水出口弁８６、および濃縮水出口
弁８７を閉ざし、胴２１の圧力を抜き、透過水室２３の
透過水を貯水槽１７に移しておく。透過水室２３への空
気管８８の空気圧をあげ、電磁弁８９をあけ空気を供給
する。空気は各膜エレメント２５の透過水出口管より透
過水溜室に入り、膜２６の内に入り、膜を膨張させる。
ついで空気供給管８８の空気を抜き、膜２６を収縮させ
る。この動作を繰り返すことにより、膜は膨張，収縮を
繰り返し濃縮液に触れている膜２６の外面は洗浄され
る。次いで濃縮水出口弁を開け排水溝に圧力容器内に充
満している濃縮水を排出する。次いで水道水を外部から
各膜エレメントの洗浄水接続部７６に至る管から噴出さ
せ、膜２６を洗浄する。

【００２５】各膜エレメントの膜損傷は、各逆浸透膜式
清水化装置１５の透過水室２３の塩分濃度を計測し、異
状発見で該透過水室２３に透過水出口管を継げている各
膜エレメント２５の透過水溜室本体６１のサンプリング
管接続部７８から外部に配管されているサンプリング管
より該膜エレメントの透過水を抜き取り、塩分測定を行
い確認し、損傷膜のある膜エレメントを選択する。次い
で、供給水入口弁８５，濃縮水８７弁を締め圧力容器胴
２１の圧力を抜き、透過水出口弁８６を閉め、透過水を
排水溝に捨て空の状態で透過水室２３を開放する。該膜
エレメントの透過水取出管内の残留水により、塩濃度を
確認し、締めつけナット３０をはずし袋ナットで締め付
け、該膜エレメントの動作を殺して透過水室２３をかぶ
せ復旧し、再度運転に入れる。

【００２６】袋ナットをした膜エレメントが多くなった
場合、あるいはプラントの定期検査等で長く運転停止し
ている場合には、袋ナットおよび全膜エレメントの締付
ナット３０をはずし、袋ナットをかぶせた膜エレメント
を静かに供給水室３８の隔板３５にあるパッキン７１を
損傷させないように静かに該膜エレメント２５を抜き、
予備の膜エレメントと交換し、復旧する。

【００２７】損傷で抜き取った膜エレメントは分解し、
筒６２，透過水溜室本体６１を取り、膜２６を着色水に
漬ける。着色水は膜の損傷部より膜内部に入り、膜の管
板８０の膜出口側に滲み出て、損傷膜の所在を知る。こ
こに至って損傷膜中に膜と同一材料をつめ、接着等を施
し、漏洩を止め、損傷の箇所が少なければ、補修後復旧
して再び予備品として使用する。

【００２８】

【発明の効果】本発明の逆浸透膜式清水化装置は、圧力
容器の供給水および該濃縮水に触れる部分を、不銹鋼製
とし、膜エレメントの膜の筒部を低耐圧性の構造とし、
該膜エレメントを多数平列で圧力容器に内蔵し、単一機
器の透過容量を格段と増加させ、かつ容積，据付面積共
小型に纏めることができる。

【００２９】さらに、運転，掃除，膜エレメントの交換
等保守も簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す海水淡水化装置全体フ
ロー。

【図２】中空糸型逆浸透膜式海水淡水化装置実施例組立
断面図。

【図３】中空糸型逆浸透膜式多連海水淡水化装置実施例
組立断面図。

【図４】「図２」，「図３」のＡ−Ａ矢視図。

【図５】中空糸型逆浸透膜エレメント（圧力容器内蔵タ
イプ）実施組立断面図。

【符号の説明】

１５…逆浸透膜式清水化装置、２１…胴、２２…管板、
２３…透過水室、２５…膜エレメント、２６…膜、２７
…供給水口管、２８…透過水出口管、３１…支持板、３
７…濃縮水出口邪魔板、３８…供給水室、３９…共通透
過水室、６１…透過水溜室本体、６２…筒、８０…膜の
管板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山野 邦雄 神奈川県横須賀市船越町一丁目284番地の ５ 日立機械エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 本間 俊二 神奈川県横須賀市船越町一丁目284番地の ５ 日立機械エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 和田 信夫 神奈川県横須賀市船越町一丁目284番地の ５ 日立機械エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 柏原 克人 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給水（海水等）および該濃縮水の触れる
   側を、耐圧および耐腐蝕性の材料，透過水側を耐圧材料
   で構成する圧力容器本体を備えており、 本体に平行で内蔵し、供給水および濃縮水側が低耐圧お
   よび耐腐蝕性の材料と、透過水出口部に濃縮水の外圧に
   対する耐圧性と耐腐蝕性の材料で構成する、多数の膜エ
   レメントを備えており、 該膜エレメントを支持する胴体内の支持板と、供給水室
   を構成し膜エレメントの供給水口管を貫通し該膜エレメ
   ントを支持する隔板と、胴体と透過水室間に位置する膜
   エレメントの透過水出口管を貫通し、該膜エレメントを
   支持する管板を備えており、 多数の膜エレメントを内蔵する前記圧力容器を複数配置
   しうる逆浸透膜式清水化装置。
2. 【請求項２】前記逆浸透膜式清水化装置において、該圧
   力容器の透過水室を共用とし、複数基連結して構成する
   逆浸透膜式清水化装置。
3. 【請求項３】逆浸透膜は、供給水側に非透過物質の付着
   を掃除し、回収率の維持を要する構造を備えており、 前記膜エレメントが内蔵してなる圧力容器中に、供給水
   入口弁と濃縮水出口弁を閉じ、供給水および濃縮水を充
   満し、該膜は全体が濃縮水に接触する構造を備えてお
   り、 透過水側より空気の供給により、全膜の内側に空気の供
   給ができる構造を備えており、 該空気の供給，排出を繰り返し、全膜の膨張収縮を行う
   掃除機能を備えており、 該圧力容器の濃縮水排出状態で、外部より各エレメント
   の膜外面に清水を噴水する機能を備えたことを特徴とす
   る請求項１あるいは２記載の逆浸透膜式清水化装置。
4. 【請求項４】請求項１あるいは、請求項２の圧力容器中
   の透過水室と、各膜エレメントの透過水溜りに、サンプ
   リング管で供給水の透過水への漏洩検出機能を備えてお
   り、 透過水室を開放し、供給水の漏洩のある膜エレメントの
   出口管を袋ナットで締め、盲栓とし、漏洩を止め、前記
   圧力容器の同一透過水室中の漏洩膜エレメントが多数
   で、予備の膜エレメントと交換する機能があり、 該損傷膜エレメントは、膜を着色水に漬け、膜の出口へ
   の滲み出により検出し、該膜に盲栓あるいは損傷箇所に
   同一材料を貼り付け漏洩を止め、再度予備品とする機能
   のあることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載
   の逆浸透膜式清水化装置。