WO2012033011A1 - 水処理装置 - Google Patents

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WO2012033011A1
WO2012033011A1 PCT/JP2011/070003 JP2011070003W WO2012033011A1 WO 2012033011 A1 WO2012033011 A1 WO 2012033011A1 JP 2011070003 W JP2011070003 W JP 2011070003W WO 2012033011 A1 WO2012033011 A1 WO 2012033011A1
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water treatment
treated
container
treatment unit
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一隆 鈴木
光太郎 北村
昌樹 早津
幸次 渡辺
啓香 前川
雅英 谷口
祐之 田中
Original Assignee
株式会社日立プラントテクノロジー
東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a water treatment apparatus, and more particularly to a water treatment apparatus such as a desalination apparatus for treating seawater into fresh water using a reverse osmosis membrane (hereinafter referred to as RO (Reverse 0 smosis)) membrane.
  • RO reverse osmosis membrane
  • a module in which a RO membrane element is filled in a cylindrical vessel (pressure vessel) is used as in Patent Document 1.
  • Seawater to be desalted (treated water) is desalted by being introduced into the RO membrane element and permeating the RO membrane.
  • the desalted permeated water permeates the core tube disposed at the center of the RO membrane element, and is taken out from the core tube to the outside of the vessel through the discharge tube.
  • a spiral membrane element in which a filtration membrane element and a mesh-like support are overlapped and closed in a bag shape is wound around a core tube in a roll cake shape is known.
  • a membrane using a large number of hollow fiber membranes is also well known.
  • the pressure applied to the seawater is 5 MPa or more, and the vessel, the piping member, and the like are made of a pressure-resistant member made of FRP or the like so as to withstand this pressure.
  • a primary treatment unit that primarily treats water to be treated, and a secondary treatment unit that secondarily treats water to be treated treated by the primary treatment unit; are generally connected in series via a liquid feed pipe to treat water to be treated in two stages.
  • the primary processing unit and the secondary processing unit are connected via a liquid feeding pipe
  • the primary processing unit and the secondary processing unit are configured by a large number of modules.
  • the number of pipes, valves, and pipe connecting members becomes enormous and the desalination equipment becomes large.
  • this liquid feed pipe, valve, and pipe connection member are very expensive materials (super stainless steel etc.) considering rust prevention and durability, so the cost of the desalination equipment is enormous. There was also.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a water treatment apparatus capable of reducing the equipment cost while reducing the size of the equipment.
  • one aspect of the present invention is a water treatment apparatus for treating water to be treated, comprising a plurality of water treatment units for treating the water to be treated, and the plurality of water treatment units.
  • the preceding stage water treatment unit and the next stage water treatment unit are connected by accommodating the preceding stage water treatment unit and the next stage water treatment unit in parallel in the container. Since the liquid feeding pipe to be used is eliminated, the equipment can be made compact and the equipment cost can be reduced.
  • the container includes an introduction pipe for introducing the water to be treated into the container, and an introduction flow path for introducing the water to be treated introduced from the introduction pipe into the water treatment section in the previous stage. And a post-treatment section supply flow path for returning the treated water treated by the preceding water treatment section to the next-stage water treatment section and introducing the treated water that has passed through the preceding-stage water treatment section.
  • the treated water is introduced into the next-stage water treatment section through the subsequent-stage treatment section supply flow path, so that the flow direction of the water to be treated that passes through the previous-stage water treatment section, and the next-stage water treatment section. It is preferable that the flow direction of the water to be treated that passes through the water treatment section is set in the opposite direction.
  • the water to be treated is introduced into the introduction flow path inside the container through the introduction pipe, and is introduced from the introduction flow path to the primary treatment unit. Then, the water to be treated passes through the water treatment section at the previous stage and is primarily treated, and then is turned back by passing through the supply path for the subsequent treatment section and introduced into the water treatment section at the next stage. And to-be-processed water passes through the water treatment part of the next stage, and is subjected to secondary treatment.
  • the flow direction of the water to be treated that passes through the preceding water treatment section and the flow direction of the water to be treated that passes through the subsequent water treatment section are set in opposite directions, so both flow directions Compared to a container having the same diameter, the diameter is slightly larger, but it is not unnecessarily long in the axial direction and is compact.
  • the flow path is shortened, that is, from the viewpoint that the treated water outlet of the preceding water treatment section is shortened with the treated water inlet of the subsequent water treatment section. It is preferable to set the flow direction of the treated water and the flow direction of the water to be treated in the next stage in opposite directions.
  • the water treatment device is arranged to penetrate the container, and is arranged to penetrate the container and a pipe for discharging the separated water separated from the treated water by the water treatment unit in the previous stage from the container.
  • a subsequent separated water discharge pipe for discharging the next separated water separated from the water to be treated by the next stage water treatment unit from the container, and the second stage water treatment. It is preferable to further include a subsequent treated water discharge pipe for discharging the treated water that has passed through the section from the container.
  • the primary separated water separated in the container can be discharged from the discharge pipe to the outside of the container, and the separated secondary separated water can be discharged from the subsequent separated water discharge pipe to the container. Further, the water to be treated that has passed through the water treatment section at the next stage can be discharged from the subsequent treated water discharge pipe to the outside of the container.
  • the container is cylindrical, and the plurality of water treatment units are configured in two stages including a primary treatment unit and a secondary treatment unit, and the primary treatment unit is formed in the container. It is preferable that a plurality of modules are disposed along a peripheral wall surface, and the secondary processing unit includes a module disposed along or around the central axis of the container.
  • the shape of the container in the water treatment apparatus, and the primary treatment unit and the secondary treatment unit configured therein are not limited, but are preferably configured in a cylindrical shape.
  • the primary processing unit and the secondary processing unit are configured by a plurality of cylindrical modules, a part of which is configured as the primary processing unit and the rest as the secondary processing unit.
  • the primary processing unit is configured by arranging a plurality of modules along an inner peripheral wall surface of the container, and the secondary processing unit is a module along or around the central axis of the container. It is also a preferred embodiment to arrange and configure.
  • the water to be treated introduced into the secondary treatment unit is less than the initial water to be treated introduced into the primary treatment unit because the primary separation water is discharged from the primary treatment unit. That is, the amount of water to be treated is smaller in the secondary treatment unit than in the primary treatment unit.
  • the throughput ratio between the primary processing unit and the secondary processing unit can be appropriately set according to the performance of each processing unit and the operating condition design. For example, a primary processing unit with a large number of installed modules is arranged along the inner peripheral wall surface of a container with a large space, and a secondary processing unit with a small number of installed modules has one module along the central axis of the container, Alternatively, a plurality of modules are arranged around the central axis. Thereby, the minimum required primary processing part and secondary processing part can be arrange
  • the diameter of one module of the secondary treatment unit arranged along the central axis of the container is that of the primary treatment unit arranged along the inner peripheral wall surface of the container.
  • the diameter is preferably larger than the diameter of the module.
  • the ratio of the membrane area of the previous stage to the next stage of each of the plurality of water treatment units is 1 to 5 times.
  • the treated water outlet flow rate with respect to the treated water inlet flow rate of each of the plurality of water treatment units is 1/5 or more
  • the separated water flow rate of the preceding water treatment unit Is preferably 1 to 5 times the amount of separated water in the water treatment section in the next stage.
  • both the primary processing unit and the secondary processing unit are membrane separation processes having equivalent performance
  • the maximum value of the separation water amount per membrane area is determined according to the membrane separation process, so the separation in the primary processing unit A value obtained by subtracting the amount from the amount of water to be treated is supplied to the secondary treatment unit, and further separated water is obtained.
  • the amount of the treated water discharged from the secondary treated water needs to be 1/5 or more of the amount of the treated water supplied to the primary treated water.
  • the film area of the primary processing unit is 1 to 5 times the film area of the secondary processing unit.
  • the membrane area of the primary treatment unit is the membrane of the secondary treatment unit. It is preferably about 1.5 to 3 times the area.
  • the module along the central axis is configured to have a large diameter. This makes it possible to arrange the primary processing unit around the central axis and the secondary processing unit in a well-balanced manner along the central axis, and further to effectively utilize the space in the container, which is a very preferable embodiment. .
  • the separation membrane blocking performance in the plurality of water treatment units is higher in the next stage than in the previous stage.
  • the primary treatment unit and the secondary treatment unit This is preferable because the quality of the separated water can be made uniform.
  • the separation water of the primary treatment unit and the separation water of the secondary treatment unit are separately used or treated, if a separation membrane having a lower inhibition performance than the primary treatment unit is applied to the secondary treatment unit, the inhibition performance is the same. Compared with the case where the separation membrane is used, the separation water of the secondary treatment unit can be increased.
  • the dead space between modules when the secondary processing unit is composed of a plurality of modules can be omitted, and the overall dimensions of the apparatus can be made compact.
  • a dispersion member is provided that disperses the water to be treated introduced from the introduction pipe toward a plurality of modules constituting the primary treatment unit. It is preferable.
  • the water treatment apparatus having the above-described configuration is used when the water to be treated is not parallel to the direction of the water to be treated of the first treatment unit or the second treatment unit as illustrated in FIG. This is particularly effective when the treated water tends to drift. Due to the dispersing action of the dispersing member, the water to be treated introduced from the introduction pipe is evenly dispersed toward a plurality of modules or large-diameter modules arranged along the inner peripheral wall surface of the container. Thereby, the treatment efficiency of the to-be-processed water by a primary treatment part improves.
  • the primary treatment unit and the secondary treatment unit are not particularly limited, and in addition to the separation membrane, an adsorbent, a packed tower, ion exchange, sand filtration, and the like can be used in combination.
  • various separation membranes including a cross flow microfiltration membrane and an ultrafiltration membrane, among which a nanofiltration membrane and a reverse osmosis membrane are preferable.
  • the application effect of the present invention is high when the recovery rate, which is the ratio of the amount of separated water to the amount of water to be treated, is high (50% or more).
  • the present invention by using a reverse osmosis membrane as a separation membrane, the present invention can be applied to a desalination apparatus that produces fresh water from river water, sewage wastewater, seawater or the like.
  • the water treatment unit in the previous stage that treats the water to be treated in the previous stage and the water treatment part in the next stage that treats the water to be treated that has been treated by the water treatment part in the previous stage are contained in the container. Since the liquid supply pipes accommodated side by side and connecting the preceding water treatment unit and the next water treatment unit are eliminated, the equipment can be made compact and the equipment cost can be reduced.
  • FIG. 2 Block diagram of a seawater desalination treatment system in which the water treatment apparatus of the embodiment is installed
  • the perspective view which showed the structure of the element of the water treatment apparatus of embodiment FIG. 2 is a perspective view of a module in which the element shown in FIG. 2 is incorporated in a vessel.
  • Front view of the element showing the state before the RO membrane of the element shown in FIG. 2 is wound
  • Front view of the element shown in FIG. Longitudinal sectional view of a water treatment apparatus of an embodiment Sectional view along the line AA 'in FIG. Sectional view along the line BB 'in FIG. Sectional view along the line CC 'in FIG. Sectional view along the line DD 'in FIG. Sectional view along line EE 'in FIG.
  • FIG. 8 Sectional view along line FF 'in FIG. An explanatory view showing an example of a module arrangement configuration in which a plurality of modules of the secondary processing unit are arranged around the central axis of the container Sectional drawing which cut
  • Structural diagram of a conventional water treatment apparatus comprising 40 modules constituting the primary treatment unit Explanatory drawing which each module of the primary processing part and the secondary processing part was connected via the liquid feeding pipe Explanatory drawing which showed the modification regarding arrangement
  • FIG. 1 is a block diagram of a seawater desalination treatment system 20 in which the water treatment apparatus 10 of the embodiment is incorporated.
  • the seawater desalination treatment system 20 shown in the figure includes a tank 12 in which seawater (water to be treated) is stored, a high-pressure pump 14, and a water treatment device 10. Seawater in the tank 12 is supplied to the water treatment device 10 at a high pressure by the high-pressure pump 14, and a primary treatment unit (previous stage water treatment unit) 50 and a secondary treatment unit (next stage water treatment unit) described later of the water treatment apparatus 10. ) Reverse osmosis treatment (desalting treatment) by 52 RO membranes (separation membranes). Thus, the salt water is separated into the desalted permeated water (separated water) 16 and the concentrated water (seawater: treated water) 18 in which the salinity is concentrated.
  • the permeated water 16 obtained in this way is discharged to the outside of the water treatment apparatus 10 through a discharge pipe (discharge pipe 66 and subsequent separated water discharge pipe 31) described later, and the concentrated water 18 is similarly discharged. It is discharged to the outside of the water treatment apparatus 10 through the (subsequent treated water discharge pipe 62).
  • seawater is supplied to the water treatment apparatus 10 at a high pressure by the high pressure pump 14, but a high pressure suction pump is connected to the permeate outlet side of the water treatment apparatus 10.
  • the seawater may be introduced into the water treatment apparatus 10 from the tank 12 by this suction pump.
  • you may provide both the high-pressure pump 14 and a suction pump.
  • seawater in the tank 12 raw seawater may be used as it is, but it is preferable to use seawater that has been pretreated to remove turbid components contained in the raw seawater. Pretreatment includes using filters, introducing raw seawater into the sedimentation basin and settling / floating separation, and adding bactericides such as chlorine as necessary to precipitate and remove particles in the raw seawater and microorganisms There are treatments such as sterilization. Further, seawater obtained by adding a flocculant such as iron chloride to raw seawater to aggregate turbid components, and filtering, precipitating and floating the seawater components may be used.
  • a flocculant such as iron chloride
  • the primary processing unit 50 and the secondary processing unit 52 which will be described later, constituting the water treatment apparatus 10 connect one or more elements 22 shown in FIG. 2 in series, and this is connected to the cylindrical vessel 24 shown in FIG. To form modules 26 and 26 ', and these modules 26 and 26' are constituted by connecting them alone or in parallel.
  • the module of the primary processing unit 50 is denoted by reference numeral 26
  • the module of the secondary processing unit 52 is denoted by reference numeral 26 '.
  • the basic structure of the modules 26, 26 ' is the same.
  • Both ends of the vessel 24 are opened so that seawater is introduced and discharged, and a predetermined operating pressure is applied to the opening on the introduction side by the high-pressure pump 14.
  • 3 shows modules 26 and 26 'in which three elements 22, 22... Are connected in series, the number of elements 22 is not limited to three.
  • the vessel 24 may be made of FRP or the like so as to withstand high pressure (5 MPa or more).
  • the element 22 includes a membrane unit 32 including an RO membrane 28 and a discharge pipe 30 arranged around a water collection pipe 34.
  • the membrane unit 32 has four bag-like RO membranes 28, 28... Radially connected to the outer periphery of the water collecting pipe 34. These RO membranes 28, 28. It is constituted by winding around the water pipe 34 in a spiral shape.
  • One end of the bag-like RO membrane 28 is opened, and the RO membrane 28 is bonded to the water collection tube 34 so that the opening communicates with the through hole 36 of the water collection tube 34 shown in FIG. Seawater, which is the water to be treated, flows through the outer surface of the RO membrane 28 and is desalted by passing through the RO membrane 28.
  • the desalted permeated water that has passed through the RO membrane 28 is collected from the inside of the RO membrane 28 into the water collecting pipe 34 through the opening of the RO membrane 28 and the through hole 36 of the water collecting pipe 34. 34 is discharged from the element 22 through the discharge pipes 30 and 31.
  • symbol 38 of FIG. 4 is a mesh-like spacer arrange
  • the spacer 38 holds the RO membrane 28 so that the inner space of the RO membrane 28 is not crushed even when the RO membrane 28 is wound in a spiral shape.
  • Reference numeral 40 denotes a mesh spacer disposed between the adjacent RO membranes 28 and 28. The spacers 40 are also radially bonded to the outer periphery of the water collecting pipe 34 in the same manner as the RO membrane 28.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the water treatment apparatus 10.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • FIG. 7B is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG.
  • FIG. 7E is a cross-sectional view taken along line EE ′ of FIG.
  • FIG. 7F is a cross-sectional view taken along the line FF ′ of FIG.
  • the water treatment apparatus 10 includes a primary processing unit 50 that primarily performs seawater processing, and a secondary processing that performs secondary processing on seawater processed by the primary processing unit 50.
  • the part 52 is accommodated in parallel with the cylindrical container 54.
  • the primary processing unit 50 includes four modules 26, 26,... Arranged at equal intervals along the inner peripheral wall surface 54A of the container 54. These four modules 26, 26... Are arranged such that their central axes are parallel to the central axis of the container 54.
  • the secondary processing unit 52 is constituted by one module 26 ′ arranged along the central axis of the container 54, and the module 26 ′ is located at a position where the central axis matches the central axis of the container 54. Has been placed.
  • the diameter of the module 26 of the primary processing unit 50 and the diameter of the module 26 'of the secondary processing unit 52 are shown to be approximately equal. Even if the diameter of the modules 26, 26 ′ is appropriately selected according to the ratio of the treated water amount of the processing unit 52, the diameter of the module 26 ′ of the secondary processing unit 52 is selected to be larger than the diameter of the module 26 of the primary processing unit 50. Good.
  • the module 26 of the primary processing unit 50 may be stored in the vessel 24, or may be stored in series without connecting the plurality of elements 22, 22. The latter module 26 is shown in FIGS. 6 and 7A to 7F.
  • the primary processing unit 50 and the secondary processing unit 52 are connected by housing the primary processing unit 50 and the secondary processing unit 52 in parallel in the container 54.
  • the liquid supply pipe has been lost.
  • the installation cost can also be reduced.
  • only the two-stage processing (primary processing section 50 + secondary processing section 52) has been described.
  • the present invention can be applied to more than three-stage processing.
  • the container 54 is required by eliminating the liquid feeding pipe.
  • the container 54 is not required to have a long service life as long as the liquid feeding pipe. Therefore, the material of the container 54 is not expensive super stainless steel, but may be a material that can withstand high water pressure (FRP or the like).
  • the container 54 has an introduction pipe 56 for introducing seawater into the container 54, an introduction flow path 58 for introducing seawater introduced from the introduction pipe 56 to the primary processing unit 50, and primary treatment.
  • a post-processing section supply flow path 60 for turning back and introducing the primary concentrated water (seawater: water to be treated) processed by the section 50 into the secondary processing section 52. That is, according to this container 54, the primary concentrated water that has passed through the primary processing unit 50 is introduced into the secondary processing unit 52 via the post-processing unit supply flow channel 60, thereby passing through the primary processing unit 50.
  • the seawater flow direction A and the primary concentrated water flow direction B passing through the secondary processing unit 52 are set in opposite directions.
  • seawater supplied from the tank 12 of FIG. 1 via the introduction pipe 56 is guided to the four modules 26, 26,... Of the primary processing unit 50 via the introduction flow path 58. Then, the seawater sequentially passes through the RO membranes 28, 28,... Of the four modules 26, 26, and is then collected in the water collecting pipes 34, 34, as described above. It is discharged out of the container 54 as primary permeate. Further, the primary concentrated water that has not permeated through the RO membranes 28, 28... Of the primary processing unit 50 is introduced into the post-processing unit supply flow channel 60, where it is folded back to the module 26 ′ of the secondary processing unit 52. be introduced. Then, by passing through the RO membranes 28, 28...
  • the secondary permeated water and the secondary concentrated water are separated, and the secondary permeated water is subjected to the secondary treatment.
  • the secondary concentrated water that has been discharged from the discharge pipe 31 of the module 26 'of the section 52 to the outside of the container 54 and has not permeated through the RO membranes 28, 28. It is discharged to the outside of the container 54 through the pipe 62.
  • the discharge pipe 31 of the secondary processing unit 52 shown in FIG. 6 is provided in the opposite direction to the discharge pipe 30 of the primary processing unit 50, it may be provided in the same direction in implementing the present invention, or on both sides. Even if it provides, it does not interfere, and it can select suitably according to surrounding piping design. However, for example, when the discharge pipe 31 of the secondary processing unit 52 in which the concentration of separated water is relatively high is connected to the post-processing, it is preferable to install the discharge pipe 31 on the side opposite to the discharge pipe 30 of the primary processing unit 50.
  • the water treatment apparatus 10 sets the flow direction A of seawater passing through the primary treatment unit 50 and the flow direction B of primary concentrated water passing through the secondary treatment unit 52 in the opposite directions within the container 54. is doing. Therefore, the diameter of the container is slightly larger than that of the container in which both the flow directions A and B are the same, but it is not unnecessarily long in the axial direction and becomes compact.
  • the primary filtered water discharged from the discharge pipes 30, 30... Of the modules 26, 26... Of the primary processing unit 50 is stored in a tank 64 provided at the end of the container 54, and then the discharge pipes. It is discharged to the outside of the tank 64 through 66.
  • the container 54 of the embodiment is configured in a cylindrical shape, and the four modules 26, 26,... Of the primary processing unit 50 are arranged along the inner peripheral wall surface 54A of the container 54, so In the processing unit 52, one module 26 ′ is disposed along the central axis of the container 54.
  • the amount of primary concentrated water introduced into the secondary processing unit 52 is smaller than the initial seawater introduced into the primary processing unit 50 because the primary permeated water is discharged from the primary processing unit 50. That is, the secondary processing unit 52 can cope with a smaller number of units than the primary processing unit 50. Therefore, the modules 26, 26,... Of the primary processing unit 50 having a large number of installed units are arranged along the inner peripheral wall surface 54A of the container 54 having a large space, and the modules 26 'of the secondary processing unit 52 having a small number of installed units are disposed. It arranges along the central axis. This makes it possible to arrange the minimum required modules 26, 26... On the primary processing unit 50 side and the modules 26 ′ on the secondary processing unit 52 side by effectively using the space in the container 54.
  • modules 26 'in the secondary processing unit 52 is not limited to one, and the four modules 26', 26 ',... Four units may be arranged around the central axis. 8 modules 26, 26... Of the primary processing unit 50 are arranged along the inner peripheral wall surface 54 ⁇ / b> A of the container 54.
  • a porous plate (dispersing member) that disperses seawater introduced from the introduction pipe 56 toward the four modules 26, 26... ) 68 is provided.
  • the large number of holes 70, 70... Opened in the porous plate 68 are configured such that the diameter increases from the center of the porous plate 68 toward the outer periphery.
  • Seawater introduced from the introduction pipe 56 by the seawater dispersion action of the perforated plates 68 having different diameters of the holes 70 as described above is converted into four modules of the primary processing unit 50 arranged along the inner peripheral wall surface 54A of the container 54. 26, 26 ... are evenly distributed. Thereby, the processing efficiency of the seawater by the primary processing part 50 improves. Moreover, the said seawater disperse
  • the introduction pipe 56 may be connected in the same direction as the axial direction of the RO membrane 28 in addition to being connected to the outer peripheral surface of the container 54. Further, the direction of the discharge pipe 66 can be changed as appropriate. Further, the secondary treated water discharge pipe 62 of the secondary concentrated water may be arranged straight on the same axis as the secondary separation water discharge pipe 31 of the secondary permeated water.
  • FIG. 10 is a structural diagram of the water treatment apparatus 10 according to the embodiment in which eight containers 54 are installed.
  • FIG. 11 is a structural diagram of a conventional water treatment apparatus 100, showing 40 modules 104, 104... Constituting the primary treatment unit 102.
  • FIG. Each of these two modules 104 and 104 is connected to one module 108 of the secondary processing unit 106 shown in FIG.
  • the seawater supplied to the main pipe 112 is distributed to the four header pipes 114, 114... From the header pipes 114, 114 through the introduction pipes 116, 116. Supplied to 40 modules 104, 104... And the primary concentrated water which passed 40 modules 104,104 ... is supplied to the module 108 of the secondary process part 106 via the liquid feeding pipe 110 shown in FIG. Therefore, according to the water treatment apparatus 100 shown in FIG. 11, 20 expensive liquid feeding pipes 110 made of super stainless steel are required.
  • seawater supplied to the main pipe 76 is distributed to the two branch pipes 78, 78, and each of the branch pipes 78, 78 It is supplied to the containers 54, 54... Via the introduction pipes 56, 56. Seawater is subjected to primary treatment and secondary treatment in each container 54, 54.
  • the water treatment apparatus 10 can reduce the size of the equipment compared to the conventional water treatment apparatus 100 shown in FIGS. Furthermore, since a large number of liquid feeding pipes 110 are not necessary, it can be seen that the equipment cost can be reduced.
  • the arrangement and size of the module 26 of the primary processing unit and the module 26 'of the secondary processing unit are not limited to the above-described form.
  • a plurality of modules 26 of the primary processing unit may be arranged along the inner peripheral surface of the container 54, and a module 26 ′ having a diameter larger than that of the module 26 may be arranged on the inner side. According to this aspect, it is possible to omit a dead space between modules when the secondary processing unit is configured by a plurality of modules, and to reduce the size of the entire apparatus.
  • a plurality of modules 26 are arranged in the vertical direction as shown in FIG. 26 'may be arranged.
  • the membrane area of the modules 26, 26... Of the primary processing unit is preferably 1 to 5 times the membrane area of the module 26 ′ of the secondary processing unit.
  • the treated water outlet flow rate with respect to each treated water inlet flow rate is 1/5 or more, and the primary treatment unit.
  • the separation water flow rate of the modules 26, 26... Is preferably 1 to 5 times the amount of separation water of the module 26 'of the secondary treatment unit.
  • the maximum amount of separated water per membrane area is determined according to the membrane separation process.
  • the value subtracted from the amount of water to be treated is supplied to the secondary treatment unit, and further separated water is obtained.
  • the amount of the treated water discharged from the treated water is 1/5 or more of the treated water supply amount of the treated water. .
  • the film area of the primary processing unit is 1 to 5 times the film area of the secondary processing unit.
  • the membrane area of the primary treatment part is It is preferably about 1.5 to 3 times the membrane area.
  • the secondary processing unit has a higher blocking performance of the separation membrane in the primary processing unit and the secondary processing unit than the primary processing unit.
  • the primary treatment unit and the secondary treatment unit Since the water to be treated in the secondary treatment unit is concentrated compared to the primary treatment unit, when a separation membrane having a higher blocking performance than the primary treatment unit is applied to the secondary treatment unit, the primary treatment unit and the secondary treatment unit This is preferable because the quality of the separated water can be made uniform.
  • the separation water of the temporary treatment unit and the separation water of the secondary treatment unit are separately used or treated, when a separation membrane having a prevention performance lower than that of the primary treatment unit is applied to the secondary treatment unit, the prevention performance is the same. Compared with the case where a separation membrane is used, it is preferable because the separation water in the secondary treatment unit can be increased.
  • the separation membrane is not limited to the RO membrane. That is, the configuration of the present invention can be applied to any apparatus that uses a separation membrane to treat water to be treated.
  • the water to be treated is not limited to seawater, but dissolved substances, turbidity, microorganisms in water such as reclaimed water treated with tap water or sewage using separation membranes such as RO membranes or other separation processes Even if it is a water treatment apparatus which removes etc., the structure of this invention is applicable.

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Abstract

水処理装置の装置設備のコンパクト化を図るとともに、設備費用を削減する。水処理装置（１０）は、海水を一次処理する一次処理部（５０）と、一次処理部（５０）によって処理された海水を二次処理する二次処理部（５２）とを容器に並設収容する。一次処理部（５０）と二次処理部（５２）とを連結する配管を無くしたので、装置設備のコンパクト化が図られ、また、設備費用も削減できる。

Description

水処理装置
　本発明装置は、水処理装置に関し、特に逆浸透膜（以下、ＲＯ(Reverse 0smosis)）膜を使用して海水を淡水に処理する淡水化装置等の水処理装置に関する。
　ＲＯ膜を使用した従来の淡水化装置では、逆浸透圧を利用するため、特許文献１の如く、円筒状に構成されたベッセル（圧力容器）内にＲＯ膜エレメントが充填されたモジュールが用いられている。脱塩される海水(被処理水)は、ＲＯ膜エレメントに導入されてＲＯ膜に浸透することにより脱塩される。脱塩された透過水(分離水)は、ＲＯ膜エレメントの中央部に配置されている芯管に浸透し、芯管からベッセルの外部に排出管を介して取り出される。
　ＲＯ膜としては、特許文献２の如く、濾過膜とメッシュ状のサポートとを重ね合わせて袋状に閉じた濾過膜エレメントを、芯管を中心にロールケーキ状に巻いたスパイラル膜エレメントが知られている。また、多数本の中空糸膜を使用した膜も周知である。更に、ベッセル内において、海水に加える圧力は５ＭＰａ以上であり、この圧力に耐え得るようにベッセルや配管部材等は、ＦＲＰ製等の耐圧部材で構成されている。
　ところで、淡水化装置等の水処理装置では、特許文献３の如く、被処理水を一次処理する一次処理部と、一次処理部によって処理された被処理水を二次処理する二次処理部とが送液管を介して直列に接続されて、被処理水を２段階に処理するのが一般的である。
特表２００８－５３４２７１号公報 特表２００８－５３４２７０号公報 特開２０１０－１１９９９９号公報
　しかしながら、一次処理部と二次処理部とを送液管を介して連結した淡水化装置では、一次処理部と二次処理部が多数のモジュールで構成されているため、それぞれを連接する送液管やバルブや配管接続部材の数が膨大になり、淡水化処理設備が大掛かりなものになるという欠点があった。また、この送液管、バルブ、配管接続部材は、防錆と耐久性とを考慮して非常に高価な材質(スーパーステンレス製等)なので、淡水化処理設備の設備費用が莫大になるという問題もあった。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置設備のコンパクト化を図るとともに、設備費用も削減することができる水処理装置を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明の１態様は、被処理水を処理するための水処理装置であって、被処理水を処理する複数の水処理部と、前記複数の水処理部を並設して収容する容器とを備え、前記複数の水処理部は、前段の水処理部の処理水が次段の水処理部の被処理水となるように多段接続される水処理装置を提供する。
　本発明の１態様によれば、前段の水処理部と次段の水処理部とを容器内に並設して収容することで、前段の水処理部と次段の水処理部とを連結する送液管を無くしたので、装置設備のコンパクト化が図られ、また、設備費用も削減することができる。
　また上記水処理装置において、前記容器は、該容器内に前記被処理水を導入する導入管と、該導入管から導入された前記被処理水を前記前段の水処理部に導入する導入流路と、前記前段の水処理部によって処理された前記被処理水を前記次段の水処理部に折り返して導入する後次処理部供給流路とを備え、前記前段の水処理部を通過した被処理水が、前記後次処理部供給流路を介して前記次段の水処理部に導入されることにより、前記前段の水処理部を通過する前記被処理水の流れ方向と、前記次段の水処理部を通過する前記被処理水の流れ方向とが逆方向に設定されていることが好ましい。
　上記水処理装置によれば、被処理水は導入管を介して容器内部の導入流路に導入され、導入流路から一次処理部に導入される。そして、被処理水は前段の水処理部を通過して一次処理され、この後、後次処理部供給流路を通過することで折り返されて次段の水処理部に導入される。そして、被処理水は、次段の水処理部を通過して二次処理される。本発明では、前段の水処理部を通過する被処理水の流れ方向と、次段の水処理部を通過する被処理水の流れ方向とを逆方向に設定しているので、双方の流れ方向を同一とした場合の容器と比較して、径は若干大きくなるが、軸方向に無用に長<ならず、コンパクトになる。
　前記流れ方向に特に制約はないが、流路を短くする、すなわち、前段の水処理部の被処理水出口が次段の水処理部の被処理水入口と短くするという観点から、前段の被処理水の流れ方向と次段の被処理水の流れ方向とを逆方向に設定することが好ましい。
　また、上記水処理装置は、前記容器に貫通して配置され、前記前段の水処理部によって前記被処理水から分離された分離水を前記容器から排出する配管と、前記容器に貫通して配置され、前記次段の水処理部によって前記被処理水から分離された次分離水を前記容器から排出する後次分離水排出管と、前記容器に貫通して配置され、前記次段の水処理部を通過した前記被処理水を前記容器から排出する後次被処理水排出管とをさらに備えることが好ましい。
　上記水処理装置によれば、容器内で分離された一次分離水を排出管から容器の外部に排出することができ、また、分離された二次分離水を後次分離水排出管から容器の外部に排出することができ、更に、次段の水処理部を通過した被処理水を後次被処理水排出管から容器の外部に排出することができる。
　また、上記水処理装置において、前記容器は円筒状であり、前記複数の水処理部は一次処理部と二次処理部とからなる二段で構成され、前記一次処理部は、前記容器の内周壁面に沿って配置された複数のモジュールを含み、前記二次処理部は、前記容器の中心軸に沿って、又は該中心軸周りに配置されたモジュールを含むことが好ましい。
　上記水処理装置における前記容器、及びその内部に構成される一次処理部、第二次処理部の形状に制約はないが、円筒状に構成されることが好ましい。また、一次処理部と二次処理部は、複数の円筒形のモジュールから構成されるとともに、その一部が前記一次処理部、残りが前記二次処理部として構成されることが好ましい。更に、前記一次処理部は、前記容器の内周壁面に沿って複数のモジュールを配置して構成され、前記二次処理部は、前記容器の中心軸に沿って、又は該中心軸周りにモジュールを配置して構成することも好ましい実施態様である。
　上記水処理装置において、二次処理部に導入される被処理水は、一次処理部において一次分離水が排出されているため、一次処理部に導入される初期の被処理水よりも少ない。つまり、二次処理部は一次処理部よりも被処理水量が少なくなる。また、各処理部の性能や運転条件設計によって、一次処理部と二次処理部の処理量比を適宜設定することができる。例えば、モジュールの設置台数の多い一次処理部を、スペースの広い容器の内周壁面に沿って配置し、モジュールの設置台数の少ない二次処理部では容器の中心軸に沿ってモジュールを１台、又は中心軸周りにモジュールを複数台配置する。これにより、容器内のスペースを有効利用して必要最小限の一次処理部と二次処理部を配置することができる。
　また、上記水処理装置において、前記容器の中心軸に沿って配置される前記二次処理部の１台のモジュールの径は、前記容器の内周壁面に沿って配置される前記一次処理部のモジュールの径よりも大径であることが好ましい。
　また、上記水処理装置において、前記複数の水処理部のそれぞれの次段に対する前段の膜面積の比率が１倍以上５倍以下であることが好ましい。
　また、本発明の水処理装置において、前記複数の水処理部のそれぞれの被処理水入口流量に対する被処理水出口流量が１／５以上であり、かつ、前記前段の水処理部の分離水流量が前記次段の水処理部の分離水量の１倍以上５倍以下であることが好ましい。
　特に、一次処理部、二次処理部がともに同等の性能を有する膜分離プロセスである場合、膜分離プロセスに応じて膜面積当たりの分離水量の最大値が決まっているため、一次処理部における分離量を被処理水量から減じた値が、二次処理部に供給され、更に分離水が得られることとなる。また、クロスフローで分離を行う場合は、分離水量に対する被処理水供給量の最大値と被処理水排出量の最小値を決定する必要がある。具体的には、ＲＯ膜で二段処理を行う場合は、一次処理水の被処理水供給量に対して二次処理水の被処理水排水量が１／５以上であることが必要である。
　よって、一次処理部の膜面積が二次処理部の膜面積の１倍以上５倍以下であることが好ましい。更には、海水淡水化の場合は、一次処理の被処理水に比べて二次処理の被処理水は濃度上昇による浸透圧増加が生じるため、一次処理部の膜面積が二次処理部の膜面積に対して１．５～３倍程度であることが好ましい。これを実現する好適な手段として、中心軸に沿ったモジュールを大径に構成する。これにより、中心軸周りに一次処理部、中心軸に沿って二次処理部をバランスよく配置し、更には、容器内のスペースも有効に活用することが可能となり、非常に好ましい実施態様である。
　また、上記水処理装置において、前記複数の水処理部における分離膜の阻止性能が前段よりも次段が高いことが好ましい。
　一次処理部に比べて二次処理部の被処理水は濃縮されているため、一次処理部に比べて阻止性能が高い分離膜を二次処理部に適用すると、一次処理部と二次処理部の分離水質を均一化できるため好ましい。また、一次処理部の分離水と二次処理部の分離水を個別に利用又は処理する場合、一次処理部に比べて阻止性能が低い分離膜を二次処理部に適用すると、阻止性能が同一の分離膜を用いた場合と比べて、二次処理部の分離水を増加させることができる。
　また、二次処理部を複数のモジュールで構成する際のモジュール間のデッドスペースを省くことができ、装置全体の寸法をコンパクト化させることができる。
　上記水処理装置において、前記流路構造に特に制約はないが、前記導入管から導入された前記被処理水を、前記一次処理部を構成する複数のモジュールに向けて分散させる分散部材が設けられていることが好ましい。
　また、上記構成を有する水処理装置は、図６に例示されるように被処理水が第一処理部や第二処理部の被処理水流れ方向と平行でない場合や、モジュールの径が大きく被処理水が偏流し易い場合には、特に効果的である。分散部材の分散作用によって、導入管から導入された前記被処理水は容器の内周壁面に沿って配置された複数のモジュール、又は大径のモジュールに向けて均等に分散する。これにより、一次処理部による被処理水の処理効率が向上する。
　上記水処理装置において、前記一次処理部、及び前記二次処理部は特に制約はなく、分離膜以外にも吸着剤、充填塔、イオン交換、砂濾過なども併用することが可能であるが、特に、クロスフローの精密濾過膜や限外濾過膜をはじめとする種々の分離膜、中でもナノ濾過膜や逆浸透膜であることが好ましい。また、被処理水量に対する分離水量の割合である回収率が高い（５０％以上）場合に、本発明の適用効果が高い。
　更に、この態様において、二段処理（一次処理部＋二次処理部）のみについて説明しているが、本発明は、更に三段処理以上にも適用することが可能である。
　本発明によれば、分離膜として逆浸透膜を使用することにより、河川水、下廃水、海水等から淡水を製造する淡水化装置に本発明を適用することができる。
　本発明の水処理装置によれば、被処理水を前段で処理する前段の水処理部と、前段の水処理部によって処理された被処理水を処理する次段の水処理部とを容器に並設して収容し、前段の水処理部と次段の水処理部とを連結する送液管を無くしたので、装置設備のコンパクト化を図るとともに、設備費用を削減することができる。
実施の形態の水処理装置が設置された海水淡水化処理システムのブロック図 実施の形態の水処理装置のエレメントの構成を示した斜視図 図２に示したエレメントがベッセルに組み込まれたモジュールの斜視図 図２に示したエレメントのＲＯ膜が巻回される前の状態を示したエレメントの正面図 図２に示したエレメントの正面図 実施の形態の水処理装置の縦断面図 図６のＡ－Ａ′線に沿う断面図 図６のＢ－Ｂ′線に沿う断面図 図６のＣ－Ｃ′線に沿う断面図 図６のＤ－Ｄ′線に沿う断面図 図６のＥ－Ｅ′線に沿う断面図 図６のＦ－Ｆ′線に沿う断面図 容器の中心軸周りに二次処理部のモジュールを複数台配置したモジュール配置構成の例を示した説明図 図８に示した容器を容器の軸方向に沿って切断して見た断面図 容器を８台設置した実施の形態の水処理装置の構造図 一次処理部を構成する４０台のモジュールを備えた従来の水処理装置の構造図 一次処理部と二次処理部の各モジュールが送液管を介して連結された説明図 一次処理部と二次処理部の配置に関する変形例を示した説明図 一次処理部と二次処理部の配置に関する変形例を示した説明図
　以下、添付図面に従って本発明に係る水処理装置の好ましい実施の形態について説明する。
　図1は、実施の形態の水処理装置１０が組み込まれた海水淡水化処理システム２０のブロック図である。
　同図に示す海水淡水化処理システム２０は、海水(被処理水)が貯留されたタンク１２、高圧ポンプ１４、及び水処理装置１０を備える。タンク１２の海水は、高圧ポンプ１４によって水処理装置１０に高圧で供給され、水処理装置１０の後述する一次処理部（前段の水処理部）５０及び二次処理部（次段の水処理部）５２の各ＲＯ膜(分離膜)によって逆浸透処理(脱塩処理)される。これにより、脱塩された透過水(分離水)１６と、塩分が濃縮された濃縮水(海水:被処理水)１８とに分離される。このようにして得られた透過水１６は、後述する排出管(排出管６６、後次分離水排出管３１)を介して水処理装置１０の外部に排出され、濃縮水１８も同様に排出管(後次被処理水排出管６２)を介して水処理装置１０の外部に排出される。
　なお、実施の形態の海水洪水化処理システム２０は、高圧ポンプ１４によって海水を水処理装置１０に高圧で供給しているが、水処理装置１０の透過水出口側に高圧の吸引ポンプを接続し、この吸引ポンプによってタンク１２から海水を水処理装置１０に導入させるようにしてもよい。また、高圧ポンプ１４及び吸引ポンプの双方を設けてもよい。
　タンク１２内の海水としては、原海水をそのまま使用してもよいが、前処理を施して原海水に含まれる濁質成分等を除去した海水を使用することが好ましい。前処理としては、フィルタ利用、及び沈殿池に原海水を導入して沈降／浮上分離する方法、また必要に応じて塩素等の殺菌剤を添加し、原海水中の粒子を沈殿除去するとともに微生物を殺菌する等の処理がある。また、原海水に塩化鉄等の凝集剤を添加して濁質成分を凝集させ、これを濾過・沈殿・浮上させて除去した海水を使用してもよい。
　水処理装置１０を構成する、後述の一次処理部５０及び二次処理部５２は、図２に示すエレメント２２を単数、又は複数個直列に接続し、これを図３に示す円筒状のベッセル２４に充填してモジュール２６、２６′とし、このモジュール２６、２６′を単独で、又は並列に接続することにより構成される。
　ここで、一次処理部５０のモジュールを符号２６で示し、二次処理部５２のモジュールを符号２６′で示す。モジュール２６、２６′の基本的構造は同一である。
　ベッセル２４の両端は、海水が導入、排出されるように開口されており、導入側の開口部に、高圧ポンプ１４によって所定の操作圧力が負荷されるようになっている。なお、図３には、３個のエレメント２２、２２…を直列に接続したモジュール２６、２６′が示されているが、エレメント２２の個数は３個に限定されるものではない。また、ベッセル２４は、高圧(５ＭＰａ以上)に耐え得るようにＦＲＰ等によって構成されているものもある。
　図２に示すようにエレメント２２は、ＲＯ膜２８と排出管３０とを含む膜ユニット３２が集水管３４の周囲に配置されて構成されている。膜ユニット３２は図４の如く、４枚の袋体状のＲＯ膜２８、２８…が集水管３４の外周部に放射状に接続され、これらのＲＯ膜２８、２８…を、図５の如く集水管３４の周囲にスパイラル状に巻回することにより構成される。袋体状のＲＯ膜２８の一端は開口され、この開口部が図４に示す集水管３４の透孔３６と連通するようにＲＯ膜２８が集水管３４に接着されている。被処理水である海水は、ＲＯ膜２８の外表面を流れ、ＲＯ膜２８を透過することにより脱塩される。そして、ＲＯ膜２８を透過した脱塩後の透過水は、ＲＯ膜２８の内側からＲＯ膜２８の開口、及び集水管３４の透孔３６を介して集水管３４内に集水され、集水管３４から排出管３０、３１を介してエレメント２２から排出される。
　なお、図４の符号３８は、ＲＯ膜２８の内部に配置されるメッシュ状のスペーサーである。このスペーサー３８によって、ＲＯ膜２８がスパイラル状に巻かれてもＲＯ膜２８の内部空間が潰れないように保持される。また、符号４０は、隣接するＲＯ膜２８、２８の間に配置されたメッシュ状のスペーサーである。このスペーサー４０もＲＯ膜２８と同様に集水管３４の外周部に放射状に接着されている。
　図６は、水処理装置１０の縦断面図である。
　なお、図６において、海水の流れ方向が矢印で示されている。また、図７Ａは、図６のＡ－Ａ′線に沿う断面図である。図７Ｂは、図６のＢ－Ｂ′線に沿う断面図である。図７Ｃは、図６のＣ－Ｃ′線に沿う断面図である。図７Ｄは、図６のＤ－Ｄ′線に沿う断面図である。図７Ｅは、図６のＥ－Ｅ′線に沿う断面図である。図７Ｆは、図６のＦ－Ｆ′線に沿う断面図である。
　図６、図７Ａから７Ｆに示すように、実施の形態の水処理装置１０は、海水を一次処理する一次処理部５０と、一次処理部５０によって処理された海水を二次処理する二次処理部５２とが円筒状の容器５４に並設して収容されている。一次処理部５０は、容器５４の内周壁面５４Ａに沿って等間隔で配置された４台のモジュール２６、２６…によって構成されている。そして、これらの４台のモジュール２６、２６…は、各々の中心軸が容器５４の中心軸に対して平行に配置されている。また、二次処理部５２は、容器５４の中心軸に沿って配置された１本のモジュール２６′によって構成され、このモジュール２６′は、その中心軸が容器５４の中心軸に合致した位置に配置されている。
　また、図７Ａから７Ｆでは、一次処理部５０のモジュール２６の径と二次処理部５２のモジュール２６′の径が略等しいように図示しているが、一次処理部５０の処理水量と二次処理部５２の処理水量の比に応じてモジュール２６、２６′の径を適宜選択し、二次処理部５２のモジュール２６′の径を一次処理部５０のモジュール２６の径より大きく選定してもよい。なお、一次処理部５０の、モジュール２６は、ベッセル２４に収納した形態であってもよく、ベッセル２４に収納せず、複数のエレメント２２、２２…を直列に接続した形態でもよい。図６、図７Ａから７Ｆには後者のモジュール２６が示されている。
　実施の形態の水処理装置１０によれば、一次処理部５０と二次処理部５２とを容器５４に並設して収容することで、一次処理部５０と二次処理部５２とを連結する送液管を無くしている。これにより、水処理装置１０によれば、送液管を有する水処理装置と比較して、装置設備のコンパクト化を図ることができるとともに、設備費用も削減することができる。なお、実施の形態では、二段処理（一次処理部５０＋二次処理部５２）のみについて説明したが、本発明は、更に三段処理以上にも適用することが可能である。
　水処理装置１０では、送液管を無くすことで容器５４が必要となるが、この容器５４は耐久年数が送液管ほど長く要求されない。よって、容器５４の材質は高価なスーパーステンレスではなく、高水圧に耐え得る材質(ＦＲＰ等)でよい。
　また、図６に示すように容器５４には、容器５４内に海水を導入する導入管５６と、導入管５６から導入された海水を一次処理部５０に導入する導入流路５８と、一次処理部５０によって処理された一次濃縮水(海水:被処理水)を二次処理部５２に折り返して導入する後次処理部供給流路６０とが備えられている。すなわち、この容器５４によれば、一次処理部５０を通過した一次濃縮水が、後次処理部供給流路６０を介して二次処理部５２に導入されることにより、一次処理部５０を通過する海水の流れ方向Ａと、二次処理部５２を通過する一次濃縮水の流れ方向Ｂとが逆方向に設定されている。
　この容器５４によれば、図１のタンク１２から導入管５６を介して供給された海水は、導入流路５８を介して一次処理部５０の４台のモジュール２６、２６…に導かれる。そして、海水は、４台のモジュール２６、２６…のＲＯ膜２８、２８…を順次透過したのち前述の如く各々の集水管３４、３４…に集水されて各々の排出管３０、３０…から容器５４の外部に一次透過水として排出される。また、一次処理部５０のＲＯ膜２８、２８…を透過しなかった一次濃縮水は、後次処理部供給流路６０に導入され、ここで折り返されて二次処理部５２のモジュール２６′に導入される。そして、二次処理部５２のＲＯ膜２８、２８…を通過することで、二次透過水と二次濃縮水(海水:被処理水)とに分離され、二次透過水が、二次処理部５２のモジュール２６′の排出管３１から容器５４の外部に排出されるまた、二次処理部５２のＲＯ膜２８、２８…を透過しなかった二次濃縮水は、後次被処理水排出管６２を介して容器５４の外部に排出される。
　なお、図６に示す二次処理部５２の排出管３１は、一次処理部５０の排出管３０と反対方向に備えられているが、本発明の実施にあたって同じ方向に設けても、また両側に設けても特に差し支えなく、周辺の配管設計に応じて適宜選択することができる。ただし、例えば分離水の濃度が比較的高くなる二次処理部５２の排出管３１を後処理に連結する場合は、一次処理部５０の排出管３０と反対側に独立設置することが好ましい。
　実施の形態の水処理装置１０は、一次処理部５０を通過する海水の流れ方向Ａと、二次処理部５２を通過する一次濃縮水の流れ方向Ｂとを、容器５４内で逆方向に設定している。そのため、流れ方向ＡとＢの双方の流れ方向を同一とした場合の容器と比較して、容器の径は若干大きくなるが、軸方向に無用に長くならず、コンパクトになる。
　なお、一次処理部５０のモジュール２６、２６…の各々の排出管３０、３０…から排出された一次濾過水は、容器５４の端部に設けられているタンク６４に貯留された後、排出管６６を介してタンク６４の外部に排出される。
　ところで、前述の如く実施の形態の容器５４は円筒状に構成され、一次処理部５０の４台のモジュール２６、２６…は、容器５４の内周壁面５４Ａに沿って４台配置され、二次処理部５２では、容器５４の中心軸に沿ってモジュール２６′が１台配置されている。
　二次処理部５２に導入される一次濃縮水は、一次処理部５０において一次透過水が排出されているため、一次処理部５０に導入される初期の海水よりも量が少ない。つまり、二次処理部５２は一次処理部５０よりも少ない台数で対応できることになる。よって、設置台数の多い一次処理部５０のモジュール２６、２６…を、スペースの広い容器５４の内周壁面５４Ａに沿って配置し、設置台数の少ない二次処理部５２のモジュール２６′を容器５４の中心軸に沿って配置する。これにより、容器５４内のスペースを有効利用して必要最小限の一次処理部５０側のモジュール２６、２６…と二次処理部５２側のモジュール２６′を配置することができる。
　なお、二次処理部５２のモジュール２６′の台数は１台に限定されるものではなく、図８及び図９の如く二次処理部５２の４台のモジュール２６′、２６′…を容器５４の中心軸の周りに４台配置してもよい。一次処理部５０のモジュール２６、２６…は、容器５４の内周壁面５４Ａに沿って８台配置されている。
　また、図６に示すように容器５４の導入流路５８には、導入管５６から導入された海水を一次処理部５０の４台のモジュール２６、２６…に向けて分散させる多孔板(分散部材)６８が設けられている。この多孔板６８に開口された多数の孔７０、７０…は図７Ｂに示すように、多孔板６８の中心から外周に向うに従って、その径が大きくなるように構成されている。
　孔７０の径が上述の如く異なる多孔板６８の海水分散作用によって、導入管５６から導入された海水は、容器５４の内周壁面５４Ａに沿って配置された一次処理部５０の４台のモジュール２６、２６…に向けて均等に分散する。これにより、一次処理部５０による海水の処理効率が向上する。また、導入流路５８において均等に分散した前記海水は、図７Ｃに示す隔壁板７２の孔７４、７４…を介して４台のモジュール２６、２６…に供給される。これらの孔７４、７４…は、モジュール２６の端部外形円内に多数開口されている。
　導入管５６は、容器５４の外周面に接続される以外に、ＲＯ膜２８の軸方向と同じ向きに接続してもよい。また、排出管６６の向きも適宜変更可能である。更に、二次濃縮水の後次被処理水排出管６２を、二次透過水の後次分離水排出管３１と同軸上に真っ直ぐ配置してもよい。
　図１０は、容器５４を８台設置した実施の形態の水処理装置１０の構造図である。これに対して、図１１は従来の水処理装置１００の構造図であり、一次処理部１０２を構成する４０台のモジュール１０４、１０４…が示されている。これらの各２台のモジュール１０４、１０４が、図１２に示す二次処理部１０６の１台のモジュール１０８に送液管１１０を介して連結されている。
　図１１の水処理装置１００によれば、主管１１２に供給された海水は４本のヘッダ管１１４、１１４…に分配され、これらのヘッダ管１１４、１１４から各導入管１１６、１１６を介して一次処理部１０２の４０台のモジュール１０４、１０４…に供給される。そして、４０台のモジュール１０４、１０４…を通過した一次濃縮水は、図１２に示した送液管１１０を介して二次処理部１０６のモジュール１０８に供給される。したがって、図１１に示した水処理装置１００によれば、スーパーステンレス製の高価な送液管１１０が２０本必要となる。
　これに対して図１０に示した実施の形態の水処理装置１０によれば、主管７６に供給された海水は２本の枝管７８、７８に分配され、これらの枝管７８、７８から各導入管５６、５６…を介して容器５４、５４…に供給される。海水は各容器５４、５４…内で一次処理及び二次処理される。
　このように図１０に示した実施の形態の水処理装置１０は、図１１、図１２に示した従来の水処理装置１００と比較して、装置設備のコンパクト化を図ることができる。さらに、多数本の送液管１１０が不要になるので、設備資用も削減できることが分かる。
　なお、一次処理部のモジュール２６と二次処理部のモジュール２６′の配置、及びサイズは、上述した形態に限定されるものではない。例えば図１３に示すように、容器５４の内周面に沿って一次処理部のモジュール２６を複数配置し、その内側に、モジュール２６よりも大径なモジュール２６′を配置した形態でもよい。この形態によれば、二次処理部を複数のモジュールで構成する際のモジュール間のデッドスペースを省くことができ、装置全体の寸法をコンパクト化させることができる。
　また、モジュール２６、２６′の導入管５６及び排出管３０、３１の配置上の制約がある場合には、図１４に示すように、上下方向に複数のモジュール２６を配置し、その両側にモジュール２６′を配置してもよい。
　一方、一次処理部のモジュール２６、２６…の膜面積は、二次処理部のモジュール２６′の膜面積の１倍以上５倍以下であることが好ましい。
　また、一次処理部のモジュール２６、２６…、及び二次処理部のモジュール２６′において、それぞれの被処理水入口流量に対する被処理水出口流量は、１／５以上であり、かつ、一次処理部のモジュール２６、２６…の分離水流量が二次処理部のモジュール２６′の分離水量の１倍以上５倍以下であることが好ましい。
　一次処理部、二次処理部がともに同等の性能を有する膜分離プロセスである場合、膜分離プロセスに応じて膜面積あたりの分離水量の最大値が決まっているため、一次処理部における分離量を被処理水量から減じた値が、二次処理部に供給され、更に分離水が得られることとなる。また、クロスフローで分離を行う場合は、分離水量に対する被処理水供給量の最大値と被処理水排出量の最小値を決定する必要がある。具体的には、ＲＯ膜２８で二段処理を行う場合は、一次処理水の被処理水供給量に対して二次処理水の被処理水排水量が１／５以上であることが必要である。
　よって、一次処理部の膜面積が二次処理部の膜面積の１倍以上５倍以下であることが好ましい。また、海水淡水化の場合は、一次処理部の被処理水に比べて二次処理部の被処理水は濃度上昇による浸透圧増加が生じるので、一次処理部の膜面積が二次処理部の膜面積に対して１．５～３倍程度であることが好ましい。これを実現する好適な手段としては、中心軸に沿ったモジュールを大径に構成することによって、中心軸周りに一次処理部、中心軸に沿って二次処理部をバランスよく配置し、更には、容器内のスペースも有効に活用することが可能となり、非常に好ましい実施態様である。
　また、一次処理部、及び二次処理部における分離膜の阻止性能が、一次処理部よりも二次処理部が高いことが好ましい。
　一次処理部に比べて二次処理部の被処理水は濃縮されているため、一次処理部よりも阻止性能が高い分離膜を二次処理部に適用すると、一次処理部と二次処理部の分離水質を均一化できるため好ましい。また、一時処理部の分離水と二次処理部の分離水を個別に利用又は処理する場合、一次処理部よりも阻止性能が低い分離膜を二次処理部に適用すると、阻止性能が同一の分離膜を用いた場合と比較して、二次処理部の分離水を増加させることができるので好ましい。
　実施の形態では、ＲＯ膜を使用して海水を淡水化処理する水処理装置について説明したが、分離膜はＲＯ膜に限定されるものではない。すなわち、分離膜を使用して被処理水を水処理する装置であれば、本発明の構成を適用できる。また、被処理水は海水に限定されるものではなく、ＲＯ膜等の分離膜もしくはその他の分離プロセスを使用して、水道水や下水を処理した再生水等の水中の溶存物質、濁質、微生物等を除去する水処理装置であっても、本発明の構成を適用できる。
　１０…装置、１２…タンク、１４…高圧ポンプ、１６…透過水、１８…濃縮水、２０…淡水化処理システム、２２…エレメント、２４…ベッセル、２６…一次処理部のモジュール、２６′…二次処理部のモジュール、２８…ＲＯ膜、３０…排出管、３１…後次分離水排出管、３２…膜ユニット、３４…集水管、３６…透孔、３８…スペーサー、４０…スペーサー、５０…一次処理部、５２…二次処理部、５４…容器、５４Ａ…内周壁面、５６…導入管、５８…導入流路、６０…後次処理部供給流路、６２…後次被処理水排出管、６４…タンク、６６…排出管、６８…多孔板、７０…孔、７２…隔壁板、７４…孔、７６…主管、７８…枝管、１００…水処理装置、１０２…一次処理部、１０４…モジュール、１０６…二次処理部、１０８…モジュール、１１０…送液管、１１２…技管、１１４…ヘッダ管、Ａ…海水流れ方向、Ｂ…一次処理水の流れ方向

Claims (10)

  1. 　被処理水を処理するための水処理装置であって、
    　被処理水を処理する複数の水処理部と、
    　前記複数の水処理部を並設して収容する容器と、
    　を備え、
    　前記複数の水処理部は、前段の水処理部の処理水が次段の水処理部の被処理水となるように多段接続される、
    　水処理装置。
  2. 　前記容器は、
    　該容器内に前記被処理水を導入する導入管と、
    　該導入管から導入された前記被処理水を前記前段の水処理部に導入する導入流路と、
    　前記前段の水処理部によって処理された前記被処理水を前記次段の水処理部に折り返して導入する後次処理部供給流路とを備え、
    　前記前段の水処理部を通過した被処理水が前記後次処理部供給流路を介して前記次段の水処理部に導入されることにより、前記前段の水処理部を通過する前記被処理水の流れ方向と、前記次段の水処理部を通過する前記被処理水の流れ方向とが逆方向に設定されている、
    　請求項1に記載の水処理装置。
  3. 　前記容器に貫通して配置され、前記前段の水処理部によって前記被処理水から分離された分離水を前記容器から排出する配管と、
    　前記容器に貫通して配置され、前記次段の水処理部によって前記被処理水から分離された次分離水を前記容器から排出する後次分離水排出管と、
    　前記容器に貫通して配置され、前記次段の水処理部を通過した前記被処理水を前記容器から排出する後次被処理水排出管と、
    　をさらに備える請求項１又は２に記載の水処理装置。
  4. 　前記容器は円筒状であり、
    　前記複数の水処理部は一次処理部と二次処理部とからなる二段で構成され、
    　前記一次処理部は、前記容器の内周壁面に沿って配置された複数のモジュールを含み、
    　前記二次処理部は、前記容器の中心軸に沿って、又は該中心軸周りに配置されたモジュールを含む
    　請求項１、２又は３に記載の水処理装置。
  5. 　前記容器の中心軸に沿って配置される前記二次処理部の１台のモジュールの径は、前記容器の内周壁面に沿って配置される前記一次処理部のモジュールの径よりも大径である請求項４に記載の水処理装置。
  6. 　前記導入流路には、前記導入管から導入された前記被処理水を前記一次処理部の複数のモジュールに向けて分散させる分散部材が設けられている請求項４、又は５に記載の水処理装置。
  7. 　前記複数の水処理部はナノ濾過膜もしくは逆浸透膜を備える請求項１～６のいずれかに記載の水処理装置。
  8. 　前記複数の水処理部のそれぞれの次段に対する前段の膜面積の比率が１倍以上５倍以下である請求項７に記載の水処理装置。
  9. 　前記複数の水処理部における分離膜の阻止性能が前段よりも次段が高い請求項７、又は８に記載の水処理装置。
  10. 　前記複数の水処理部のそれぞれの被処理水入口流量に対する被処理水出口流量が１／５以上であり、かつ、前記前段の水処理部の分離水流量が前記次段の水処理部の分離水量の１倍以上５倍以下である請求項７、８又は９に記載の水処理装置。
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