JP3664835B2

JP3664835B2 - Pretreatment system and method using spiral membrane element

Info

Publication number: JP3664835B2
Application number: JP03518697A
Authority: JP
Inventors: 肇久田; 祐二西田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: JPH10230142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパイラル型膜エレメントを用いて逆浸透膜分離システムのための前処理を行う前処理システムおよび前処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水淡水化処理や超純水等の製造に逆浸透膜（ＲＯ膜）分離システムが用いられている。この逆浸透膜分離システムの前処理としては、主として凝集、沈殿および砂濾過が行われている。また、近年、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。このような前処理には、主として中空糸膜エレメントが用いられる。
【０００３】
図７は従来の水処理システムの一例を示す図である。図７の水処理システムは、中空糸膜エレメント８０を用いた前処理システム２００および逆浸透膜エレメント２０１を用いた逆浸透膜分離システム２１０からなる。
【０００４】
配管２０５を通して与えられる河川水等の原水は、ポンプ２０２により中空糸膜エレメント８０に供給される。中空糸膜エレメント８０は、原水を透過水および濃縮水に分離する。中空糸膜エレメント８０により得られた透過水は、前処理水として配管２０６を通して貯槽２０３に供給される。一方、中空糸膜エレメント８０により得られた濃縮水は配管２１１を通してポンプ２０２の上流側に戻される。
【０００５】
貯槽２０３の前処理水は、配管２０７を通してポンプ２０４に与えられ、ポンプ２０４により逆浸透膜エレメント２０１に供給される。逆浸透膜エレメント２０１は、前処理水を透過水および濃縮水に分離する。逆浸透膜エレメント２０１により得られた透過水は、処理水として配管２０９を通して系外に供給される。逆浸透膜エレメント２０１により得られた濃縮水は、配管２０８を通してポンプ２０４の上流側に戻される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の前処理システム２００に用いられる中空糸膜エレメント８０は、単位体積当たりの膜面積（体積効率）を多く取れるという利点を有している。しかしながら、中空糸膜エレメント８０は、膜が折れやすく、膜が折れると、原水が透過水に混ざり、分離性能が低下するという欠点を有している。
【０００７】
前処理システム２００の中空糸膜エレメント８０に膜折れが生じると、逆浸透膜分離システム２１０に供給する前処理水の水質が悪化するという問題が起こる。
【０００８】
また、中空糸膜エレメント８０は高い回収率で運転することができないので、原水を供給するポンプ２０２に大きいものが必要となり、システムコストが非常に大きくなる。
【０００９】
本発明の目的は、低コストでかつ高い信頼性で逆浸透膜分離システムのための前処理を行うことが可能な前処理システムおよび前処理方法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】
第１の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理システムは、逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および両端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００１１】
本発明に係る前処理システムにおいては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００１２】
特に、本発明の前処理システムで用いられるスパイラル型膜エレメントにおいては、外周面および両端面が外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメントの外周部側および両端部側から供給し、全量濾過を行うことができる。したがって、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理システムのコストが低減される。
【００１３】
また、原液が膜エレメントの外周部側および両端部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周部および両端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および両端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および両端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。その結果、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００１４】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメントの構造によれば、全量濾過により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、膜エレメントと圧力容器との間の空隙部において流体の滞留が生じない。したがって、有機物を含有する流体の前処理を行った場合でも、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００１５】
さらに、膜エレメントの外周部側および両端部から原液が供給され、膜エレメントに全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外装材も不要であるので、スパイラル型膜エレメントの部品コストおよび製造コストが低減される。それにより、前処理システムのコストも低減される。
【００１６】
第２の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理システムは、逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ一端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および他端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００１７】
本発明に係る前処理システムにおいては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００１８】
特に、本発明の前処理システムで用いられるスパイラル型膜エレメントにおいては、外周面および一端面が外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメントの外周部側および一端部側から供給し、全量濾過を行うことができる。したがって、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理システムのコストが低減される。
【００１９】
また、原液が膜エレメントの外周部側および一端部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周部および一端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および一端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および一端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。その結果、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００２０】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された端部側に原液を供給するスペースが不要となるので、膜エレメントを収納する圧力容器を小型化することができる。また、圧力容器の原液入口の側に膜エレメントの封止された端部を配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００２１】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメントの構造においても、全量濾過により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００２２】
また、膜エレメントの全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外装材も不要であるので、スパイラル型膜エレメントの部品コストおよび製造コストが低減され、前処理システムのコストも低減される。
【００２３】
第３の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理システムは、逆浸透膜分離システムのための前処理システムであって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ両端部の全面が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００２４】
本発明に係る前処理システムにおいては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００２５】
特に、本発明の前処理システムで用いられるスパイラル型膜エレメントにおいては、外周面が外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメントの外周部側から供給し、全量濾過を行うことができる。したがって、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理システムのコストが低減される。
【００２６】
また、原液が膜エレメントの外周部側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。その結果、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００２７】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された両端部側に原液を供給するスペースが不要となるので、膜エレメントを収納する圧力容器を小型化することができる。また、圧力容器の原液入口の側に膜エレメントの封止された両端部の一方を配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００２８】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメントの構造においても、全量濾過により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００２９】
さらに、膜エレメントの全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外装材も不要であるので、スパイラル型膜エレメントの部品コストおよび製造コストが低減され、前処理システムのコストも低減される。
【００３０】
第４の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理方法は、逆浸透膜分離システムのための前処理方法において、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および両端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００３１】
本発明に係る前処理方法においては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００３２】
また、原液が膜エレメントの外周部側および両端部側から供給され、全量濾過が行われるので、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理のコストが低減される。
【００３３】
さらに、汚染物質が膜エレメントの外周部および両端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および両端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および両端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。それにより、長時間にわたって前処理水の水質の低下を防止することができる。
【００３４】
また、上述のような濾過形態のために膜エレメントの外周部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００３５】
また、膜エレメントに全方向から圧力が加わるので、膜エレメントの変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメントのコストが低減され、前処理のコストも低減される。
【００３６】
第５の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理方法は、逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ一端部が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側および他端部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００３７】
本発明に係る前処理方法においては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００３８】
また、原液が膜エレメントの外周部側および一端部側から供給され、全量濾過が行われるので、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理のコストが低減される。
【００３９】
さらに、汚染物質が膜エレメントの外周部および一端部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側および一端部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部および一端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。それにより、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００４０】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された端部側に原液を供給するスペースが不要となるので、小型の圧力容器を使用することができる。また、膜エレメントの封止された端部を圧力容器の原液入口側に配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００４１】
また、全量濾過により膜エレメントの外周部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００４２】
さらに、膜エレメントに全方向から圧力が加わるので、膜エレメントの変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメントのコストが低減され、前処理のコストも低減される。
【００４３】
第６の発明に係るスパイラル型膜エレメントによる前処理方法は、逆浸透膜分離システムのための前処理方法であって、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介して巻回され、かつ両端部の全面が封止されてなるスパイラル型膜エレメントの外周部側から原液を供給し、有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過液を取り出し、取り出された透過液を逆浸透膜分離システムに供給するものである。
【００４４】
本発明に係る前処理方法においては、平膜からなるスパイラル型膜エレメントを用いて前処理が行われるので、分離性能を維持でき、信頼性が高いという利点を有している。したがって、後段の逆浸透膜分離システムに常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００４５】
また、原液が膜エレメントの外周部側から供給され、全量濾過が行われるので、原液を供給するポンプに大きなものを用いることなく、高い回収率が得られる。それにより、前処理のコストが低減される。
【００４６】
さらに、汚染物質が膜エレメントの外周部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがって、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能となる。それにより、長期間にわたって前処理水の水質を維持することができる。
【００４７】
特に、上記のスパイラル型膜エレメントでは、封止された両端部側に原液を供給するためのスペースが不要となるので、小型の圧力容器を使用することができる。また、膜エレメントの封止された両端部の一方を圧力容器の原液入口の側に配置することにより、原液導入時に原液の動圧により膜エレメントの端面に汚れが付着することを防止することができる。
【００４８】
また、全量濾過により膜エレメントの外周部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。
【００４９】
さらに、膜エレメントに全方向から圧力が加わるので、膜エレメントの変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメントのコストが低減され、前処理のコストも低減される。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例における水処理システムを示す図である。
【００５１】
図１の水処理システムは、スパイラル型膜エレメント１を用いた前処理システム１００および逆浸透膜エレメント１０１を用いた逆浸透膜分離システム１１０からなる。
【００５２】
配管１０５を通して与えられる河川水等の原水が、ポンプ１０２によりスパイラル型膜エレメント１に供給される。スパイラル型膜エレメント１は、全量濾過により透過水を導出する。スパイラル型膜エレメント１により得られた透過水は、前処理水として配管１０６を通して貯槽１０３に供給される。
【００５３】
貯槽１０３の前処理水は、配管１０７を通してポンプ１０４に与えられ、ポンプ１０４により逆浸透膜エレメント１０１に供給される。逆浸透膜エレメント１０１は、前処理水を透過水および濃縮水に分離する。逆浸透膜エレメント１０１により得られた透過水は、配管１０９を通して処理水として系外に供給される。逆浸透膜エレメント１０１により得られた濃縮水は、配管１０８を介してポンプ１０４の上流側へ戻される。
【００５４】
図２は図１の前処理システムに用いられるスパイラル型膜エレメントの一部切欠き斜視図である。また、図３は図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の一例を示す横断面図であり、図４は図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の他の例を示す横断面図である。
【００５５】
図２に示すスパイラル型膜エレメント１は、有孔中空管からなる集水管２の外周面にそれぞれ独立した複数の封筒状膜３または連続した複数の封筒状膜３を巻回することにより構成されるスパイラル状膜要素１ａを含む。封筒状膜３の間には、封筒状膜３どうしが密着して膜面積が狭くなることを防止するため、および原水の流路を形成するために原水スペーサ（原液流路材）４が挿入されている。また、スパイラル状膜要素１ａの外周面は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等のプラスチック、金属、ゴムまたは繊維等により形成されるネットからなる外周部流路材５で覆われている。
【００５６】
図３および図４に示すように、封筒状膜３は、透過水スペーサ（透過液流路材）６の両面に２枚の分離膜７を重ね合わせて３辺を接着することにより形成され、その封筒状膜３の開口部が集水管２の外周面に取り付けられている。分離膜７としては、１０ｋｇｆ／ｃｍ²以下で運転される低圧逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等が用いられる。
【００５７】
図３の例では、複数の封筒状膜３がそれぞれ独立した分離膜７により形成される。図４の例では、複数の封筒状膜３が連続した分離膜７を折り畳むことにより形成される。
【００５８】
原水スペーサ４の厚みが０．５ｍｍよりも大きいと、原水中の汚染物質を膜エレメント１の少なくとも外周部で捕捉しにくくなる。一方、原水スペーサ４の厚みが０．１ｍｍよりも小さいと、封筒状膜３どうしが接触しやすくなり、膜面積が小さくなる。したがって、原水スペーサ４の厚みは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
また、外周部流路材５の厚みが３０ｍｍよりも大きいと、膜エレメント１を収納する圧力容器に対する膜エレメント１の容積効率が小さくなる。一方、外周部流路材５の厚みが０．６ｍｍよりも小さいと、透過水の逆流洗浄時に膜エレメント１の少なくとも外周部に付着した汚染物質を系外に排出するための原水の流速が小さくなる。したがって、外周部流路材５の厚みは０．６ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６０】
図５は図２のスパイラル型膜エレメントの運転方法の一例を示す断面図である。図５に示すように、圧力容器（耐圧容器）１０は、筒形ケース１１および１対の端板１２ａ，１２ｂにより構成される。一方の端板１２ａには原水入口１３が形成され、他方の端板１２ｂには原水出口１５が形成されている。また、他方の端板１２ｂの中央部には透過水出口１４が設けられている。
【００６１】
スパイラル型膜エレメント１が筒型ケース１１内に収納され、筒状ケース１１の両方の開口端がそれぞれ端板１２ａ，１２ｂで封止される。集水管２の一方の端部は端板１２ｂの透過水出口１４に嵌合され、他方の端部にはエンドキャップ１６が装着される。端板１２ｂの原水出口１５には、配管１７およびバルブ１８が接続される。
【００６２】
スパイラル型膜エレメント１の運転時には、原水５１を圧力容器１０の原水入口１３から圧力容器１０の内部に導入する。原水５１は、スパイラル型膜エレメント１の少なくとも外周部側から原水スペーサ４に沿って封筒状膜３間に浸入する。図５の例では、原水５１がスパイラル型膜エレメント１の外周部側および両端部側から封筒状膜３間に浸入する。分離膜７を透過した透過水が透過水スペーサ６に沿って集水管２の内部に流れ込む。それにより、圧力容器１０の透過水出口１４から透過水５２が取り出される。このようにして、全量濾過が行われる。
【００６３】
この場合、濁質物質等の汚染物質は膜エレメント１の少なくとも外周部（図５の例では外周部および両端部）で捕捉されるほど原水スペーサ４の厚さが薄いため、膜エレメント１の少なくとも外周部に汚染物質によるケーク層が形成される。膜エレメント１の少なくとも外周部ではケーク層によるケーク濾過が行われ、膜エレメント１の内部では分離膜７による膜濾過が行われる。
【００６４】
なお、バルブ１８を開いて原水出口１５から一部原水を取り出してもよい。この場合、膜エレメント１の外周部で原水の流れを形成することができる。それにより、原水中の汚染物質の沈降を抑制しつつ汚染物質の一部を圧力容器１０の外部に排出することができる。
【００６５】
一定時間濾過を行った後、透過側から透過水による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、集水管２から逆濾過された透過水が原水スペーサ４に沿って少なくとも外周部に向かって流れる。それにより、膜エレメント１の少なくとも外周部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。このとき、原水入口１３から原水を供給しつつバルブ１８を開放すると、剥離した汚染物質が系外に排出される。その結果、透過流束が逆流洗浄前と比較して格段に回復する。
【００６６】
図１の前処理システム１００で用いられるスパイラル型膜エレメント１においては、膜折れが生じにくいので、逆浸透膜分離システム１１０に常に安定した水質の前処理水を供給することができる。
【００６７】
また、上記のスパイラル型膜エレメント１では、全量濾過により高回収率で運転が行われるので、原水を供給するポンプに大きなものを用いる必要がない。それにより、前処理システム１００のコストが低減される。
【００６８】
さらに、上記のスパイラル型膜エレメント１においては、前述のような濾過形態により膜エレメント１と圧力容器１０との間の空隙部にデッドスペースが形成されないので、微生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の問題が発生せず、高い信頼性が得られる。これにより、逆浸透膜分システム１１０に供給する前処理水の水質を長期間にわたって維持することが可能となる。
【００６９】
また、膜エレメント１に全方向から圧力が加わるので、膜エレメント１の変形の問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要となる。それにより、スパイラル型膜エレメント１の部品コストおよび製造コストが低減され、前処理システム１００のコストも低減される。
【００７０】
図６は図１の前処理システム１００に用いられるスパイラル型膜エレメントの他の例を示す正面図である。図６では、外周部流路材の図示が省略されている。
【００７１】
図６（ａ）のスパイラル型膜エレメント１においては、スパイラル状膜要素１ａの両端部が樹脂層１９で封止されている。図６（ｂ）のスパイラル型膜エレメント１においては、スパイラル状膜要素１ａの一端部が樹脂層１９で封止されている。
【００７２】
図６（ａ），（ｂ）のスパイラル型膜エレメント１では、製造時の作業工程が増加するが、膜エレメント１の両端部または一端部に原水を供給するスペースが不要となる。したがって、圧力容器を小型化することができ、圧力容器内に膜エレメント１を収納してなるスパイラル型膜モジュールを小型化することができる。
【００７３】
また、膜エレメント１の樹脂層１９で封止された端部を圧力容器の原水入口の側に配置することにより、原水導入時に原水の動圧により膜エレメント１の端面に汚れが付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における水処理システムを示す図である。
【図２】図１の前処理システムに用いられる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３】図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の一例を示す横断面図である。
【図４】図２のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の他の例を示す横断面図である。
【図５】図２のスパイラル型膜エレメントの運転方法の一例を示す断面図である。
【図６】図１の前処理システムに用いられるスパイラル型膜エレメントの他の例を示す正面図である。
【図７】従来の水処理システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１スパイラル型膜エレメント
１ａスパイラル状膜要素
２集水管
３封筒状膜
４原水スペーサ
５外周部流路材
６透過水スペーサ
７分離膜
１０圧力容器
１３原水入口
１４透過水出口
５１原水
５２透過水
１００前処理システム
１０１逆浸透膜エレメント
１１０逆浸透膜分離システム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pretreatment system and a pretreatment method for performing a pretreatment for a reverse osmosis membrane separation system using a spiral membrane element.
[0002]
[Prior art]
A reverse osmosis membrane (RO membrane) separation system is used for the production of seawater desalination and ultrapure water. As a pretreatment of this reverse osmosis membrane separation system, aggregation, precipitation and sand filtration are mainly performed. In recent years, membrane separation technology is being applied as pretreatment for reverse osmosis membrane separation systems. For such pretreatment, a hollow fiber membrane element is mainly used.
[0003]
FIG. 7 is a diagram showing an example of a conventional water treatment system. The water treatment system of FIG. 7 includes a pretreatment system 200 using a hollow fiber membrane element 80 and a reverse osmosis membrane separation system 210 using a reverse osmosis membrane element 201.
[0004]
Raw water such as river water supplied through the pipe 205 is supplied to the hollow fiber membrane element 80 by the pump 202. The hollow fiber membrane element 80 separates raw water into permeated water and concentrated water. The permeated water obtained by the hollow fiber membrane element 80 is supplied to the storage tank 203 through the pipe 206 as pretreatment water. On the other hand, the concentrated water obtained by the hollow fiber membrane element 80 is returned to the upstream side of the pump 202 through the pipe 211.
[0005]
The pretreated water in the storage tank 203 is supplied to the pump 204 through the pipe 207 and is supplied to the reverse osmosis membrane element 201 by the pump 204. The reverse osmosis membrane element 201 separates the pretreated water into permeated water and concentrated water. The permeated water obtained by the reverse osmosis membrane element 201 is supplied out of the system through the pipe 209 as treated water. The concentrated water obtained by the reverse osmosis membrane element 201 is returned to the upstream side of the pump 204 through the pipe 208.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The hollow fiber membrane element 80 used in the conventional pretreatment system 200 has an advantage that a large membrane area (volume efficiency) per unit volume can be obtained. However, the hollow fiber membrane element 80 has a drawback that the membrane is easily broken, and when the membrane is broken, the raw water is mixed with the permeated water and the separation performance is lowered.
[0007]
When membrane breakage occurs in the hollow fiber membrane element 80 of the pretreatment system 200, there arises a problem that the quality of the pretreatment water supplied to the reverse osmosis membrane separation system 210 deteriorates.
[0008]
Further, since the hollow fiber membrane element 80 cannot be operated at a high recovery rate, a large pump 202 for supplying raw water is required, resulting in a very high system cost.
[0009]
An object of the present invention is to provide a pretreatment system and a pretreatment method capable of performing pretreatment for a reverse osmosis membrane separation system at low cost and with high reliability.
[0010]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A pretreatment system using a spiral membrane element according to a first invention is a pretreatment system for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a plurality of independent or continuous envelope membranes are provided on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube. The stock solution was supplied from the outer peripheral side and both ends of the spiral membrane element wound through the stock channel material, and the permeate was taken out from at least one open end of the perforated hollow tube. The permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system.
[0011]
In the pretreatment system according to the present invention, since the pretreatment is performed using a spiral membrane element made of a flat membrane, there is an advantage that separation performance can be maintained and reliability is high. Therefore, it is possible to always supply the pretreated water having a stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system in the subsequent stage.
[0012]
In particular, in the spiral membrane element used in the pretreatment system of the present invention, the outer peripheral surface and both end surfaces are not covered with the exterior material and are opened, so that the stock solution is removed from the outer peripheral side and both end portions of the membrane element. The entire amount can be filtered by supplying from the side. Therefore, a high recovery rate can be obtained without using a large pump for supplying the stock solution. Thereby, the cost of the pretreatment system is reduced.
[0013]
Further, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side and both end sides of the membrane element, contaminants are captured at the outer peripheral portion and both end portions of the membrane element. After filtration for a certain time, back-flow washing with a permeate is performed from the permeate side. At the time of backwashing, the permeated liquid back-filtered from the perforated hollow tube flows toward the outer peripheral side and both end sides along the raw liquid flow path material. Thereby, contaminants trapped at the outer peripheral portion and both end portions of the membrane element are easily peeled off. Therefore, it is possible to remove contaminants uniformly by backflow cleaning. As a result, the quality of pretreated water can be maintained over a long period of time.
[0014]
Furthermore, according to the structure of the spiral membrane element described above, no dead space is formed in the gap between the membrane element and the pressure vessel due to the total amount filtration, so that the fluid in the gap between the membrane element and the pressure vessel is not formed. No stagnation occurs. Therefore, even when pretreatment of a fluid containing an organic substance is performed, problems such as propagation of germs such as microorganisms, generation of malodor due to decomposition of the organic substance, and decomposition of the separation membrane do not occur, and high reliability is obtained.
[0015]
Furthermore, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side and both ends of the membrane element, pressure is applied to the membrane element from all directions and no pressure is applied to cause displacement in the axial direction. The envelope-shaped film thus formed does not deform into a bamboo shoot. This eliminates the need for a packing holder and an exterior material, thereby reducing the component cost and manufacturing cost of the spiral membrane element. Thereby, the cost of the pretreatment system is also reduced.
[0016]
A pretreatment system using a spiral membrane element according to a second invention is a pretreatment system for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are provided on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube. At least one open end of the perforated hollow tube is supplied with the stock solution from the outer peripheral side and the other end side of the spiral membrane element wound through the stock solution channel member and sealed at one end. The permeate is taken out from the water, and the taken out permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system.
[0017]
In the pretreatment system according to the present invention, since the pretreatment is performed using a spiral membrane element made of a flat membrane, there is an advantage that separation performance can be maintained and reliability is high. Therefore, it is possible to always supply the pretreated water having a stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system in the subsequent stage.
[0018]
In particular, in the spiral membrane element used in the pretreatment system of the present invention, the outer peripheral surface and one end surface are not covered with the exterior material and are opened, so that the stock solution can be removed from the outer peripheral side and one end portion of the membrane element. The entire amount can be filtered by supplying from the side. Therefore, a high recovery rate can be obtained without using a large pump for supplying the stock solution. Thereby, the cost of the pretreatment system is reduced.
[0019]
In addition, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side and one end part of the membrane element, the contaminant is captured at the outer peripheral part and one end part of the membrane element. After filtration for a certain time, back-flow washing with a permeate is performed from the permeate side. At the time of backwashing, the permeated liquid back-filtered from the perforated hollow tube flows toward the outer peripheral side and the one end side along the raw liquid flow path material. As a result, the contaminant trapped on the outer peripheral portion and one end portion of the membrane element is easily peeled off. Therefore, it is possible to remove contaminants uniformly by backflow cleaning. As a result, the quality of pretreated water can be maintained over a long period of time.
[0020]
In particular, the spiral membrane element described above eliminates the need for a space for supplying the stock solution to the sealed end side, so that the pressure vessel that houses the membrane element can be reduced in size. Further, by disposing the sealed end of the membrane element on the side of the pressure vessel of the stock solution, it is possible to prevent dirt from adhering to the end face of the membrane element due to the dynamic pressure of the stock solution when the stock solution is introduced.
[0021]
Furthermore, even in the structure of the spiral membrane element, dead space is not formed in the gap between the membrane element and the pressure vessel by total filtration, so that germs such as microorganisms propagate, generation of malodor due to decomposition of organic matter, High reliability is obtained without problems such as decomposition of the separation membrane.
[0022]
In addition, since pressure is applied from all directions of the membrane element and pressure that causes displacement in the axial direction is not applied, the envelope-like membrane wound around the perforated hollow tube is not deformed into a bamboo child shape. This eliminates the need for a packing holder and eliminates the need for an exterior material, thereby reducing the component cost and manufacturing cost of the spiral membrane element, and the cost of the pretreatment system.
[0023]
A pretreatment system using a spiral membrane element according to a third aspect of the present invention is a pretreatment system for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are provided on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube. Wound through the stock solution channel material and both ends The whole surface The stock solution is supplied from the outer peripheral side of the spiral membrane element in which is sealed, the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube, and the taken out permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system To do.
[0024]
In the pretreatment system according to the present invention, since the pretreatment is performed using a spiral membrane element made of a flat membrane, there is an advantage that separation performance can be maintained and reliability is high. Therefore, it is possible to always supply the pretreated water having a stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system in the subsequent stage.
[0025]
In particular, in the spiral membrane element used in the pretreatment system of the present invention, since the outer peripheral surface is not covered with the exterior material and is in an open state, the stock solution is supplied from the outer peripheral side of the membrane element, and the entire amount is filtered. It can be performed. Therefore, a high recovery rate can be obtained without using a large pump for supplying the stock solution. Thereby, the cost of the pretreatment system is reduced.
[0026]
Further, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side of the membrane element, the contaminant is captured at the outer peripheral portion of the membrane element. After filtration for a certain time, back-flow washing with a permeate is performed from the permeate side. At the time of backflow cleaning, the permeated liquid back-filtered from the perforated hollow tube flows toward the outer peripheral side along the raw liquid flow path material. Thereby, the contaminant trapped on the outer periphery of the membrane element is easily peeled off. Therefore, it is possible to remove contaminants uniformly by backflow cleaning. As a result, the quality of pretreated water can be maintained over a long period of time.
[0027]
In particular, in the spiral membrane element described above, a space for supplying the stock solution to the sealed both end portions is not required, so that the pressure vessel that houses the membrane element can be reduced in size. Also, by placing one of the sealed end portions of the membrane element on the side of the pressure vessel stock solution inlet, it is possible to prevent dirt from adhering to the end face of the membrane element due to the dynamic pressure of the stock solution when the stock solution is introduced. it can.
[0028]
Furthermore, even in the structure of the spiral membrane element, dead space is not formed in the gap between the membrane element and the pressure vessel by total filtration, so that germs such as microorganisms propagate, generation of malodor due to decomposition of organic matter, High reliability is obtained without problems such as decomposition of the separation membrane.
[0029]
Furthermore, since pressure is applied from all directions of the membrane element and pressure that causes displacement in the axial direction is not applied, the envelope-like membrane wound around the perforated hollow tube is not deformed into a bamboo child shape. This eliminates the need for a packing holder and eliminates the need for an exterior material, thereby reducing the component cost and manufacturing cost of the spiral membrane element, and the cost of the pretreatment system.
[0030]
A pretreatment method using a spiral membrane element according to a fourth aspect of the present invention is a pretreatment method for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a plurality of envelope-like membranes that are independent or continuous on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube are flown into the stock solution. A stock solution is supplied from the outer peripheral side and both end sides of a spiral membrane element wound through a road material, and the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube. Is supplied to the reverse osmosis membrane separation system.
[0031]
In the pretreatment method according to the present invention, since pretreatment is performed using a spiral membrane element made of a flat membrane, there is an advantage that separation performance can be maintained and reliability is high. Therefore, it is possible to always supply the pretreated water having a stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system in the subsequent stage.
[0032]
In addition, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side and both end sides of the membrane element and the whole amount is filtered, a high recovery rate can be obtained without using a large pump for supplying the stock solution. Thereby, the cost of pre-processing is reduced.
[0033]
Furthermore, contaminants are trapped at the outer periphery and both ends of the membrane element. After filtration for a certain time, back-flow washing with a permeate is performed from the permeate side. At the time of backwashing, the permeated liquid back-filtered from the perforated hollow tube flows toward the outer peripheral side and both end sides along the raw liquid flow path material. Thereby, contaminants trapped at the outer peripheral portion and both end portions of the membrane element are easily peeled off. Therefore, it is possible to remove contaminants uniformly by backflow cleaning. Thereby, deterioration of the quality of pretreatment water can be prevented for a long time.
[0034]
In addition, because the dead space is not formed in the outer periphery of the membrane element due to the filtration form as described above, problems such as the propagation of various microorganisms such as microorganisms, generation of malodor due to decomposition of organic matter, decomposition of the separation membrane do not occur, High reliability is obtained.
[0035]
Further, since pressure is applied to the membrane element from all directions, the problem of deformation of the membrane element does not occur, and the packing holder and the exterior material become unnecessary. Thereby, the cost of the spiral membrane element is reduced, and the cost of pretreatment is also reduced.
[0036]
A pretreatment method using a spiral membrane element according to a fifth aspect of the present invention is a pretreatment method for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are provided on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube. At least one open end of the perforated hollow tube is supplied with the stock solution from the outer peripheral side and the other end side of the spiral membrane element wound through the stock solution channel member and sealed at one end. The permeate is taken out from the water, and the taken out permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system.
[0037]
In the pretreatment method according to the present invention, since pretreatment is performed using a spiral membrane element made of a flat membrane, there is an advantage that separation performance can be maintained and reliability is high. Therefore, it is possible to always supply the pretreated water having a stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system in the subsequent stage.
[0038]
In addition, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side and one end side of the membrane element, and the entire amount is filtered, a high recovery rate can be obtained without using a large pump for supplying the stock solution. Thereby, the cost of pre-processing is reduced.
[0039]
Furthermore, contaminants are trapped at the outer periphery and one end of the membrane element. After filtration for a certain time, back-flow washing with a permeate is performed from the permeate side. At the time of backwashing, the permeated liquid back-filtered from the perforated hollow tube flows toward the outer peripheral side and the one end side along the raw liquid flow path material. As a result, the contaminant trapped on the outer peripheral portion and one end portion of the membrane element is easily peeled off. Therefore, it is possible to remove contaminants uniformly by backflow cleaning. Thereby, the quality of the pretreatment water can be maintained over a long period of time.
[0040]
In particular, in the above spiral membrane element, a space for supplying the stock solution to the sealed end side is not necessary, and a small pressure vessel can be used. Further, by disposing the sealed end of the membrane element on the stock solution inlet side of the pressure vessel, it is possible to prevent dirt from adhering to the end face of the membrane element due to the dynamic pressure of the stock solution when the stock solution is introduced.
[0041]
Moreover, since dead space is not formed in the outer peripheral part of the membrane element by filtration of the entire amount, problems such as propagation of germs such as microorganisms, generation of malodor due to decomposition of organic matter, decomposition of the separation membrane do not occur, and high reliability is obtained. .
[0042]
Furthermore, since pressure is applied to the membrane element from all directions, there is no problem of deformation of the membrane element, and a packing holder and an exterior material become unnecessary. Thereby, the cost of the spiral membrane element is reduced, and the cost of pretreatment is also reduced.
[0043]
A pretreatment method using a spiral membrane element according to a sixth aspect of the present invention is a pretreatment method for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are provided on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube. Wound through the stock solution channel material and both ends The whole surface The stock solution is supplied from the outer peripheral side of the spiral membrane element in which is sealed, the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube, and the taken out permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system To do.
[0044]
In the pretreatment method according to the present invention, since pretreatment is performed using a spiral membrane element made of a flat membrane, there is an advantage that separation performance can be maintained and reliability is high. Therefore, it is possible to always supply the pretreated water having a stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system in the subsequent stage.
[0045]
In addition, since the stock solution is supplied from the outer peripheral side of the membrane element and the entire amount is filtered, a high recovery rate can be obtained without using a large pump for supplying the stock solution. Thereby, the cost of pre-processing is reduced.
[0046]
Furthermore, contaminants are trapped at the outer periphery of the membrane element. After filtration for a certain time, back-flow washing with a permeate is performed from the permeate side. At the time of backflow cleaning, the permeated liquid back-filtered from the perforated hollow tube flows toward the outer peripheral side along the raw liquid flow path material. Thereby, the contaminant trapped on the outer periphery of the membrane element is easily peeled off. Therefore, it is possible to remove contaminants uniformly by backflow cleaning. Thereby, the quality of the pretreatment water can be maintained over a long period of time.
[0047]
In particular, in the above-described spiral membrane element, a space for supplying the stock solution to both sealed end portions is not necessary, and a small pressure vessel can be used. Further, by disposing one of the sealed end portions of the membrane element on the side of the pressure vessel stock solution inlet, it is possible to prevent dirt from adhering to the end face of the membrane element due to the dynamic pressure of the stock solution when the stock solution is introduced. it can.
[0048]
Moreover, since dead space is not formed in the outer peripheral part of the membrane element by filtration of the entire amount, problems such as propagation of germs such as microorganisms, generation of malodor due to decomposition of organic matter, decomposition of the separation membrane do not occur, and high reliability is obtained. .
[0049]
Furthermore, since pressure is applied to the membrane element from all directions, there is no problem of deformation of the membrane element, and a packing holder and an exterior material become unnecessary. Thereby, the cost of the spiral membrane element is reduced, and the cost of pretreatment is also reduced.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a water treatment system in one embodiment of the present invention.
[0051]
The water treatment system of FIG. 1 includes a pretreatment system 100 using a spiral membrane element 1 and a reverse osmosis membrane separation system 110 using a reverse osmosis membrane element 101.
[0052]
Raw water such as river water supplied through the pipe 105 is supplied to the spiral membrane element 1 by the pump 102. The spiral membrane element 1 derives permeated water by total filtration. The permeated water obtained by the spiral membrane element 1 is supplied to the storage tank 103 through the pipe 106 as pretreatment water.
[0053]
The pretreated water in the storage tank 103 is supplied to the pump 104 through the pipe 107 and supplied to the reverse osmosis membrane element 101 by the pump 104. The reverse osmosis membrane element 101 separates pretreated water into permeated water and concentrated water. The permeated water obtained by the reverse osmosis membrane element 101 is supplied out of the system as treated water through the pipe 109. The concentrated water obtained by the reverse osmosis membrane element 101 is returned to the upstream side of the pump 104 via the pipe 108.
[0054]
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a spiral membrane element used in the pretreatment system of FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an envelope-like membrane of the spiral membrane element of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the envelope-like membrane of the spiral membrane element of FIG. is there.
[0055]
The spiral membrane element 1 shown in FIG. 2 is configured by winding a plurality of independent envelope-like membranes 3 or a plurality of continuous envelope-like membranes 3 around the outer peripheral surface of a water collecting tube 2 made of a perforated hollow tube. A spiral membrane element 1a. A raw water spacer (raw liquid channel material) 4 is inserted between the envelope-shaped membranes 3 to prevent the envelope membranes 3 from coming into close contact with each other and to reduce the membrane area, and to form a raw water flow channel. Has been. Further, the outer peripheral surface of the spiral membrane element 1a is covered with an outer peripheral flow path member 5 made of a net formed of plastic such as polypropylene, polyethylene, polystyrene, metal, rubber, fiber or the like.
[0056]
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the envelope-like membrane 3 is formed by superposing two separation membranes 7 on both sides of a permeate spacer (permeate channel material) 6 and adhering three sides, The opening of the envelope membrane 3 is attached to the outer peripheral surface of the water collecting pipe 2. As the separation membrane 7, 10 kgf / cm ² A low-pressure reverse osmosis membrane, an ultrafiltration membrane, a microfiltration membrane or the like operated in the following is used.
[0057]
In the example of FIG. 3, a plurality of envelope-like membranes 3 are formed by independent separation membranes 7. In the example of FIG. 4, a plurality of envelope-like membranes 3 are formed by folding a continuous separation membrane 7.
[0058]
When the thickness of the raw water spacer 4 is larger than 0.5 mm, it becomes difficult to capture contaminants in the raw water at least at the outer periphery of the membrane element 1. On the other hand, when the thickness of the raw water spacer 4 is smaller than 0.1 mm, the envelope-like films 3 are easily brought into contact with each other, and the film area is reduced. Therefore, the thickness of the raw water spacer 4 is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
[0059]
Moreover, when the thickness of the outer peripheral flow path material 5 is larger than 30 mm, the volumetric efficiency of the membrane element 1 with respect to the pressure vessel in which the membrane element 1 is accommodated is reduced. On the other hand, if the thickness of the outer peripheral channel material 5 is smaller than 0.6 mm, the flow rate of raw water for discharging contaminants attached to at least the outer peripheral portion of the membrane element 1 during backflow cleaning of the permeated water is small. Become. Therefore, it is preferable that the thickness of the outer peripheral channel material 5 is 0.6 mm or more and 30 mm or less.
[0060]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a method for operating the spiral membrane element of FIG. As shown in FIG. 5, the pressure vessel (pressure vessel) 10 includes a cylindrical case 11 and a pair of end plates 12a and 12b. A raw water inlet 13 is formed in one end plate 12a, and a raw water outlet 15 is formed in the other end plate 12b. A permeated water outlet 14 is provided at the center of the other end plate 12b.
[0061]
The spiral membrane element 1 is accommodated in a cylindrical case 11, and both open ends of the cylindrical case 11 are sealed with end plates 12a and 12b, respectively. One end of the water collecting pipe 2 is fitted into the permeate outlet 14 of the end plate 12b, and an end cap 16 is attached to the other end. A pipe 17 and a valve 18 are connected to the raw water outlet 15 of the end plate 12b.
[0062]
During operation of the spiral membrane element 1, raw water 51 is introduced into the pressure vessel 10 from the raw water inlet 13 of the pressure vessel 10. The raw water 51 enters between the envelope-shaped membranes 3 along the raw water spacer 4 from at least the outer peripheral side of the spiral membrane element 1. In the example of FIG. 5, raw water 51 enters between the envelope-shaped membrane 3 from the outer peripheral side and both end sides of the spiral membrane element 1. The permeated water that has passed through the separation membrane 7 flows into the water collecting pipe 2 along the permeated water spacer 6. Thereby, the permeated water 52 is taken out from the permeated water outlet 14 of the pressure vessel 10. In this way, the entire amount is filtered.
[0063]
In this case, since the raw water spacer 4 is so thin that contaminants such as turbid substances are captured at least at the outer periphery of the membrane element 1 (the outer periphery and both ends in the example of FIG. 5), at least the membrane element 1 A cake layer of contaminants is formed on the outer periphery. At least the outer peripheral portion of the membrane element 1 is subjected to cake filtration by the cake layer, and inside the membrane element 1 is subjected to membrane filtration by the separation membrane 7.
[0064]
Note that the raw water may be partially removed from the raw water outlet 15 by opening the valve 18. In this case, the flow of raw water can be formed at the outer periphery of the membrane element 1. Thereby, a part of the contaminant can be discharged to the outside of the pressure vessel 10 while suppressing sedimentation of the contaminant in the raw water.
[0065]
After filtration for a certain period of time, reverse flow washing with permeate is performed from the permeate side. At the time of backwashing, the permeated water that has been back-filtered from the water collecting pipe 2 flows along the raw water spacer 4 toward at least the outer periphery. Thereby, the contaminant trapped on at least the outer periphery of the membrane element 1 is easily peeled off. At this time, if the valve 18 is opened while supplying raw water from the raw water inlet 13, the separated contaminants are discharged out of the system. As a result, the permeation flux is significantly recovered as compared with that before the backwashing.
[0066]
In the spiral membrane element 1 used in the pretreatment system 100 of FIG. 1, since membrane breakage hardly occurs, it is possible to always supply the pretreatment water with stable water quality to the reverse osmosis membrane separation system 110.
[0067]
In addition, since the spiral membrane element 1 is operated at a high recovery rate by total filtration, it is not necessary to use a large pump for supplying raw water. Thereby, the cost of the pre-processing system 100 is reduced.
[0068]
Furthermore, in the spiral membrane element 1 described above, no dead space is formed in the gap between the membrane element 1 and the pressure vessel 10 due to the filtration mode as described above. High reliability can be obtained without causing problems such as generation of bad odor due to or decomposition of the separation membrane. Thereby, it becomes possible to maintain the quality of the pretreatment water supplied to the reverse osmosis membrane separation system 110 over a long period of time.
[0069]
In addition, since pressure is applied to the membrane element 1 from all directions, the problem of deformation of the membrane element 1 does not occur, and a packing holder and an exterior material are not necessary. Thereby, the component cost and manufacturing cost of the spiral membrane element 1 are reduced, and the cost of the pretreatment system 100 is also reduced.
[0070]
FIG. 6 is a front view showing another example of the spiral membrane element used in the pretreatment system 100 of FIG. In FIG. 6, illustration of the outer peripheral channel material is omitted.
[0071]
In the spiral membrane element 1 of FIG. 6A, both end portions of the spiral membrane element 1 a are sealed with a resin layer 19. In the spiral membrane element 1 of FIG. 6B, one end of the spiral membrane element 1 a is sealed with a resin layer 19.
[0072]
In the spiral membrane element 1 of FIGS. 6A and 6B, the number of work steps during manufacturing increases, but a space for supplying raw water to both ends or one end of the membrane element 1 becomes unnecessary. Therefore, the pressure vessel can be reduced in size, and the spiral membrane module in which the membrane element 1 is accommodated in the pressure vessel can be reduced in size.
[0073]
In addition, by arranging the end sealed with the resin layer 19 of the membrane element 1 on the raw water inlet side of the pressure vessel, dirt is attached to the end surface of the membrane element 1 due to the dynamic pressure of the raw water when the raw water is introduced. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a water treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially cutaway perspective view of a spiral membrane element used in the pretreatment system of FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view showing an example of an envelope membrane of the spiral membrane element of FIG. 2. FIG.
4 is a cross-sectional view showing another example of an envelope-like membrane of the spiral membrane element of FIG. 2. FIG.
5 is a cross-sectional view showing an example of a method for operating the spiral membrane element of FIG. 2. FIG.
6 is a front view showing another example of a spiral membrane element used in the pretreatment system of FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a conventional water treatment system.
[Explanation of symbols]
1 Spiral membrane element
1a Spiral membrane element
2 Water collecting pipe
3 Envelope-like membrane
4 Raw water spacer
5 Outer channel material
6 Permeated water spacer
7 Separation membrane
10 Pressure vessel
13 Raw water entrance
14 Permeate outlet
51 Raw water
52 Permeated water
100 Pretreatment system
101 Reverse osmosis membrane element
110 Reverse osmosis membrane separation system

Claims

A pretreatment system for a reverse osmosis membrane separation system, in which a spiral membrane element is formed by winding a plurality of independent or continuous envelope-like membranes on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube via a stock solution channel material The undiluted solution is supplied from the outer peripheral side and both end sides, and the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube, and the taken out permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system. A pretreatment system with spiral membrane elements.

A pretreatment system for a reverse osmosis membrane separation system, in which a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are wound around an outer peripheral surface of a perforated hollow tube via a stock solution channel material, and one end is sealed. A stock solution is supplied from the outer peripheral side and the other end of the spiral-type membrane element that is stopped, the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube, and the taken out permeate is used as the reverse osmosis A pretreatment system using a spiral membrane element, which is supplied to a membrane separation system.

A pretreatment system for a reverse osmosis membrane separation system, in which a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are wound around the outer peripheral surface of a perforated hollow tube via a raw liquid flow path material, and the entire surfaces at both ends A stock solution is supplied from the outer peripheral side of the spiral membrane element formed by sealing the permeated liquid from at least one open end of the perforated hollow tube, and the removed permeated liquid is used as the reverse osmosis membrane separation system. A pretreatment system using a spiral membrane element characterized by being supplied to

A pretreatment method for a reverse osmosis membrane separation system, wherein a spiral membrane element is formed by winding a plurality of independent or continuous envelope-shaped membranes on the outer peripheral surface of a perforated hollow tube via a raw liquid flow path material The undiluted solution is supplied from the outer peripheral side and both end sides, and the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube, and the taken out permeate is supplied to the reverse osmosis membrane separation system. A pretreatment method using a spiral membrane element.

A pretreatment method for a reverse osmosis membrane separation system, in which a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are wound around an outer peripheral surface of a perforated hollow tube via a raw liquid flow path material, and one end is sealed. A stock solution is supplied from the outer peripheral side and the other end of the spiral-type membrane element that is stopped, the permeate is taken out from at least one open end of the perforated hollow tube, and the taken out permeate is used as the reverse osmosis A pretreatment method using a spiral membrane element, characterized by being supplied to a membrane separation system.

A pretreatment method for a reverse osmosis membrane separation system, in which a plurality of independent or continuous envelope-like membranes are wound around an outer peripheral surface of a perforated hollow tube via a raw liquid flow path material, and the entire surfaces of both ends A stock solution is supplied from the outer peripheral side of the spiral membrane element formed by sealing the permeated liquid from at least one open end of the perforated hollow tube, and the removed permeated liquid is used as the reverse osmosis membrane separation system. A pretreatment method using a spiral membrane element, characterized by being supplied to