JPH09299770A - スパイラル型膜エレメント - Google Patents

スパイラル型膜エレメント

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JPH09299770A
JPH09299770A JP8124405A JP12440596A JPH09299770A JP H09299770 A JPH09299770 A JP H09299770A JP 8124405 A JP8124405 A JP 8124405A JP 12440596 A JP12440596 A JP 12440596A JP H09299770 A JPH09299770 A JP H09299770A
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JP
Japan
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raw water
spacer
membrane element
type membrane
spiral wound
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Application number
JP8124405A
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English (en)
Inventor
Hajime Hisada
肇 久田
Yuji Nishida
祐二 西田
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水スペーサでの圧力損失が小さく、流路の
閉塞が生じにくい安価なスパイラル型膜エレメントを提
供することである。 【解決手段】 スパイラル型膜エレメント1は、封筒状
膜4をネット状の原水スペーサ10とともに集水管5の
外周面にスパイラル状に巻回することにより構成され
る。ネット状の原水スペーサ10は、複数の線材が直角
に交差するように格子状に形成される。原水スペーサ1
0の有効厚みは2.0mm以上5.0mm以下であり、
厚み方向における空隙率は50%以上80%以下であ
り、網目の縦および横のピッチは5mm以上15mm以
下である。原水スペーサ10は、原水7が集水管5の長
手方向と平行な方向に直線状に流れるように配設され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜分離装
置、限外濾過装置、精密濾過装置等の膜分離装置に用い
られるスパイラル型膜エレメントに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、浄水技術へ膜分離技術が適用され
るとともに、海水淡水化等で用いられる逆浸透膜分離シ
ステムの前処理として膜分離技術が適用されつつある。
このような膜分離に使用される膜エレメントの形態とし
ては、単位体積当たりの膜面積(体積効率)の点から中
空糸膜エレメントが多く使用されている。しかしなが
ら、中空糸膜エレメントは、膜が折れやすいという欠点
を有している。
【0003】一方、膜面積を大きくとれる膜エレメント
の形態としてスパイラル型膜エレメントがある。このス
パイラル型膜エレメントは、中空糸膜エレメントと比較
すると、膜が折れにくく、破れにくいという利点を有し
ている。
【0004】図4は従来のスパイラル型膜エレメントの
一部切欠き斜視図である。図4に示すスパイラル型膜エ
レメント1aは、透過水スペーサ3の両面に分離膜2を
重ね合わせて3辺を接着することにより封筒状膜(袋状
膜)4を形成し、その封筒状膜4の開口部を集水管5に
取り付け、ネット状(網状)の原水スペーサ6とともに
集水管5の外周面にスパイラル状に巻回することにより
構成される。
【0005】図5は従来のスパイラル型膜エレメント1
aに用いられる原水スペーサ6の平面図である。図5に
示すように、原水スペーサ6は、複数の線材61,62
が互いに直角に交差するように格子状に形成されてな
る。この原水スペーサ6の有効厚みは、通常、0.6〜
0.7mm程度であり、厚み方向における空隙率は30
〜40%程度であり、網目の縦および横のピッチは3.
0〜4.0mm程度である。
【0006】図4に示すように、原水7はスパイラル型
膜エレメント1aの一方の端面側から供給される。この
場合、原水7は線材61,62に対して斜め方向から供
給されることになる(図5参照)。原水7は、原水スペ
ーサ6に沿って流れ、スパイラル型膜エレメント1の他
方の端面側から濃縮水9として排出される。このよう
に、原水スペーサ6により原水7の流路が形成される。
原水7が原水スペーサ6に沿って流れる過程で分離膜2
を透過した透過水8が透過水スペーサ3に沿って集水管
5の内部に流れ込み、集水管5の端部から排出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図5に示したネット状
の原水スペーサ6を用いた従来のスパイラル型膜エレメ
ント1aにおいては、懸濁物質が多く含まれる原水や高
粘度の原水を通水した場合に、原水スペーサ6で生じる
圧力損失が非常に大きなものとなっていた。そのため、
圧力損失を越える圧力で原水を供給するポンプの動力が
必要となり、システムのコスト上昇が避けられないとい
う問題があった。
【0008】また、原水スペーサ6での原水の線速が小
さく、原水中の懸濁物質等によるケークが形成されやす
く、流路の閉塞が生じやすいという問題もあった。一
方、懸濁物質等による流路の閉塞を防ぐために、ネット
状の原水スペーサの代わりにジグザグ状の波板状スペー
サ(いわゆるコルゲートスペーサ)を用いたスパイラル
型膜エレメントが提案されている。しかしながら、この
ジグザグ状のコルゲートスペーサは、連続して作製する
ことができないため、単位面積当たりのコストが高くな
るという問題がある。
【0009】本発明の目的は、原水スペーサでの圧力損
失が小さく、流路の閉塞が生じにくい安価なスパイラル
型膜エレメントを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
者は、種々の検討を行ったところ、従来のスパイラル型
膜エレメントにおいては、原水スペーサの厚みが小さ
く、また原水スペーサの厚み方向における空隙率が小さ
いために、原水の流れに対する抵抗が大きくなり、懸濁
物質が多く含まれる原水や高粘度の原水を通水した場合
に原水スペーサでの圧力損失が大きくなること、原水が
原水スペーサの網目の各辺に対して斜め方向から供給さ
れ、かつ原水スペーサの網目の縦および横のピッチが小
さいために、原水が網目の交点を回避するようにジグザ
グ状に流れること、および原水がジグザグ状に流れるた
めに、圧力損失が高く、かつ原水スペーサでの線速が小
さくなり、原水中の懸濁物質等によるケークが形成され
やすいことを見い出した。そして、このような研究知見
に基づいて次の発明を案出した。
【0011】本発明に係るスパイラル型膜エレメント
は、集水管の外周面に袋状の分離膜を網状の原水スペー
サとともに巻回してなるスパイラル型膜エレメントにお
いて、原水が集水管の長手方向と平行な方向にほぼ直線
状に流れるように原水スペーサを配設したものである。
【0012】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、原水スペーサに沿って原水が集水管の長手方
向と平行な方向にほぼ直線状に流れるので、圧力損失が
低くなり、かつ原水スペーサでの原水の線速が大きくな
る。したがって、原水を供給するポンプの動力を低減す
ることができ、システムのコスト上昇が抑制されるとと
もに、原水中の懸濁物質等によるケークが形成されにく
くなる。
【0013】特に、原水スペーサが、複数の第1の線材
および複数の第2の線材が互いに交差するように格子状
に形成されてなり、複数の第1の線材または複数の第2
の線材が集水管の長手方向と平行になるように原水スペ
ーサを配置することが好ましい。それにより、原水スペ
ーサに供給された原水が集水管の長手方向と平行な方向
に直線状に流れやすくなる。
【0014】また、原水スペーサの有効厚みは2.0m
m以上5.0mm以下であることが好ましい。それによ
り、原水中の懸濁物質等による流路の閉塞を防止しつ
つ、1エレメント当たりの膜面積を大きくすることがで
きる。
【0015】さらに、原水スペーサの厚み方向における
空隙率は50%以上80%以下であることが好ましい。
それにより、原水中の懸濁物質等による流路の閉塞を防
止しつつ、原水スペーサでの原水の十分な線速を得るこ
とができる。したがって、原水中の懸濁物質等によるケ
ークが形成されにくくなる。
【0016】原水スペーサの網目のピッチは5mm以上
15mm以下であることが好ましい。それにより、圧力
損失を低減しつつ、分離膜間が接触して原水の流路が小
さくなることを防止することができる。
【0017】これらの結果、原水スペーサでの圧力損失
が小さく、かつ流路の閉塞が生じにくい安価なスパイラ
ル型膜エレメントが得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るスパイラル型
膜エレメントの一例を示す一部切欠き斜視図である。図
1に示すスパイラル型膜エレメント1は、透過水スペー
サ3の両面に2枚の分離膜2を重ね合わせ、その3辺を
接着することにより封筒状膜(袋状膜)4を形成し、そ
の封筒状膜4の開口部を集水管5に取り付け、ネット状
(網状)の原水スペーサ10とともに集水管5の外周面
にスパイラル状に巻回することにより構成される。
【0019】図2は図1のスパイラル型膜エレメント1
に用いられる原水スペーサ10の斜視図である。原水ス
ペーサ10は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成
樹脂からなる複数の線材11,12が互いに直角に交差
するように格子状に形成されている。
【0020】図1に示すように、本発明に係るスパイラ
ル型膜エレメント1において、原水スペーサ10は線材
11または線材12が集水管5と平行になるように配置
されている。それにより、図2に示すように、原水7が
線材11または線材12と平行な方向に供給される。
【0021】原水スペーサ10の有効厚みtが2.0m
m以下になると、原水中の懸濁物質等による流路の閉塞
が生じやすくなり、原水スペーサ10の厚みが5.0m
m以上になると、スパイラル型膜エレメント1において
原水スペーサ10の占める体積が大きくなり、1エレメ
ント当たりの膜面積が減少する。したがって、原水スペ
ーサ10の厚みは2.0mm以上5.0mm以下とす
る。
【0022】また、原水スペーサ10の厚み方向におけ
る空隙率が50%以下であると、原水中の懸濁物質等に
よる流路の閉塞が生じやすくなり、空隙率が80%以上
であると、原水スペーサ10で原水の十分な線速が得ら
れず、原水中の懸濁物質等によるケークが形成されやす
くなる。したがって、原水スペーサ10の厚み方向にお
ける空隙率は50%以上80%以下とする。
【0023】さらに、原水スペーサ10の網目の縦およ
び横のピッチが15mm以上であると、分離膜同士が接
触して流路が小さくなり、網目の縦および横のピッチが
5mm以下であると、圧力損失が大きくなる。したがっ
て、原水スペーサ10の網目の縦および横のピッチは5
mm以上15mm以下とする。
【0024】図1に示すように、原水7はスパイラル型
膜エレメント1の一方の端面側から供給される。この場
合、原水7は線材11または線材12に平行な方向に供
給されることになる(図2参照)。したがって、原水7
は、原水スペーサ6に沿って集水管5と平行な方向に直
線状に流れ、スパイラル型膜エレメント1の他方の端面
側から濃縮水9として排出される。原水7が原水スペー
サ6に沿って流れる過程で分離膜2を透過した透過水8
が透過水スペーサ3に沿って集水管5の内部に流れ込
み、集水管5の端部から排出される。
【0025】このスパイラル型膜エレメント1において
は、懸濁物質が多く含まれる原水や高粘度の原水を通水
した場合に、原水スペーサ10で生じる圧力損失が小さ
いため、原水を供給するポンプの動力を低減することが
でき、システムのコスト上昇を抑制することができる。
【0026】また、原水スペーサ10での原水の線速が
大きいので、原水中の懸濁物質等によるケークが形成さ
れにくく、流路の閉塞が生じにくい。
【0027】
【実施例】図1に示した構造を有する実施例のスパイラ
ル型膜エレメント1および図4に示した構造を有する比
較例のスパイラル型膜エレメント1aを作製し、原水流
量に対して原水スペーサで生じる圧力損失を測定した。
【0028】実施例のスパイラル型膜エレメント1で
は、有効厚みが2.5mm、厚み方向における空隙率が
50%、縦および横のピッチが8mm×8mmのネット
状の原水スペーサ10を用いた。一方、比較例のスパイ
ラル型膜エレメント1aでは、有効厚みが0.6mm、
厚み方向における空隙率が38%、縦および横のピッチ
が3.2mm×3.2mmのネット状の原水スペーサ6
を用いた。
【0029】図3に実施例および比較例のスパイラル型
膜エレメントにおいて原水流量に対して原水スペーサで
生じる圧力損失の測定結果を示す。図3において、実線
aは実施例のスパイラル型膜エレメント1における測定
結果を示し、破線bは比較例のスパイラル型膜エレメン
ト1aにおける測定結果を示す。運転条件として、原水
の粘度を100cPとし、操作圧力を0.5kgf/c
2 とした。
【0030】図3の結果から、実施例のスパイラル型膜
エレメント1では、比較例のスパイラル型膜エレメント
1aに比べて、原水スペーサで生じる圧力損失が非常に
小さくなっていることがわかる。そのため、実施例のス
パイラル型膜エレメント1によると、懸濁物質が多く含
まれる原水や高粘度の原水に対して原水スペーサで生じ
る圧力損失を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの一例
を示す一部切欠き斜視図である。
【図2】図1のスパイラル型膜エレメントに用いられる
原水スペーサの斜視図である。
【図3】実施例および比較例のスパイラル型膜エレメン
トにおいて原水流量に対して原水スペーサで生じる圧力
損失の測定結果を示す図である。
【図4】従来のスパイラル型膜エレメントの一例を示す
一部切欠き斜視図である。
【図5】図4のスパイラル型膜エレメントに用いられる
原水スペーサの平面図である。
【符号の説明】
1 スパイラル型膜エレメント 2 分離膜 3 透過水スペーサ 4 封筒状膜 5 集水管 6 原水スペーサ 7 原水 8 透過水 9 濃縮水

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集水管の外周面に袋状の分離膜を網状の
    原水スペーサとともに巻回してなるスパイラル型膜エレ
    メントにおいて、原水が前記集水管の長手方向と平行な
    方向にほぼ直線状に流れるように前記原水スペーサを配
    設したことを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
  2. 【請求項2】 前記原水スペーサは複数の第1の線材お
    よび複数の第2の線材が互いに交差するように格子状に
    形成されてなり、前記複数の第1の線材または前記複数
    の第2の線材が前記集水管の長手方向と平行になるよう
    に前記原水スペーサを配置したことを特徴とする請求項
    1記載のスパイラル型膜エレメント。
  3. 【請求項3】 前記原水スペーサの有効厚みは2.0m
    m以上5.0mm以下であることを特徴とする請求項1
    または2記載のスパイラル型膜エレメント。
  4. 【請求項4】 前記原水スペーサの厚み方向における空
    隙率は50%以上80%以下であることを特徴とする請
    求項1、2または3記載のスパイラル型膜エレメント。
  5. 【請求項5】 前記原水スペーサの網目のピッチは5m
    m以上15mm以下であることを特徴とする請求項1〜
    4のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメント。
JP8124405A 1996-05-20 1996-05-20 スパイラル型膜エレメント Pending JPH09299770A (ja)

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