JPH10305216A - 逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法 - Google Patents
逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法Info
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- JPH10305216A JPH10305216A JP11547097A JP11547097A JPH10305216A JP H10305216 A JPH10305216 A JP H10305216A JP 11547097 A JP11547097 A JP 11547097A JP 11547097 A JP11547097 A JP 11547097A JP H10305216 A JPH10305216 A JP H10305216A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より高い回収率でかつ少ないエネルギで高濃
度溶液から淡水を効率的にかつ安定的に得ることが可能
な逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法を提供
する。 【解決手段】 第１段目の逆浸透膜モジュール４が所定
条件下での３．５％食塩水の食塩阻止率が９９％以上の
性能を有し、第２の逆浸透膜モジュール７が、所定条件
下での０．０５％食塩水の食塩阻止率が９９％以上でか
つ透過流束が０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）
／日以上の性能を有する。第１段目の逆浸透膜モジュー
ル４からの濃縮水５を第２段目の逆浸透膜モジュール７
に供給し、第２段目の逆浸透膜モジュール７からの透過
水９を液送ポンプ３に戻すとともに、第１段目の逆浸透
膜モジュール４からの透過水６を取り出す。
度溶液から淡水を効率的にかつ安定的に得ることが可能
な逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法を提供
する。 【解決手段】 第１段目の逆浸透膜モジュール４が所定
条件下での３．５％食塩水の食塩阻止率が９９％以上の
性能を有し、第２の逆浸透膜モジュール７が、所定条件
下での０．０５％食塩水の食塩阻止率が９９％以上でか
つ透過流束が０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）
／日以上の性能を有する。第１段目の逆浸透膜モジュー
ル４からの濃縮水５を第２段目の逆浸透膜モジュール７
に供給し、第２段目の逆浸透膜モジュール７からの透過
水９を液送ポンプ３に戻すとともに、第１段目の逆浸透
膜モジュール４からの透過水６を取り出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜モジュー
ルを用いて高濃度溶液から高い回収率で低濃度溶液を得
るための逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法
に関する。
ルを用いて高濃度溶液から高い回収率で低濃度溶液を得
るための逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の降雨量の低下、生活レベルの向上
および産業の多様化等による水需要の増加に伴って、水
不足の被害が全国的に波及し、水資源の安定供給方法の
確立が急務となってきている。その中でも逆浸透膜によ
る海水の淡水化方法は、省エネルギ、省スペース、低コ
スト等の有利性から最も有望視されている。
および産業の多様化等による水需要の増加に伴って、水
不足の被害が全国的に波及し、水資源の安定供給方法の
確立が急務となってきている。その中でも逆浸透膜によ
る海水の淡水化方法は、省エネルギ、省スペース、低コ
スト等の有利性から最も有望視されている。
【０００３】逆浸透膜を用いた海水淡水化処理では、海
水の浸透圧以上の圧力で海水が逆浸透膜に供給される。
供給された海水は、逆浸透膜の透過作用により、透過水
と濃縮水とに分離され、透過水が回収される。
水の浸透圧以上の圧力で海水が逆浸透膜に供給される。
供給された海水は、逆浸透膜の透過作用により、透過水
と濃縮水とに分離され、透過水が回収される。
【０００４】現在、実用化されている逆浸透膜を用いた
海水淡水化プラントでは、逆浸透膜に５〜６ＭＰａ以上
の操作圧力を付与し、供給された海水から回収される透
過水の割合（回収率）が４０％程度で運転が行われてい
る。ここで、回収率は 回収率（％）＝透過水量／供給水量×１００ で与えられる。
海水淡水化プラントでは、逆浸透膜に５〜６ＭＰａ以上
の操作圧力を付与し、供給された海水から回収される透
過水の割合（回収率）が４０％程度で運転が行われてい
る。ここで、回収率は 回収率（％）＝透過水量／供給水量×１００ で与えられる。
【０００５】このような運転状態において、海水の塩分
濃度が３．５％の場合には、濃縮された海水（濃縮水）
の塩分濃度が約６％にまで高められ、濃縮水の浸透圧が
約４．５ＭＰａとなる。そこで、逆浸透膜に付加される
操作圧力は濃縮水の浸透圧よりも高くなるように設定さ
れており、上記のように５〜６ＭＰａ以上に設定されて
いる。
濃度が３．５％の場合には、濃縮された海水（濃縮水）
の塩分濃度が約６％にまで高められ、濃縮水の浸透圧が
約４．５ＭＰａとなる。そこで、逆浸透膜に付加される
操作圧力は濃縮水の浸透圧よりも高くなるように設定さ
れており、上記のように５〜６ＭＰａ以上に設定されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】逆浸透膜を用いた海水
淡水化処理における造水コストをさらに低減するために
は、供給される海水量に対する淡水（透過水）の回収率
を上昇させることが望ましい。
淡水化処理における造水コストをさらに低減するために
は、供給される海水量に対する淡水（透過水）の回収率
を上昇させることが望ましい。
【０００７】しかしながら、淡水の回収率を上昇させよ
うとすると、逆浸透膜への操作圧力が上昇する。例え
ば、海水淡水化処理において現在実用化されている膜分
離装置、すなわち１種類の逆浸透膜モジュールを複数本
並列に配列した膜分離装置を回収率６０％で運転する場
合を想定する。この場合には、供給される海水の塩分濃
度が３．５％の場合、その濃縮水の塩分濃度は８．８％
となり、この濃縮水の浸透圧は約７ＭＰａにまで上昇す
る。このため、逆浸透膜への操作圧力は８〜９ＭＰａ以
上必要となる。
うとすると、逆浸透膜への操作圧力が上昇する。例え
ば、海水淡水化処理において現在実用化されている膜分
離装置、すなわち１種類の逆浸透膜モジュールを複数本
並列に配列した膜分離装置を回収率６０％で運転する場
合を想定する。この場合には、供給される海水の塩分濃
度が３．５％の場合、その濃縮水の塩分濃度は８．８％
となり、この濃縮水の浸透圧は約７ＭＰａにまで上昇す
る。このため、逆浸透膜への操作圧力は８〜９ＭＰａ以
上必要となる。
【０００８】しかしながら、このような高い操作圧力で
運転を行うと、逆浸透膜への圧力負荷が過大となり、フ
ァウリング（膜面汚れ）が生じやすくなる。また、ファ
ウリング物質の種類によっては膜劣化を引き起こす場合
もある。
運転を行うと、逆浸透膜への圧力負荷が過大となり、フ
ァウリング（膜面汚れ）が生じやすくなる。また、ファ
ウリング物質の種類によっては膜劣化を引き起こす場合
もある。
【０００９】さらに、濃縮水の溶質濃度が高くなるため
に、濃縮水中に含まれる海水成分、例えば炭酸カルシウ
ムや硫酸カルシウム等のスケール成分の濃度が高くなっ
て溶解度以上になり、逆浸透膜の膜面に析出してスケー
ルを発生させる問題が生じる。
に、濃縮水中に含まれる海水成分、例えば炭酸カルシウ
ムや硫酸カルシウム等のスケール成分の濃度が高くなっ
て溶解度以上になり、逆浸透膜の膜面に析出してスケー
ルを発生させる問題が生じる。
【００１０】なお、海水から高い回収率で淡水を得るこ
とを目的として、高阻止率の逆浸透膜モジュールを多段
に配置し、前段の濃縮水を昇圧用ブースターポンプを用
いて昇圧し、高圧で濃縮水を処理する方法（特開平８−
１０８０４８号公報）や、高阻止率の逆浸透膜モジュー
ルとルーズＲＯ膜モジュールとを多段に配置し、高い回
収率で淡水を得る方法（特開平８−２０６４６０号公
報）等が提案されている。
とを目的として、高阻止率の逆浸透膜モジュールを多段
に配置し、前段の濃縮水を昇圧用ブースターポンプを用
いて昇圧し、高圧で濃縮水を処理する方法（特開平８−
１０８０４８号公報）や、高阻止率の逆浸透膜モジュー
ルとルーズＲＯ膜モジュールとを多段に配置し、高い回
収率で淡水を得る方法（特開平８−２０６４６０号公
報）等が提案されている。
【００１１】このように、より少ないエネルギで高濃度
溶液から淡水を高い回収率で効率的に得ることが従来よ
り望まれている。
溶液から淡水を高い回収率で効率的に得ることが従来よ
り望まれている。
【００１２】本発明の目的は、より高い回収率でかつ少
ないエネルギで高濃度溶液から淡水を効率的にかつ安定
的に得ることが可能な逆浸透膜分離装置および高濃度溶
液の分離方法を提供することである。
ないエネルギで高濃度溶液から淡水を効率的にかつ安定
的に得ることが可能な逆浸透膜分離装置および高濃度溶
液の分離方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る逆浸透膜分離装置は、第１の逆浸透膜モジュール
を前段に設け、第２の逆浸透膜モジュールを後段に設け
てなる逆浸透膜分離装置において、第１の逆浸透膜モジ
ュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度３．５％の水溶液を原
液として温度２５℃および操作圧力５．５ＭＰａで１時
間運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有し、
第２の逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度
０．０５％の水溶液に対する温度２５℃での透過流束が
０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）／日以上であ
りかつｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原液
として温度２５℃および操作圧力０．５ＭＰａで３０分
運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有するも
のである。
に係る逆浸透膜分離装置は、第１の逆浸透膜モジュール
を前段に設け、第２の逆浸透膜モジュールを後段に設け
てなる逆浸透膜分離装置において、第１の逆浸透膜モジ
ュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度３．５％の水溶液を原
液として温度２５℃および操作圧力５．５ＭＰａで１時
間運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有し、
第２の逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃度
０．０５％の水溶液に対する温度２５℃での透過流束が
０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）／日以上であ
りかつｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原液
として温度２５℃および操作圧力０．５ＭＰａで３０分
運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有するも
のである。
【００１４】本発明に係る逆浸透膜分離装置において
は、第２の逆浸透膜モジュールに、低い操作圧力に対し
て透過流束の大きい逆浸透膜を用いている。このため、
第１段目の逆浸透膜モジュールのみならず、第２段目の
逆浸透膜モジュールからも高流量の透過液が得られ、こ
れによって逆浸透膜分離装置を高い回収率で運転するこ
とができる。
は、第２の逆浸透膜モジュールに、低い操作圧力に対し
て透過流束の大きい逆浸透膜を用いている。このため、
第１段目の逆浸透膜モジュールのみならず、第２段目の
逆浸透膜モジュールからも高流量の透過液が得られ、こ
れによって逆浸透膜分離装置を高い回収率で運転するこ
とができる。
【００１５】また、第１の逆浸透膜モジュールにより得
られた濃縮液を第２の逆浸透膜モジュールに供給する管
路を有してもよい。この管路により、第１の逆浸透膜モ
ジュールより得られた濃縮液はそのまま第２の逆浸透膜
モジュールに供給される。このため、第１の逆浸透膜モ
ジュールからの濃縮液を昇圧して第２の逆浸透膜モジュ
ールに送り出すためのブースターポンプを不要とし、逆
浸透膜分離装置の低コスト化および省エネルギ化を図る
ことができる。
られた濃縮液を第２の逆浸透膜モジュールに供給する管
路を有してもよい。この管路により、第１の逆浸透膜モ
ジュールより得られた濃縮液はそのまま第２の逆浸透膜
モジュールに供給される。このため、第１の逆浸透膜モ
ジュールからの濃縮液を昇圧して第２の逆浸透膜モジュ
ールに送り出すためのブースターポンプを不要とし、逆
浸透膜分離装置の低コスト化および省エネルギ化を図る
ことができる。
【００１６】さらに、第２の逆浸透膜モジュールにより
得られた透過液を、第１の逆浸透膜モジュールの上流側
に戻す管路をさらに有してもよい。
得られた透過液を、第１の逆浸透膜モジュールの上流側
に戻す管路をさらに有してもよい。
【００１７】この場合には、第２の逆浸透膜モジュール
により得られた透過液によって原液が希釈されて第１の
逆浸透膜モジュールに供給される。このため、第１の逆
浸透膜モジュールの濃縮液の浸透圧の上昇が抑制され、
それによって第１の逆浸透膜モジュールの操作圧力を抑
制することができる。それゆえ、低い操作圧力による運
転が可能となり、逆浸透膜分離装置の省エネルギ化に寄
与する。
により得られた透過液によって原液が希釈されて第１の
逆浸透膜モジュールに供給される。このため、第１の逆
浸透膜モジュールの濃縮液の浸透圧の上昇が抑制され、
それによって第１の逆浸透膜モジュールの操作圧力を抑
制することができる。それゆえ、低い操作圧力による運
転が可能となり、逆浸透膜分離装置の省エネルギ化に寄
与する。
【００１８】さらに、第１の逆浸透膜モジュールにより
得られた透過液と第２の逆浸透膜モジュールにより得ら
れた透過液とを合流して外部へ取り出す管路をさらに有
してもよい。
得られた透過液と第２の逆浸透膜モジュールにより得ら
れた透過液とを合流して外部へ取り出す管路をさらに有
してもよい。
【００１９】この場合、第１および第２の逆浸透膜モジ
ュールはともに高い食塩阻止性能を有している。このた
め、第１の逆浸透膜モジュールからの透過液と第２の逆
浸透膜モジュールからの透過液とを合流させることによ
り透過液の回収率が高まるとともに所定の基準値を越え
るまでに食塩が除去された透過液を得ることができる。
ュールはともに高い食塩阻止性能を有している。このた
め、第１の逆浸透膜モジュールからの透過液と第２の逆
浸透膜モジュールからの透過液とを合流させることによ
り透過液の回収率が高まるとともに所定の基準値を越え
るまでに食塩が除去された透過液を得ることができる。
【００２０】特に、第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透
膜は架橋全芳香族ポリアミドからなるスキン層と多孔質
支持体との複合膜であることが好ましい。さらに、架橋
全芳香族ポリアミドからなるスキン層の表面は、平均表
面粗さが５５ｎｍ以上の凹凸を有することが好ましい。
なお、平均表面粗さは「発明の実施の形態」の欄におい
て定義された式によって求めたものである。
膜は架橋全芳香族ポリアミドからなるスキン層と多孔質
支持体との複合膜であることが好ましい。さらに、架橋
全芳香族ポリアミドからなるスキン層の表面は、平均表
面粗さが５５ｎｍ以上の凹凸を有することが好ましい。
なお、平均表面粗さは「発明の実施の形態」の欄におい
て定義された式によって求めたものである。
【００２１】この場合、第２の逆浸透膜モジュールの逆
浸透膜の表面を粗面化して表面積を増大させることによ
り透過流束が高められる。これにより、第２の逆浸透膜
モジュールからの透過液量が増大し、逆浸透膜分離装置
の回収率を高めることができる。
浸透膜の表面を粗面化して表面積を増大させることによ
り透過流束が高められる。これにより、第２の逆浸透膜
モジュールからの透過液量が増大し、逆浸透膜分離装置
の回収率を高めることができる。
【００２２】本発明に係る高濃度溶液の分離方法は、ｐ
Ｈ６．５の食塩濃度３．５％の水溶液を原液として温度
２５℃および操作圧力５．５ＭＰａで１時間運転した後
の食塩阻止率が９９％以上の性能を有する第１の逆浸透
膜モジュールに高濃度の被処理液を供給して分離処理
し、その濃縮液を、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の
水溶液に対する温度２５℃での透過流束が０．０８ｍ3
／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ 2 ）／日以上でありかつｐＨ
６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原液として温度
２５℃および操作圧力０．５ＭＰａで３０分運転した後
の食塩阻止率が９９％以上の性能を有する第２の逆浸透
膜モジュールに供給して分離処理するものである。
Ｈ６．５の食塩濃度３．５％の水溶液を原液として温度
２５℃および操作圧力５．５ＭＰａで１時間運転した後
の食塩阻止率が９９％以上の性能を有する第１の逆浸透
膜モジュールに高濃度の被処理液を供給して分離処理
し、その濃縮液を、ｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の
水溶液に対する温度２５℃での透過流束が０．０８ｍ3
／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ 2 ）／日以上でありかつｐＨ
６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原液として温度
２５℃および操作圧力０．５ＭＰａで３０分運転した後
の食塩阻止率が９９％以上の性能を有する第２の逆浸透
膜モジュールに供給して分離処理するものである。
【００２３】本発明に係る高濃度溶液の分離方法におい
ては、第２の逆浸透膜モジュールに、低い操作圧力に対
して透過流束の大きい逆浸透膜を用いている。このた
め、第１段目の逆浸透膜モジュールのみならず、第２段
目の逆浸透膜モジュールからも高流量の透過液が得ら
れ、これによって透過液の回収率が高められる。
ては、第２の逆浸透膜モジュールに、低い操作圧力に対
して透過流束の大きい逆浸透膜を用いている。このた
め、第１段目の逆浸透膜モジュールのみならず、第２段
目の逆浸透膜モジュールからも高流量の透過液が得ら
れ、これによって透過液の回収率が高められる。
【００２４】特に、第２の逆浸透膜モジュールにより分
離された透過液を第１の逆浸透膜モジュールの上流側に
戻してもよい。
離された透過液を第１の逆浸透膜モジュールの上流側に
戻してもよい。
【００２５】この場合には、第２の逆浸透膜モジュール
により分離された透過液によって被処理液が希釈されて
第１の逆浸透膜モジュールに供給される。このため、第
１の逆浸透膜モジュールの濃縮液の浸透圧の上昇が抑制
され、それによって第１の逆浸透膜モジュールの操作圧
力を抑制することができる。それゆえ、低い操作圧力に
よって透過液の回収率を高めることができる。
により分離された透過液によって被処理液が希釈されて
第１の逆浸透膜モジュールに供給される。このため、第
１の逆浸透膜モジュールの濃縮液の浸透圧の上昇が抑制
され、それによって第１の逆浸透膜モジュールの操作圧
力を抑制することができる。それゆえ、低い操作圧力に
よって透過液の回収率を高めることができる。
【００２６】さらに、第１の逆浸透膜モジュールにより
分離された透過液と第２の逆浸透膜モジュールにより分
離された透過液とを合流して取り出してもよい。
分離された透過液と第２の逆浸透膜モジュールにより分
離された透過液とを合流して取り出してもよい。
【００２７】この場合、第１および第２の逆浸透膜モジ
ュールはともに高い食塩阻止性能を有している。したが
って、第１の逆浸透膜モジュールからの透過液と第２の
逆浸透膜モジュールからの透過液とを合流させることに
より透過液の回収率が高まるとともに所定の基準値を越
えるまでに食塩が除去された透過液を得ることができ
る。
ュールはともに高い食塩阻止性能を有している。したが
って、第１の逆浸透膜モジュールからの透過液と第２の
逆浸透膜モジュールからの透過液とを合流させることに
より透過液の回収率が高まるとともに所定の基準値を越
えるまでに食塩が除去された透過液を得ることができ
る。
【００２８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る逆浸透膜分
離装置の第１の例を示す構成図である。逆浸透膜分離装
置は、前処理ユニット２、液送ポンプ３、第１段目の逆
浸透膜モジュール４、第２段目の逆浸透膜モジュール７
およびスケール防止剤添加部１０を備え、各部間が配管
系により接続されている。
離装置の第１の例を示す構成図である。逆浸透膜分離装
置は、前処理ユニット２、液送ポンプ３、第１段目の逆
浸透膜モジュール４、第２段目の逆浸透膜モジュール７
およびスケール防止剤添加部１０を備え、各部間が配管
系により接続されている。
【００２９】図１に示す逆浸透膜分離装置において、第
１段目および第２段目の逆浸透膜モジュール４，７に
は、スパイラル型、中空糸型、チューブラー型、プレー
ト＆フレーム型等の形式の膜モジュールを用いることが
できる。
１段目および第２段目の逆浸透膜モジュール４，７に
は、スパイラル型、中空糸型、チューブラー型、プレー
ト＆フレーム型等の形式の膜モジュールを用いることが
できる。
【００３０】また、これらの逆浸透膜モジュールの膜材
質としては、アセチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル、ポリアミド等を使用することが可能であり、特にト
リハロメタンやトリブロモメタン等の有機物の阻止性能
が高いポリアミドを使用することが好ましい。さらに、
逆浸透膜の膜構造としては、スキン層と多孔質支持体と
からなる複合膜が使用される。
質としては、アセチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル、ポリアミド等を使用することが可能であり、特にト
リハロメタンやトリブロモメタン等の有機物の阻止性能
が高いポリアミドを使用することが好ましい。さらに、
逆浸透膜の膜構造としては、スキン層と多孔質支持体と
からなる複合膜が使用される。
【００３１】特に、第１段目の逆浸透膜モジュール４に
は、高圧力下での海水淡水化処理を行うために、トリハ
ロメタンやトリブロモメタン等の有機物の阻止性能が高
いポリアミド、特に、芳香族ポリアミド複合膜を使用す
ることが好ましい。さらに、第１の逆浸透膜モジュール
４は、ｐＨ６．５の３．５％食塩水溶液（食塩濃度が
３．５％の水溶液）を原液とし、温度２５℃、操作圧力
５．５ＭＰａで１時間運転した後での食塩阻止率が９９
％以上の性能を有することが好ましい。
は、高圧力下での海水淡水化処理を行うために、トリハ
ロメタンやトリブロモメタン等の有機物の阻止性能が高
いポリアミド、特に、芳香族ポリアミド複合膜を使用す
ることが好ましい。さらに、第１の逆浸透膜モジュール
４は、ｐＨ６．５の３．５％食塩水溶液（食塩濃度が
３．５％の水溶液）を原液とし、温度２５℃、操作圧力
５．５ＭＰａで１時間運転した後での食塩阻止率が９９
％以上の性能を有することが好ましい。
【００３２】ここで、逆浸透膜の食塩阻止率は次式で与
えられる。 食塩阻止率（％）＝（１−Ｃｐ／Ｃｆ）×１００
えられる。 食塩阻止率（％）＝（１−Ｃｐ／Ｃｆ）×１００
【００３３】ただし、Ｃｐは供給液の溶質（食塩）の濃
度であり、Ｃｆは透過水の溶質の濃度である。
度であり、Ｃｆは透過水の溶質の濃度である。
【００３４】また、第２段目の逆浸透膜モジュール７に
は、膜表面を粗面化し、その表面積の増大により透過流
束を高めた逆浸透膜が用いられる。すなわち、架橋全芳
香族ポリアミドからなるスキン層とこれを支持する微多
孔質支持体、例えばポリスルホンからなる微多孔質支持
体との複合膜が用いられる。複合逆浸透膜のスキン層の
表面は、以下に定義される平均表面粗さＲａが５５ｎｍ
以上の凹凸に形成される。また、スキン層の厚みは、
０．０８〜１．５μｍ以下であり、微多孔質支持体の厚
みは５０〜２５０μｍである。
は、膜表面を粗面化し、その表面積の増大により透過流
束を高めた逆浸透膜が用いられる。すなわち、架橋全芳
香族ポリアミドからなるスキン層とこれを支持する微多
孔質支持体、例えばポリスルホンからなる微多孔質支持
体との複合膜が用いられる。複合逆浸透膜のスキン層の
表面は、以下に定義される平均表面粗さＲａが５５ｎｍ
以上の凹凸に形成される。また、スキン層の厚みは、
０．０８〜１．５μｍ以下であり、微多孔質支持体の厚
みは５０〜２５０μｍである。
【００３５】ここで、上記の架橋全芳香族ポリアミドか
らなるスキン層の平均表面粗さＲａは次式で定義され、
原子間力顕微鏡、摩擦力顕微鏡、トンネル顕微鏡、走査
電子顕微鏡、透過電子顕微鏡により測定される。
らなるスキン層の平均表面粗さＲａは次式で定義され、
原子間力顕微鏡、摩擦力顕微鏡、トンネル顕微鏡、走査
電子顕微鏡、透過電子顕微鏡により測定される。
【００３６】
【数１】
【００３７】上式中、ａ，ｂは測定対象表面に規定され
る指定面（長方形）の２辺の長さ、Ｓは指定面の面積、
ｆ（ｘ，ｙ）は指定面内での表面高さ、ＺＯは次式で与
えられる指定面の高さの平均値である。
る指定面（長方形）の２辺の長さ、Ｓは指定面の面積、
ｆ（ｘ，ｙ）は指定面内での表面高さ、ＺＯは次式で与
えられる指定面の高さの平均値である。
【００３８】
【数２】
【００３９】第２段目の逆浸透膜モジュール７は、透過
流束がｐＨ６．５の０．０５％食塩水溶液を原液とし、
温度２５℃の条件下で０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／
ｃｍ 2 ）／日以上であり、かつｐＨ６．５の０．０５％
食塩水溶液を原液とし、温度２５℃、操作圧力０．５Ｍ
Ｐａで３０分運転した後での食塩阻止率が９９％以上の
性能を有することが好ましい。
流束がｐＨ６．５の０．０５％食塩水溶液を原液とし、
温度２５℃の条件下で０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／
ｃｍ 2 ）／日以上であり、かつｐＨ６．５の０．０５％
食塩水溶液を原液とし、温度２５℃、操作圧力０．５Ｍ
Ｐａで３０分運転した後での食塩阻止率が９９％以上の
性能を有することが好ましい。
【００４０】図１に示す逆浸透膜分離装置を用いて高濃
度溶液（海水）を処理する場合、海水１は前処理槽２で
前処理される。前処理槽２は、第１段目の逆浸透膜モジ
ュール４の逆浸透膜の膜面を懸濁物質や有機物の付着、
汚染から保護するために設けられており、懸濁物質や有
機物を除去するための手段、例えば砂濾過、精密濾過、
塩素や凝集剤の添加、炭酸カルシウムの沈殿防止のため
のｐＨ調整剤や還元剤の添加等の処理手段が設置され
る。
度溶液（海水）を処理する場合、海水１は前処理槽２で
前処理される。前処理槽２は、第１段目の逆浸透膜モジ
ュール４の逆浸透膜の膜面を懸濁物質や有機物の付着、
汚染から保護するために設けられており、懸濁物質や有
機物を除去するための手段、例えば砂濾過、精密濾過、
塩素や凝集剤の添加、炭酸カルシウムの沈殿防止のため
のｐＨ調整剤や還元剤の添加等の処理手段が設置され
る。
【００４１】前処理された海水は、液送ポンプ３により
所定の圧力で第１段目の逆浸透膜モジュール４に供給さ
れる。第１段目の逆浸透膜モジュール４では海水中の食
塩の通過が阻止され、海水が、塩分が濃縮された濃縮水
５と所定の除去率で食塩が除去された透過水６とに分離
される。濃縮水５は第１段目の逆浸透膜モジュール４と
第２段目の逆浸透膜モジュール７とを連結する管路によ
って第２段目の逆浸透膜モジュール７に供給される。濃
縮水５にはスケール成分が含まれる。このため、スケー
ル防止剤添加部１０によって濃縮水５中にスケール防止
剤が添加される。
所定の圧力で第１段目の逆浸透膜モジュール４に供給さ
れる。第１段目の逆浸透膜モジュール４では海水中の食
塩の通過が阻止され、海水が、塩分が濃縮された濃縮水
５と所定の除去率で食塩が除去された透過水６とに分離
される。濃縮水５は第１段目の逆浸透膜モジュール４と
第２段目の逆浸透膜モジュール７とを連結する管路によ
って第２段目の逆浸透膜モジュール７に供給される。濃
縮水５にはスケール成分が含まれる。このため、スケー
ル防止剤添加部１０によって濃縮水５中にスケール防止
剤が添加される。
【００４２】第２段目の逆浸透膜モジュール７では、供
給された濃縮水５がさらに濃縮水８と透過水９とに分離
される。濃縮水８はそのまま系外へ排出され、透過水９
は第２段目の逆浸透膜モジュール７から伸びる合流管路
によって液送ポンプ３の上流側へ戻され、前処理された
海水と混合されて再び第１段目の逆浸透膜モジュール４
へ供給される。
給された濃縮水５がさらに濃縮水８と透過水９とに分離
される。濃縮水８はそのまま系外へ排出され、透過水９
は第２段目の逆浸透膜モジュール７から伸びる合流管路
によって液送ポンプ３の上流側へ戻され、前処理された
海水と混合されて再び第１段目の逆浸透膜モジュール４
へ供給される。
【００４３】上記の逆浸透膜分離装置では、第２段目の
逆浸透膜モジュール７に透過流束が極めて高い逆浸透膜
が用いられている。このため、第２段目の逆浸透膜モジ
ュール７においては０．５〜１ＭＰａという超低圧の操
作圧力をによって透過水を分離することができる。した
がって、第１段目の逆浸透膜モジュール４からの濃縮水
５を第２段目の逆浸透膜モジュール７に供給して分離処
理を行う場合、第１段目と第２段目の逆浸透膜モジュー
ル４，７の間にブースターポンプを配置して濃縮水５を
昇圧して供給する必要がない。
逆浸透膜モジュール７に透過流束が極めて高い逆浸透膜
が用いられている。このため、第２段目の逆浸透膜モジ
ュール７においては０．５〜１ＭＰａという超低圧の操
作圧力をによって透過水を分離することができる。した
がって、第１段目の逆浸透膜モジュール４からの濃縮水
５を第２段目の逆浸透膜モジュール７に供給して分離処
理を行う場合、第１段目と第２段目の逆浸透膜モジュー
ル４，７の間にブースターポンプを配置して濃縮水５を
昇圧して供給する必要がない。
【００４４】すなわち、第２段目の逆浸透膜モジュール
７の操作圧力は第１段目の逆浸透膜モジュール４におい
て濃縮水５に付加される圧力と第２段目の逆浸透膜モジ
ュール７内における濃縮水の浸透圧との差により生じ
る。この操作圧力は０．５〜１ＭＰａ程度の低圧となる
が、上述のように、第２段目の逆浸透膜モジュール７に
は低い操作圧力下で高い透過水量が得られる逆浸透膜が
用いられている。これにより、昇圧用のブースターポン
プが不要となり、逆浸透膜分離装置の構成が簡略化され
るとともに、運転時の省エネルギ化を図ることができ
る。
７の操作圧力は第１段目の逆浸透膜モジュール４におい
て濃縮水５に付加される圧力と第２段目の逆浸透膜モジ
ュール７内における濃縮水の浸透圧との差により生じ
る。この操作圧力は０．５〜１ＭＰａ程度の低圧となる
が、上述のように、第２段目の逆浸透膜モジュール７に
は低い操作圧力下で高い透過水量が得られる逆浸透膜が
用いられている。これにより、昇圧用のブースターポン
プが不要となり、逆浸透膜分離装置の構成が簡略化され
るとともに、運転時の省エネルギ化を図ることができ
る。
【００４５】また、第２段目の逆浸透膜モジュール７か
らの透過水９は液送ポンプ３の上流側に戻され、海水１
とともに再び第１段目の逆浸透膜モジュール４に供給さ
れる。このため、海水１が透過水９によって希釈され、
第１段目の逆浸透膜モジュール４の濃縮水５の浸透圧の
上昇が抑制される。この結果、第１段目の逆浸透膜モジ
ュール４の操作圧力を抑制することが可能となり、逆浸
透膜分離装置の運転時の省エネルギ化を図ることができ
る。
らの透過水９は液送ポンプ３の上流側に戻され、海水１
とともに再び第１段目の逆浸透膜モジュール４に供給さ
れる。このため、海水１が透過水９によって希釈され、
第１段目の逆浸透膜モジュール４の濃縮水５の浸透圧の
上昇が抑制される。この結果、第１段目の逆浸透膜モジ
ュール４の操作圧力を抑制することが可能となり、逆浸
透膜分離装置の運転時の省エネルギ化を図ることができ
る。
【００４６】次に、本発明に係る逆浸透膜分離装置の第
２の例について図２を参照して説明する。図２に示す逆
浸透膜分離装置は、図１に示す逆浸透膜装置に対し、第
２段目の逆浸透膜モジュール７の透過水９を第１段目の
逆浸透膜モジュール４の透過水６に合流させて取り出し
管路を通して導出している点が異なる。また、第１段目
および第２段目の逆浸透膜モジュール４，７の各逆浸透
膜は図１に示す逆浸透膜分離装置と同様に構成されてい
る。
２の例について図２を参照して説明する。図２に示す逆
浸透膜分離装置は、図１に示す逆浸透膜装置に対し、第
２段目の逆浸透膜モジュール７の透過水９を第１段目の
逆浸透膜モジュール４の透過水６に合流させて取り出し
管路を通して導出している点が異なる。また、第１段目
および第２段目の逆浸透膜モジュール４，７の各逆浸透
膜は図１に示す逆浸透膜分離装置と同様に構成されてい
る。
【００４７】第１段目の逆浸透膜モジュール４の濃縮水
５は第２段目の逆浸透膜モジュール７に供給される。第
２段目の逆浸透膜モジュール７では、逆浸透膜の透過水
量が高められているため、濃縮水５は低い操作圧力で分
離される。
５は第２段目の逆浸透膜モジュール７に供給される。第
２段目の逆浸透膜モジュール７では、逆浸透膜の透過水
量が高められているため、濃縮水５は低い操作圧力で分
離される。
【００４８】さらに、この第２段目の逆浸透膜モジュー
ル７の逆浸透膜は、ｐＨ６．５、０．０５％食塩水溶液
を原液として温度２５℃、操作圧力０．５ＭＰａで３０
分運転した後での食塩阻止率が９９％以上と高い食塩阻
止率を有する。したがって、海水１よりも濃縮された濃
縮水５を分離して得られた透過水９中の食塩濃度は低い
値に保たれる。それゆえ、第１段目の逆浸透膜モジュー
ル４から得られた透過水６に第２段目の逆浸透膜モジュ
ール７から得られた透過水９を合流したとしても、食塩
濃度の低い透過水を得ることができる。例えば、飲料水
基準以下の水質（食塩濃度）の透過水を得ることができ
る。
ル７の逆浸透膜は、ｐＨ６．５、０．０５％食塩水溶液
を原液として温度２５℃、操作圧力０．５ＭＰａで３０
分運転した後での食塩阻止率が９９％以上と高い食塩阻
止率を有する。したがって、海水１よりも濃縮された濃
縮水５を分離して得られた透過水９中の食塩濃度は低い
値に保たれる。それゆえ、第１段目の逆浸透膜モジュー
ル４から得られた透過水６に第２段目の逆浸透膜モジュ
ール７から得られた透過水９を合流したとしても、食塩
濃度の低い透過水を得ることができる。例えば、飲料水
基準以下の水質（食塩濃度）の透過水を得ることができ
る。
【００４９】さらに、図１および図２に示す逆浸透膜分
離装置では、特に第２段目の逆浸透膜モジュールに透過
流束の高い逆浸透膜を用いたことにより、透過水の回収
率４０％以上、さらには５０〜６０％の高い回収率での
運転が可能となる。
離装置では、特に第２段目の逆浸透膜モジュールに透過
流束の高い逆浸透膜を用いたことにより、透過水の回収
率４０％以上、さらには５０〜６０％の高い回収率での
運転が可能となる。
【００５０】
［実施例１］図１に示す逆浸透膜分離装置を用いて海水
の淡水化処理を行った。逆浸透膜分離装置の諸条件は下
表の通りである。
の淡水化処理を行った。逆浸透膜分離装置の諸条件は下
表の通りである。
【００５１】
【表１】
【００５２】前処理を行った海水を７．０ＭＰａに昇圧
し、第１段目の逆浸透膜モジュールに供給し、得られた
濃縮水をそのまま第２段目の逆浸透膜モジュールに供給
した。第２段目の逆浸透膜モジュールにより得られた透
過水は第１段目の逆浸透膜モジュールに供給する海水に
合流させた。また、第２段目の逆浸透膜モジュールによ
り得られた濃縮水はそのまま排出した。
し、第１段目の逆浸透膜モジュールに供給し、得られた
濃縮水をそのまま第２段目の逆浸透膜モジュールに供給
した。第２段目の逆浸透膜モジュールにより得られた透
過水は第１段目の逆浸透膜モジュールに供給する海水に
合流させた。また、第２段目の逆浸透膜モジュールによ
り得られた濃縮水はそのまま排出した。
【００５３】この結果、第１段目の逆浸透膜モジュール
から得られた透過水の食塩濃度は２００ｐｐｍであっ
た。また、その透過水の透過水量は１３５ｍ3 ／日で、
供給海水量に対する透過水の回収率は６０％であった。
また、２０００時間経過後も透過水量の低下は見られな
かった。
から得られた透過水の食塩濃度は２００ｐｐｍであっ
た。また、その透過水の透過水量は１３５ｍ3 ／日で、
供給海水量に対する透過水の回収率は６０％であった。
また、２０００時間経過後も透過水量の低下は見られな
かった。
【００５４】［実施例２］図２に示す逆浸透膜分離装置
を用いて海水の淡水化処理を行った。逆浸透膜分離装置
の諸条件は実施例１と同一である。
を用いて海水の淡水化処理を行った。逆浸透膜分離装置
の諸条件は実施例１と同一である。
【００５５】この逆浸透膜分離装置に対し、前処理を行
った海水を７．０ＭＰａに昇圧し、第１段目の逆浸透膜
モジュールに供給した。第１段目の逆浸透膜モジュール
により得られた濃縮水はそのまま第２段目の逆浸透膜モ
ジュールに供給した。第１段目および第２段目の逆浸透
膜モジュールから得られた濃縮水はそのまま排出した。
また、第１段目および第２段目の逆浸透膜モジュールか
ら得られた透過水を取り出した。第１段目および第２段
目の逆浸透膜モジュールから得られた透過水の食塩濃度
は２６８ｐｐｍであり、透過水量は１２６ｍ3 ／日であ
った。また、供給海水量に対する透過水の回収率は５６
％であり、２０００時間経過後も透過水量の低下は見ら
れなかった。
った海水を７．０ＭＰａに昇圧し、第１段目の逆浸透膜
モジュールに供給した。第１段目の逆浸透膜モジュール
により得られた濃縮水はそのまま第２段目の逆浸透膜モ
ジュールに供給した。第１段目および第２段目の逆浸透
膜モジュールから得られた濃縮水はそのまま排出した。
また、第１段目および第２段目の逆浸透膜モジュールか
ら得られた透過水を取り出した。第１段目および第２段
目の逆浸透膜モジュールから得られた透過水の食塩濃度
は２６８ｐｐｍであり、透過水量は１２６ｍ3 ／日であ
った。また、供給海水量に対する透過水の回収率は５６
％であり、２０００時間経過後も透過水量の低下は見ら
れなかった。
【００５６】［比較例］比較のために、ｐＨ６．５の
３．５％食塩水溶液を原液として温度２５℃、操作圧力
５．５ＭＰａで１時間運転した後での食塩阻止率９９％
以上の日東電工株式会社製ＮＴＲ−７０ＳＷＣ−Ｓ８の
逆浸透膜モジュールを使用し、前処理を行った海水を
８．８ＭＰａに昇圧して供給し、透過水の回収率を６０
％の条件で分離処理を行った。得られた透過水の食塩濃
度は３３０ｐｐｍであった。また、透過水量は１３５ｍ
3 ／日であり、２０００時間経過後の透過水量は初期状
態に比べ１０％低下した。
３．５％食塩水溶液を原液として温度２５℃、操作圧力
５．５ＭＰａで１時間運転した後での食塩阻止率９９％
以上の日東電工株式会社製ＮＴＲ−７０ＳＷＣ−Ｓ８の
逆浸透膜モジュールを使用し、前処理を行った海水を
８．８ＭＰａに昇圧して供給し、透過水の回収率を６０
％の条件で分離処理を行った。得られた透過水の食塩濃
度は３３０ｐｐｍであった。また、透過水量は１３５ｍ
3 ／日であり、２０００時間経過後の透過水量は初期状
態に比べ１０％低下した。
【００５７】このように、本発明に係る逆浸透膜分離装
置および高濃度溶液の分離方法を用いると、低い操作圧
力でほぼ６０％と高い回収率での分離処理が可能とな
る。しかも、長時間運転した後も回収率の低下は生じな
い。これにより、運転時の省エネルギ化が可能で、かつ
低コストで透過水を長時間安定して得ることができる。
置および高濃度溶液の分離方法を用いると、低い操作圧
力でほぼ６０％と高い回収率での分離処理が可能とな
る。しかも、長時間運転した後も回収率の低下は生じな
い。これにより、運転時の省エネルギ化が可能で、かつ
低コストで透過水を長時間安定して得ることができる。
【図１】本発明による逆浸透膜分離装置の第１の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】本発明による逆浸透膜分離装置の第２の例を示
す構成図である。
す構成図である。
１ 海水 ２ 前処理ユニット ３ 液送ポンプ ４ 第１段目の逆浸透膜モジュール ５，８ 濃縮水 ６，９ 透過水 ７ 第２段目の逆浸透膜モジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 69/12 Ｂ０１Ｄ 69/12 71/56 71/56 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｇ
Claims (9)
- 【請求項１】 第１の逆浸透膜モジュールを前段に設
け、第２の逆浸透膜モジュールを後段に設けてなる逆浸
透膜分離装置において、 前記第１の逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃
度３．５％の水溶液を原液として温度２５℃および操作
圧力５．５ＭＰａで１時間運転した後の食塩阻止率が９
９％以上の性能を有し、 前記第２の逆浸透膜モジュールは、ｐＨ６．５の食塩濃
度０．０５％の水溶液に対する温度２５℃での透過流束
が０．０８ｍ3 ／ｍ2 ／（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）／日以上で
ありかつｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原
液として温度２５℃および操作圧力０．５ＭＰａで３０
分運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有する
ことを特徴とする逆浸透膜分離装置。 - 【請求項２】 前記第１の逆浸透膜モジュールにより得
られた濃縮液を前記第２の逆浸透膜モジュールに供給す
る管路を有することを特徴とする請求項１記載の逆浸透
膜分離装置。 - 【請求項３】 前記第２の逆浸透膜モジュールにより得
られた透過液を、前記第１の逆浸透膜モジュールの上流
側に戻す管路をさらに有することを特徴とする請求項１
または２記載の逆浸透膜分離装置。 - 【請求項４】 前記第１の逆浸透膜モジュールにより得
られた透過液と前記第２の逆浸透膜モジュールにより得
られた透過液とを合流して外部へ取り出す管路をさらに
有することを特徴とする請求項１または２記載の逆浸透
膜分離装置。 - 【請求項５】 前記第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透
膜が架橋全芳香族ポリアミドからなるスキン層と多孔質
支持体との複合膜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逆浸透膜分離装置。 - 【請求項６】 前記架橋全芳香族ポリアミドからなるス
キン層の表面は、平均表面粗さが５５ｎｍ以上の凹凸を
有することを特徴とする請求項５記載の逆浸透膜分離装
置。 - 【請求項７】 ｐＨ６．５の食塩濃度３．５％の水溶液
を原液として温度２５℃および操作圧力５．５ＭＰａで
１時間運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有
する第１の逆浸透膜モジュールに高濃度の被処理液を供
給して分離処理し、その濃縮液を、ｐＨ６．５の食塩濃
度０．０５％の水溶液に対する温度２５℃での透過流束
が０．０８ｍ3 ／ｍ2 （ｋｇｆ／ｃｍ2 ）／日以上であ
りかつｐＨ６．５の食塩濃度０．０５％の水溶液を原液
として温度２５℃および操作圧力０．５ＭＰａで３０分
運転した後の食塩阻止率が９９％以上の性能を有する第
２の逆浸透膜モジュールに供給して分離処理することを
特徴とする高濃度溶液の分離方法。 - 【請求項８】 前記第２の逆浸透膜モジュールにより分
離された透過液を、前記第１の逆浸透膜モジュールの上
流側に戻すことを特徴とする請求項７記載の高濃度溶液
の分離方法。 - 【請求項９】 前記第１の逆浸透膜モジュールにより分
離された透過液と前記第２の逆浸透膜モジュールにより
分離された透過液とを合流して取り出すことを特徴とす
る請求項７記載の高濃度溶液の分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11547097A JPH10305216A (ja) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | 逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11547097A JPH10305216A (ja) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | 逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10305216A true JPH10305216A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14663346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11547097A Pending JPH10305216A (ja) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | 逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10305216A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007289922A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-11-08 | Kurita Water Ind Ltd | ナノろ過膜又は逆浸透膜の阻止率向上剤、阻止率向上方法、ナノろ過膜又は逆浸透膜、水処理方法、及び、水処理装置 |
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| WO2014133130A1 (ja) | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 東レ株式会社 | 複合半透膜およびその製造方法 |
| JP2014223621A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-12-04 | ポール・コーポレーションＰａｌｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 粗面を有する高スループットの膜 |
-
1997
- 1997-05-06 JP JP11547097A patent/JPH10305216A/ja active Pending
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| US10427109B2 (en) | 2013-02-28 | 2019-10-01 | Toray Industries, Inc. | Composite semipermeable membrane and production thereof |
| JP2014223621A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-12-04 | ポール・コーポレーションＰａｌｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 粗面を有する高スループットの膜 |
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