逆浸透処理装置
【課題】圧力容器内の集水配管の内径を任意の位置で調節し、透過水量の不均一さを解消することができる逆浸透処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】一方の端部に被処理水を供給する導入管５６を有し、他方の端部に濃縮水を排出する濃縮水排出管６２を有する圧力容器２４内に、逆浸透膜２８を備える複数の逆浸透膜エレメント２２が、被処理水が逆浸透膜２８を通過した透過水が流れる集水配管３４により直列に接続されており、圧力容器２４の濃縮水排出管６２側に透過水を排出する第１の排出管５８を備え、集水配管３４内の導入管５６側に抵抗配管９０を備えることを特徴とする逆浸透処理装置１０である。
【解決手段】一方の端部に被処理水を供給する導入管５６を有し、他方の端部に濃縮水を排出する濃縮水排出管６２を有する圧力容器２４内に、逆浸透膜２８を備える複数の逆浸透膜エレメント２２が、被処理水が逆浸透膜２８を通過した透過水が流れる集水配管３４により直列に接続されており、圧力容器２４の濃縮水排出管６２側に透過水を排出する第１の排出管５８を備え、集水配管３４内の導入管５６側に抵抗配管９０を備えることを特徴とする逆浸透処理装置１０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透処理装置に係り、特に、供給水側のエレメントと濃縮水側のエレメントの透過水量の不均一さを解消する逆浸透処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜（以下、ＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜）を使用した脱塩処理装置では、逆浸透圧を利用するため、図１３に示すように、円筒状に構成された加圧容器２２４内に複数のＲＯ膜エレメント２２２を直列で配置し、ＲＯ膜エレメント２２２の中央にある集水配管２３４で各ＲＯ膜エレメント２２２が接続されている。供給水は、脱塩処理装置の一方から高圧ポンプにより供給され、濃縮水側に設置されたバルブの開度によって、加圧容器２２４内を加圧にする。加圧された圧力が、供給水の浸透圧を越えた場合に、ＲＯ膜を透過し、中央の集水配管２３４に脱塩水（透過水）が流れ込む。
【０００３】
加圧容器２２４内に供給した供給水は、供給水側から濃縮水側に向って、塩濃度が高くなるため、加圧容器２２４内の圧力は最終的には最終段の塩濃度と透過水量、膜面の供給水流速によって加圧される圧力が決定される。したがって、加圧容器２２４内の供給水側は、必要以上に圧力がかかるため、透過水量が増加する。例えばＲＯ膜エレメント２２２を７本直列で配置した場合のＲＯ膜エレメントの位置とＲｅｌａｔｉｖｅ Ｆｌｕｘ（相対的流束）の関係を図１４に示す。図１４中のエレメント位置は、供給水側からの本数である。図１４に示すように、供給水側の透過水量が多く、濃縮水側にいくにつれ、透過水量が下がることがわかる。これは、被処理水は濃縮水側にいくにつれ塩濃度が高くなるため、濃縮水側では、高い圧力が必要になるが、供給水側においても同じ圧力がかかっているため、供給水側でより多くの透過水が生成されるからである。このように、図１４に示すように、加圧容器２２４内における透過水量が不均一であることにより、必要動力の増加、供給水側のＲＯ膜エレメントの汚染が進行する。
【０００４】
このような問題を解決するため、例えば、下記の特許文献１には、複数の分離膜エレメントが直列に接続されており、原水側から透過水側に向って、分離膜エレメントに設けられた集水管の内径が大きくなっている膜分離システムが記載されている。集水配管の内径を大きくすることで、分離膜エレメントにおける透過流束が等しくなるように集水管における圧力損失を容易に設定することができ、分離膜エレメントの位置に関係なく全ての分離膜エレメントの運転条件の均一化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６７３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている膜分離システムは、分離膜エレメントごとに集水配管の内径を設定しており、さらに細かい調節をすることができていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧力容器内の集水配管の内径を任意の位置で調節することで、各逆浸透膜エレメントの透過水量の不均一さを解消し、所望の透過水量を少ない動力で得ることができる逆浸透処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、一方の端部に被処理水を供給する導入管を有し、他方の端部に濃縮水を排出する濃縮水排出管を有する圧力容器内に、逆浸透膜を備える複数の逆浸透膜エレメントが、前記被処理水が前記逆浸透膜を通過した透過水が流れる集水配管により直列に接続されており、前記圧力容器の前記濃縮水排出管側に前記透過水を排出する第１の排出管を備え、前記集水配管内の前記導入管側に抵抗配管を備えることを特徴とする逆浸透処理装置を提供する。
【０００９】
請求項１によれば、逆浸透膜を備える逆浸透膜エレメントの集水配管内の被処理水を供給する導入管側に抵抗配管を備えている。抵抗配管を設けることにより、集水配管の内径を小さくすることができるので、抵抗配管を設けた導入管側の透過水量を減らすことができる。これにより、濃縮水側では、被処理水量の増加、塩濃度を低くすることができるので、濃縮水側では、透過水量を増やすことができる。これにより、逆浸透膜エレメントの透過水量の不均一さを従来と比較し、抑制することができるとともに、全体として透過水量を増やすことができる。したがって、圧力を低くしても透過水量を増やすことができ、省動力化を図るとともに、極端に汚れ易い逆浸透膜エレメントの発生を防ぐことができ、長期の使用を可能とすることができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記抵抗配管の側面に設けられた開口部の開口率が、前記集水配管の側面に設けられた前記逆浸透膜を透過した透過水が流れる透孔の開口率より小さいことを特徴とする。
【００１１】
請求項２によれば、集水配管に設けられた透孔の開口率より、抵抗配管に設けられた開口部の開口率を小さくしているので、透過水の流量を抑えることができ、透過水量の不均一さを解消することができる。
【００１２】
請求項３は請求項２において、前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、開口部の開口率が大きくなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３によれば、被処理液の導入管側から第１の排出管側にいくにつれ、抵抗配管の開口部の開口率を大きくしている。したがって、抵抗配管が設けられる部分においても、集水配管内の導入管側の透過水の量を減らし、第１の排出管側の透過水の量を増やすことができるので、透過水量の不均一さを解消することができる。
【００１４】
請求項４は請求項１から３のいずれか１項において、前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、前記抵抗配管の厚みが薄くなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４によれば、被処理液の導入管側から第１の排出管側にいくにつれ、抵抗配管の厚みを薄くしている、つまり、集水配管の内径が大きくなっている。したがって、抵抗配管が設けられている部分においても、集水配管内の導入管側の透過水の量を減らし、第１の排出管側の透過水の量を増やすことができるので、透過水量の不均一さを解消することができる。
【００１６】
請求項５は請求項１から４のいずれか１項において、前記抵抗配管は、複数の配管が接続されて形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５によれば、抵抗配管を複数の配管を接続することにより形成しているので、開口部の開口率、配管の厚みなど所望の抵抗配管を容易に形成することができる。
【００１８】
請求項６は請求項１から５のいずれか１項において、前記集水配管中に、前記透過水を、前記被処理水の供給側である前段と、前記濃縮水の排出側である後段と、に分離する抵抗体と、前記導入管側に前段の前記透過水を排出する第２の排出管と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６によれば、集水配管中に抵抗体を設け、その抵抗体の両側から第１の排出管により後段の透過水を排出し、第２の排出管により前段の透過水を排出している。したがって、抵抗体の前段と後段とで異なる流量で透過水を生成することができるので、被処理水の供給側の流量を抑えることで、透過水の量を減らすことができる。したがって、濃縮水側の塩濃度を低くすることができるので、透過水量を増やすことができ、逆浸透膜エレメントの透過水量の不均一さを抑制することができる。
【００２０】
請求項７は請求項６において、前記抵抗体は、前記抵抗配管の前記第１の排出管側の端部に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項７によれば、抵抗体を抵抗配管の第１の排出管側の端部に設けることで、抵抗配管により透過水の流量を減らす効果を効果的に発揮することができる。
【００２２】
請求項８は請求項６又は７において、前記抵抗体は、非透水性であることを特徴とする。
【００２３】
請求項８によれば、抵抗体により集水配管を分断させることができるので、抵抗体を境にして集水配管内の圧力を制御することができる。したがって、透過水量の調節を容易に行なうことができる。
【００２４】
請求項９は請求項６又は７において、前記抵抗体は、透水性であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０は請求項９において、前記抵抗体は、多孔性材料で形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１は請求項６から１０のいずれか１項において、前記抵抗体に、透過水が通過するスリットが形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項９から１１によれば、抵抗体を透水性、あるいは、スリットを設けて透過水を通過可能とすることで、集水配管内に抵抗を持たせることができるので、透過水量を等しくすることができる。
【００２８】
請求項１２は請求項９から１１において、前記抵抗体が、前記集水配管中に複数設けられていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２によれば、抵抗体を集水配管中に複数設けることで、より細かく集水配管中の圧力を調節することができるので、透過水量の不均一さを解消することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、抵抗配管により、逆浸透膜エレメントの集水配管の内径を小さくする、あるいは集水配管の側面に設けられた透孔のいくつかを塞ぐことにより、集水配管内の透過水の抵抗を大きくすることができる。これにより、供給水側の透過水の流量を減らすことができるので、濃縮水側の塩濃度を低くすることができ、逆浸透膜エレメントの全体の圧力を下げることができる。したがって、逆浸透膜エレメントに効果的に圧力を付与して透過水を生成することができるので、省力化を図ることができ、コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態の逆浸透処理装置が設置された脱塩処理システムのブロック図である。
【図２】実施の形態の逆浸透処理装置のエレメントの構成を示した斜視図である。
【図３】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である。
【図４】図２に示したエレメントの正面図である。
【図５】実施の形態の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示したグラフ図である。
【図７】集水配管中の抵抗配管を示す断面図である。
【図８】集水配管中の他の抵抗配管の例を示す断面図である。
【図９】集水配管中のさらに他の抵抗配管の例を示す断面図である。
【図１０】他の実施の形態の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】集水配管中の抵抗体を示す断面図である。
【図１２】集水配管中の抵抗体を示す正面図である。
【図１３】従来の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】従来の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行なうことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００３３】
図１は、実施の形態の逆浸透処理装置１０が組み込まれた脱塩処理システム２０のブロック図である。なお、本発明における脱塩処理システムは、例えば、排水再利用、純水製造、かん水淡水化、海水淡水化など、被処理水を逆浸透処理するシステムに用いることができる。
【００３４】
同図に示す脱塩処理システム２０は、被処理水が貯留されたタンク１２、高圧ポンプ１４、および逆浸透処理装置１０から構成される。タンク１２の被処理水は、高圧ポンプ１４によって逆浸透処理装置１０に高圧で供給され、逆浸透処理装置１０の各ＲＯ膜（処理膜）によって逆浸透処理（脱塩処理）されることにより、脱塩された透過水（分離水）１６と、塩分が濃縮された濃縮水（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、排出管を介して逆浸透処理装置１０の外部に排出され、濃縮水１８も同様に、透過水を排出する排出管とは異なる排出管を介して逆浸透処理装置１０の外部に排出される。なお、実施の形態の脱塩処理システム２０は、高圧ポンプ１４によって被処理水を逆浸透処理装置１０に高圧で供給しているが、逆浸透処理装置１０の濃縮水出口側にバルブを設け、バルブの開度により逆浸透処理装置１０内の圧力を設定している。
【００３５】
タンク１２内の被処理水としては、原水をそのまま使用してもよいが、前処理を施して原水に含まれる濁質成分等を除去した被処理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、および沈殿池に原水を導入して塩素等の殺菌剤を添加し、原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、これを濾過して除去した被処理水を使用してもよい。
【００３６】
逆浸透処理装置１０は、図２に示すエレメント２２を複数個直列に接続し、これを図５に示す円筒状のベッセル２４に充填してモジュール２６とし、このモジュール２６を単独で、又は並列に接続することにより構成される。
【００３７】
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が集水配管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３の如く、４枚の袋体状のＲＯ膜２８、２８…が集水配管３４の外周部に放射状に接続され、これらのＲＯ膜２８、２８…を、図４の如く集水配管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３に示す集水配管３４の透孔３６と連通するようにＲＯ膜２８が集水配管３４に接着されている。被処理水は、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、および集水配管３４の透孔３６を介して集水配管３４内に集水され、集水配管３４から排出管３０を介してエレメント２２から排出される。なお、図３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と同様に集水配管３４の外周部に放射状に接着されている。
【００３８】
図５は、実施の形態の逆浸透処理装置１０の断面図である。ベッセル２４の両端は、被処理水が導入、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５には、５個のエレメント２２、２２…を直列に接続したモジュール２６が示されているが、エレメント２２の個数は５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等によって構成することもできる。
【００３９】
図５に示すように、ベッセル２４には、ベッセル２４内に被処理液を導入する導入管５６と、被処理水が集水配管３４へ透過せず残った濃縮水を排出する濃縮水排出管６２を備えている。濃縮水排出管６２の出口には、ベッセル２４内の圧力を調節する濃縮水排出バルブ６４を備えている。ＲＯ膜２８を通り、集水配管３４内に集水された透過水は、濃縮水排出管６２側に設けられた第１の排出管５８を介してエレメント２２から排出される。第１の排出管５８の出口には、計測器６６を備えている。
【００４０】
このベッセル２４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被処理水は、流路５７を介してエレメント２２に導かれ、被処理水はエレメント２２のＲＯ膜２８を順次通過したのち、集水配管３４に集水される。本実施形態においては、集水配管３４内に、抵抗配管９０を設けることにより、集水配管３４に設けられたＲＯ膜２８からの透過水が通過する透孔３６を塞ぐことができる。あるいは、抵抗配管９０が集水配管３４の内径を狭くすることができる。これにより、集水配管３４に集水される透過水の量を下げることができる。図５に示すように導入管５６側に抵抗配管９０を設けることにより、被処理水が供給水側のＲＯ膜２８を透過する量を減らすことができる。供給水側の透過水の量を減らすことで、濃縮水側の被処理水量の増加、塩濃度を低くすることができるので、エレメント２２の最終段からの透過水の流量を増やすことができ、装置全体として透過水の量を増やすことができる。したがって、各エレメント２２の透過水量をより均一にすることで、全体として低い圧力で透過水の流量を増やすことができるので、コストを下げることができる。
【００４１】
図６は、実施の形態の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示した図である。なお、本発明のデータは、供給側から１個目と２本目のエレメントに、開口部９２ａの開口率が５０％、外径が集水配管３４の内径よりわずかに小さい（挿入可能な大きさ）の抵抗配管９０ａを設置し、エレメントの数を７個で実験を行なったデータである。図６に示すように、従来では、供給水側から多くの透過水が生成され、濃縮水側にいくにつれ、透過水の量が下がっていた。これに対し、本発明では、抵抗配管９０を設けて、供給水側の透過水の流量を減らしているので、濃縮水側の塩濃度を従来に比べて低くすることができ、透過水の流量を増やすことができる。したがって、各ＲＯ膜エレメントの透過水量の不均一さを解消することができる。集水配管３４内の圧力の調整は、計測器６６により測定した数値により濃縮水排出バルブ６４の開度を調節することで行なうことができる。また、透過水量を均一にすることで、供給水側のＲＯ膜の汚れを抑制することができ、長期の使用を可能とすることができる。
【００４２】
次に抵抗配管９０の作用について説明する。図７は、集水配管３４中の抵抗配管９０ａを示す断面図であり、図７（ａ）は、側面の断面図であり、図７（ｂ）は正面の断面図である。抵抗配管９０ａは、壁面に開口部９２ａを有する配管である。抵抗配管９０ａの開口部９２ａの開口率は、集水配管３４に設けられている透孔３６の開口率より小さくなるように設定する。抵抗配管９０ａの開口率を小さくすることで、透孔３６を抵抗配管９０ａにより塞ぐことができるので、ＲＯ膜２８から通過する透過水の量を減らすことができる。開口率は、開口部９２ａの数を減らすことで小さくすることもできるし、開口部９２ａを集水配管３４の透孔３６より小さくすることで、開口率を小さくすることもできる。
【００４３】
図８は、他の実施の形態の抵抗配管を示す側面の断面図である。図８に示す抵抗配管９０ｂは、図中の矢印で示す供給水側から濃縮水側にいくにつれ、開口部９２ｂの数が増えている点が、図７に示す実施の形態と異なっている。このような構成とすることで、供給水側の集水配管３４に流入する透過水の量を減らし、濃縮水側にいくにつれ、透過水量を増やすことができ、透過水量の均一化を行なうことができる。
【００４４】
図９は、さらに他の実施の形態の抵抗配管を示す側面の断面図である。図９に示す抵抗配管９０ｃは、図中の矢印で示す供給水側から濃縮水側にいくにつれ、抵抗配管９０ｃの厚さが薄くなるテーパー状に形成されている。このような構成とすることにより、供給水側の抵抗配管９０ｃの内径を小さくし、濃縮水側にいくにつれ、抵抗配管９０ｃの内径を大きくすることができる。このような構成とすることにより、供給水側から濃縮水側にいくにつれ、透過水量を増やすことができ、透過水量の均一化を行なうことができる。なお、図９においては、供給水側からテーパー形状で濃縮水側にいくにつれ、内径が広がる構成となっているが、これに限定されず、供給水側から濃縮水側にいくにつれ、階段状に内径が広がる構成とすることも可能である。
【００４５】
抵抗配管９０は、一本の配管を集水配管３４内に挿入することで設置することもできるし、複数の配管を挿入することで、抵抗配管９０とすることも可能である。複数の配管を用いることで、開口率の異なる配管を用い、図８に示すような供給水側から濃縮水側にいくにつれ、開口率を大きくする抵抗配管９０ｂを設けることもできる。また、厚みの異なる抵抗配管を複数使用し、供給水側から濃縮水側にいくにつれ、段階的に集水配管３４の内径が大きくなるように設けることもできる。また、用いる抵抗配管の数により、集水配管３４中に設置する抵抗配管の長さも容易に設定することが可能である。複数の抵抗配管を用いて集水配管中に設置することで、様々な集類の抵抗配管を設置することが可能である。抵抗配管９０を設ける箇所は、エレメント２２単位ではなく、ベッセル２４内の各エレメントを一本の長いエレメントと考え、その集水配管内の任意の位置に決定することができる。抵抗配管９０の位置の調整は、エレメント２２の端部から、抵抗配管９０を挿入し、複数の配管を用いて長さを調節することができる。
【００４６】
抵抗配管９０の長さは、温度、供給水の塩濃度により、適宜設定する必要があるが、集水配管３４の全長に対して、供給水側の端部から１０％〜９０％の範囲で設けることが好ましい。
【００４７】
エレメント位置における透過水量の不均一さは、（１）水温、（２）供給水塩濃度、（３）ＲＯ膜自体の透水性および塩阻止率、（４）ベッセル内の全膜に平均化した膜面積辺りの透過水量、（５）回収率、（６）圧力、により決定される。この中で、（３）および（４）、（５）は設計時に決定するものである。（１）、（２）は環境の変化により、（６）は運転により膜が汚染した場合に変化する。（１）、（２）および（６）の変化に応じて、濃縮水排出バルブ６４の開度、および、抵抗配管９０の位置を調節することで、全体的に安定した透過水量を確保することができる。特に、（１）水温は、季節によって異なるため、水温の変化により適宜調整を行なう必要がある。
【００４８】
図１０は、他の実施の形態の逆浸透処理装置１１０の断面図である。逆浸透処理装置１１０は、集水配管３４中に抵抗体８０を備え、ベッセル２４の供給水側に第２の排出管６８、計測器７２、第２のバルブ７０を備えている点が、図５に示す逆浸透処理装置１０と異なっている。
【００４９】
逆浸透処理装置１１０によれば、導入管５６を介して供給された被処理水は流路５７を介してエレメント２２に導かれ、被処理水はエレメント２２のＲＯ膜２８を順次通過したのち、集水配管３４に集水される。本実施形態においては、集水配管３４中に抵抗体８０を備え、抵抗体８０を境にして、濃縮水側に集水された透過水は、第１の排出管５８からベッセル２４の外部に排出される。また、供給水側に集水された透過水は第２の排出管６８からベッセル２４の外部に排出される。ＲＯ膜２８を通過しなかった濃縮水は、濃縮水排出管６２を介してベッセル２４の外部に排出される。
【００５０】
本実施形態のように、抵抗体８０を集水配管３４中に設けることで、透過水を供給水側と濃縮水側に分割し、供給水側の透過水を第２の排出管６８から排出することで、第２のバルブ７０の開度を調整することで、供給水側の集水配管３４内の圧力を調節することができる。さらに、集水配管３４の供給水側から抵抗体８０までの集水配管３４中に抵抗配管９０を設けることで、さらに、圧力を抑えることができるので、供給水側の集水配管３４に集水される透過水量を調節することができる。供給水側の集水配管３４に集水される透過水量を調節することで、濃縮水側の塩濃度を低くすることができるので、低い圧力で透過水を集水することができる。したがって、低い圧力で従来と同じ透過水を集水することができるのでコストを下げることができる。
【００５１】
本実施形態においても、上述した（１）水温、（２）供給水塩濃度、（３）ＲＯ膜自体の透水性および塩阻止率、（４）ベッセル内の全膜に平均化した膜面積辺りの透過水量、（５）回収率、（６）圧力により、透過水量の不均一さが決定される。したがって、濃縮水排出バルブ６４、第２のバルブ７０の開度、および、抵抗体８０、抵抗配管９０の位置を調節することで、全体的に安定した透過水量を確保することができる。
【００５２】
抵抗体８０の位置は、エレメント単位、すなわち、エレメントの接続部に設けるのではなく、ベッセル内の各エレメントを一本の長いエレメントと考え、その集配管の抵抗体８０の位置を任意に決定することができる。抵抗体８０の位置の調整には、エレメント２２のいずれか一方から、長い棒のようなもので押し出すことで調整することができる。
【００５３】
また、第１の排出管５８および第２の排出管６８に設けられた計測器６６、７２により濃縮水排出バルブ６４、第２のバルブ７０の開度を決定することで、透過水量の調整を行なうこともできる。計測器６６、７２としては、流量計、圧力計を用いることができる。
【００５４】
次に抵抗体８０について説明する。抵抗体８０としては、図１１（ａ）に示すように、抵抗体８０全体が弾性体８２である、あるいは、図１１（ｂ）に示すように、非弾性体８４にＯリング状に弾性体８２を設置して、集水配管３４の内壁に弾性体８２を密着させることにより設置する。抵抗体８０の位置調整は上述したように、集水配管３４の端部から押し出すことにより調整するため、内壁との接触部分は弾性体８２で構成されていることが好ましい。しかしながら、透過水の水流により位置が変わらないような、集水配管３４の内壁と抵抗を有するものが好ましい。このような弾性体としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、シリコンなどを使用することができる。
【００５５】
抵抗体８０は図１２（ａ）に示すように非透水性とし、抵抗体８０ａで集水配管３４中を透過水が移動できないように完全に閉止することもできる。また、図８（ｂ）に示すように、抵抗体８０ｄとして多孔性材料を用いて透水性とすることも可能である。また、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、抵抗体８０ｃ、８０ｄと集水配管３４の内壁との間にスリットを設けて、透過水の移動を可能にすることもできる。透過水を抵抗体８０間で移動可能とすることで、抵抗体８０を挟んだ集水配管３４内の両側で抵抗を持たせることができるので、透過水量を等しくすることができる。また、抵抗体８０に透水性を持たせる場合は、抵抗体８０の数は限定されず、複数設置することも可能である。複数設置することで、集水配管３４内の圧力をより細かく調節することができるので、各ＲＯ膜の透過水量の不均一さを解消させることができる。同様に、主となる抵抗体８０として透水性を有さない抵抗体８０を用い、さらに、透過水量の調整を行なうために、透水性を有する抵抗体を併せて設置することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１１０…逆浸透処理装置、１２…タンク、１４…高圧ポンプ、１６…透過水、１８…濃縮水、２０…脱塩処理システム、２２…エレメント、２４…ベッセル、２６…モジュール、２８…ＲＯ膜、３０…排出管、３２…膜ユニット、３４…集水配管、３６…透孔、３８、４０…スペーサー、５６…導入管、５７…流路、５８…第１の排出管、６２…濃縮水排出管、６４…第１のバルブ、６６、７２…計測器、６８…第２の排出管、７０…第２のバルブ、８０…抵抗体、８２…弾性体、８４…非弾性体、９０…抵抗配管、９２…開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透処理装置に係り、特に、供給水側のエレメントと濃縮水側のエレメントの透過水量の不均一さを解消する逆浸透処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜（以下、ＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜）を使用した脱塩処理装置では、逆浸透圧を利用するため、図１３に示すように、円筒状に構成された加圧容器２２４内に複数のＲＯ膜エレメント２２２を直列で配置し、ＲＯ膜エレメント２２２の中央にある集水配管２３４で各ＲＯ膜エレメント２２２が接続されている。供給水は、脱塩処理装置の一方から高圧ポンプにより供給され、濃縮水側に設置されたバルブの開度によって、加圧容器２２４内を加圧にする。加圧された圧力が、供給水の浸透圧を越えた場合に、ＲＯ膜を透過し、中央の集水配管２３４に脱塩水（透過水）が流れ込む。
【０００３】
加圧容器２２４内に供給した供給水は、供給水側から濃縮水側に向って、塩濃度が高くなるため、加圧容器２２４内の圧力は最終的には最終段の塩濃度と透過水量、膜面の供給水流速によって加圧される圧力が決定される。したがって、加圧容器２２４内の供給水側は、必要以上に圧力がかかるため、透過水量が増加する。例えばＲＯ膜エレメント２２２を７本直列で配置した場合のＲＯ膜エレメントの位置とＲｅｌａｔｉｖｅ Ｆｌｕｘ（相対的流束）の関係を図１４に示す。図１４中のエレメント位置は、供給水側からの本数である。図１４に示すように、供給水側の透過水量が多く、濃縮水側にいくにつれ、透過水量が下がることがわかる。これは、被処理水は濃縮水側にいくにつれ塩濃度が高くなるため、濃縮水側では、高い圧力が必要になるが、供給水側においても同じ圧力がかかっているため、供給水側でより多くの透過水が生成されるからである。このように、図１４に示すように、加圧容器２２４内における透過水量が不均一であることにより、必要動力の増加、供給水側のＲＯ膜エレメントの汚染が進行する。
【０００４】
このような問題を解決するため、例えば、下記の特許文献１には、複数の分離膜エレメントが直列に接続されており、原水側から透過水側に向って、分離膜エレメントに設けられた集水管の内径が大きくなっている膜分離システムが記載されている。集水配管の内径を大きくすることで、分離膜エレメントにおける透過流束が等しくなるように集水管における圧力損失を容易に設定することができ、分離膜エレメントの位置に関係なく全ての分離膜エレメントの運転条件の均一化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６７３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている膜分離システムは、分離膜エレメントごとに集水配管の内径を設定しており、さらに細かい調節をすることができていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧力容器内の集水配管の内径を任意の位置で調節することで、各逆浸透膜エレメントの透過水量の不均一さを解消し、所望の透過水量を少ない動力で得ることができる逆浸透処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、一方の端部に被処理水を供給する導入管を有し、他方の端部に濃縮水を排出する濃縮水排出管を有する圧力容器内に、逆浸透膜を備える複数の逆浸透膜エレメントが、前記被処理水が前記逆浸透膜を通過した透過水が流れる集水配管により直列に接続されており、前記圧力容器の前記濃縮水排出管側に前記透過水を排出する第１の排出管を備え、前記集水配管内の前記導入管側に抵抗配管を備えることを特徴とする逆浸透処理装置を提供する。
【０００９】
請求項１によれば、逆浸透膜を備える逆浸透膜エレメントの集水配管内の被処理水を供給する導入管側に抵抗配管を備えている。抵抗配管を設けることにより、集水配管の内径を小さくすることができるので、抵抗配管を設けた導入管側の透過水量を減らすことができる。これにより、濃縮水側では、被処理水量の増加、塩濃度を低くすることができるので、濃縮水側では、透過水量を増やすことができる。これにより、逆浸透膜エレメントの透過水量の不均一さを従来と比較し、抑制することができるとともに、全体として透過水量を増やすことができる。したがって、圧力を低くしても透過水量を増やすことができ、省動力化を図るとともに、極端に汚れ易い逆浸透膜エレメントの発生を防ぐことができ、長期の使用を可能とすることができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記抵抗配管の側面に設けられた開口部の開口率が、前記集水配管の側面に設けられた前記逆浸透膜を透過した透過水が流れる透孔の開口率より小さいことを特徴とする。
【００１１】
請求項２によれば、集水配管に設けられた透孔の開口率より、抵抗配管に設けられた開口部の開口率を小さくしているので、透過水の流量を抑えることができ、透過水量の不均一さを解消することができる。
【００１２】
請求項３は請求項２において、前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、開口部の開口率が大きくなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３によれば、被処理液の導入管側から第１の排出管側にいくにつれ、抵抗配管の開口部の開口率を大きくしている。したがって、抵抗配管が設けられる部分においても、集水配管内の導入管側の透過水の量を減らし、第１の排出管側の透過水の量を増やすことができるので、透過水量の不均一さを解消することができる。
【００１４】
請求項４は請求項１から３のいずれか１項において、前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、前記抵抗配管の厚みが薄くなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４によれば、被処理液の導入管側から第１の排出管側にいくにつれ、抵抗配管の厚みを薄くしている、つまり、集水配管の内径が大きくなっている。したがって、抵抗配管が設けられている部分においても、集水配管内の導入管側の透過水の量を減らし、第１の排出管側の透過水の量を増やすことができるので、透過水量の不均一さを解消することができる。
【００１６】
請求項５は請求項１から４のいずれか１項において、前記抵抗配管は、複数の配管が接続されて形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５によれば、抵抗配管を複数の配管を接続することにより形成しているので、開口部の開口率、配管の厚みなど所望の抵抗配管を容易に形成することができる。
【００１８】
請求項６は請求項１から５のいずれか１項において、前記集水配管中に、前記透過水を、前記被処理水の供給側である前段と、前記濃縮水の排出側である後段と、に分離する抵抗体と、前記導入管側に前段の前記透過水を排出する第２の排出管と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６によれば、集水配管中に抵抗体を設け、その抵抗体の両側から第１の排出管により後段の透過水を排出し、第２の排出管により前段の透過水を排出している。したがって、抵抗体の前段と後段とで異なる流量で透過水を生成することができるので、被処理水の供給側の流量を抑えることで、透過水の量を減らすことができる。したがって、濃縮水側の塩濃度を低くすることができるので、透過水量を増やすことができ、逆浸透膜エレメントの透過水量の不均一さを抑制することができる。
【００２０】
請求項７は請求項６において、前記抵抗体は、前記抵抗配管の前記第１の排出管側の端部に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項７によれば、抵抗体を抵抗配管の第１の排出管側の端部に設けることで、抵抗配管により透過水の流量を減らす効果を効果的に発揮することができる。
【００２２】
請求項８は請求項６又は７において、前記抵抗体は、非透水性であることを特徴とする。
【００２３】
請求項８によれば、抵抗体により集水配管を分断させることができるので、抵抗体を境にして集水配管内の圧力を制御することができる。したがって、透過水量の調節を容易に行なうことができる。
【００２４】
請求項９は請求項６又は７において、前記抵抗体は、透水性であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０は請求項９において、前記抵抗体は、多孔性材料で形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１は請求項６から１０のいずれか１項において、前記抵抗体に、透過水が通過するスリットが形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項９から１１によれば、抵抗体を透水性、あるいは、スリットを設けて透過水を通過可能とすることで、集水配管内に抵抗を持たせることができるので、透過水量を等しくすることができる。
【００２８】
請求項１２は請求項９から１１において、前記抵抗体が、前記集水配管中に複数設けられていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２によれば、抵抗体を集水配管中に複数設けることで、より細かく集水配管中の圧力を調節することができるので、透過水量の不均一さを解消することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、抵抗配管により、逆浸透膜エレメントの集水配管の内径を小さくする、あるいは集水配管の側面に設けられた透孔のいくつかを塞ぐことにより、集水配管内の透過水の抵抗を大きくすることができる。これにより、供給水側の透過水の流量を減らすことができるので、濃縮水側の塩濃度を低くすることができ、逆浸透膜エレメントの全体の圧力を下げることができる。したがって、逆浸透膜エレメントに効果的に圧力を付与して透過水を生成することができるので、省力化を図ることができ、コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態の逆浸透処理装置が設置された脱塩処理システムのブロック図である。
【図２】実施の形態の逆浸透処理装置のエレメントの構成を示した斜視図である。
【図３】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である。
【図４】図２に示したエレメントの正面図である。
【図５】実施の形態の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示したグラフ図である。
【図７】集水配管中の抵抗配管を示す断面図である。
【図８】集水配管中の他の抵抗配管の例を示す断面図である。
【図９】集水配管中のさらに他の抵抗配管の例を示す断面図である。
【図１０】他の実施の形態の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】集水配管中の抵抗体を示す断面図である。
【図１２】集水配管中の抵抗体を示す正面図である。
【図１３】従来の逆浸透処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】従来の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行なうことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００３３】
図１は、実施の形態の逆浸透処理装置１０が組み込まれた脱塩処理システム２０のブロック図である。なお、本発明における脱塩処理システムは、例えば、排水再利用、純水製造、かん水淡水化、海水淡水化など、被処理水を逆浸透処理するシステムに用いることができる。
【００３４】
同図に示す脱塩処理システム２０は、被処理水が貯留されたタンク１２、高圧ポンプ１４、および逆浸透処理装置１０から構成される。タンク１２の被処理水は、高圧ポンプ１４によって逆浸透処理装置１０に高圧で供給され、逆浸透処理装置１０の各ＲＯ膜（処理膜）によって逆浸透処理（脱塩処理）されることにより、脱塩された透過水（分離水）１６と、塩分が濃縮された濃縮水（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、排出管を介して逆浸透処理装置１０の外部に排出され、濃縮水１８も同様に、透過水を排出する排出管とは異なる排出管を介して逆浸透処理装置１０の外部に排出される。なお、実施の形態の脱塩処理システム２０は、高圧ポンプ１４によって被処理水を逆浸透処理装置１０に高圧で供給しているが、逆浸透処理装置１０の濃縮水出口側にバルブを設け、バルブの開度により逆浸透処理装置１０内の圧力を設定している。
【００３５】
タンク１２内の被処理水としては、原水をそのまま使用してもよいが、前処理を施して原水に含まれる濁質成分等を除去した被処理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、および沈殿池に原水を導入して塩素等の殺菌剤を添加し、原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、これを濾過して除去した被処理水を使用してもよい。
【００３６】
逆浸透処理装置１０は、図２に示すエレメント２２を複数個直列に接続し、これを図５に示す円筒状のベッセル２４に充填してモジュール２６とし、このモジュール２６を単独で、又は並列に接続することにより構成される。
【００３７】
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が集水配管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３の如く、４枚の袋体状のＲＯ膜２８、２８…が集水配管３４の外周部に放射状に接続され、これらのＲＯ膜２８、２８…を、図４の如く集水配管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３に示す集水配管３４の透孔３６と連通するようにＲＯ膜２８が集水配管３４に接着されている。被処理水は、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、および集水配管３４の透孔３６を介して集水配管３４内に集水され、集水配管３４から排出管３０を介してエレメント２２から排出される。なお、図３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と同様に集水配管３４の外周部に放射状に接着されている。
【００３８】
図５は、実施の形態の逆浸透処理装置１０の断面図である。ベッセル２４の両端は、被処理水が導入、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５には、５個のエレメント２２、２２…を直列に接続したモジュール２６が示されているが、エレメント２２の個数は５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等によって構成することもできる。
【００３９】
図５に示すように、ベッセル２４には、ベッセル２４内に被処理液を導入する導入管５６と、被処理水が集水配管３４へ透過せず残った濃縮水を排出する濃縮水排出管６２を備えている。濃縮水排出管６２の出口には、ベッセル２４内の圧力を調節する濃縮水排出バルブ６４を備えている。ＲＯ膜２８を通り、集水配管３４内に集水された透過水は、濃縮水排出管６２側に設けられた第１の排出管５８を介してエレメント２２から排出される。第１の排出管５８の出口には、計測器６６を備えている。
【００４０】
このベッセル２４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被処理水は、流路５７を介してエレメント２２に導かれ、被処理水はエレメント２２のＲＯ膜２８を順次通過したのち、集水配管３４に集水される。本実施形態においては、集水配管３４内に、抵抗配管９０を設けることにより、集水配管３４に設けられたＲＯ膜２８からの透過水が通過する透孔３６を塞ぐことができる。あるいは、抵抗配管９０が集水配管３４の内径を狭くすることができる。これにより、集水配管３４に集水される透過水の量を下げることができる。図５に示すように導入管５６側に抵抗配管９０を設けることにより、被処理水が供給水側のＲＯ膜２８を透過する量を減らすことができる。供給水側の透過水の量を減らすことで、濃縮水側の被処理水量の増加、塩濃度を低くすることができるので、エレメント２２の最終段からの透過水の流量を増やすことができ、装置全体として透過水の量を増やすことができる。したがって、各エレメント２２の透過水量をより均一にすることで、全体として低い圧力で透過水の流量を増やすことができるので、コストを下げることができる。
【００４１】
図６は、実施の形態の逆浸透処理装置のＲＯ膜エレメントの位置と透過水の相対的流束の関係を示した図である。なお、本発明のデータは、供給側から１個目と２本目のエレメントに、開口部９２ａの開口率が５０％、外径が集水配管３４の内径よりわずかに小さい（挿入可能な大きさ）の抵抗配管９０ａを設置し、エレメントの数を７個で実験を行なったデータである。図６に示すように、従来では、供給水側から多くの透過水が生成され、濃縮水側にいくにつれ、透過水の量が下がっていた。これに対し、本発明では、抵抗配管９０を設けて、供給水側の透過水の流量を減らしているので、濃縮水側の塩濃度を従来に比べて低くすることができ、透過水の流量を増やすことができる。したがって、各ＲＯ膜エレメントの透過水量の不均一さを解消することができる。集水配管３４内の圧力の調整は、計測器６６により測定した数値により濃縮水排出バルブ６４の開度を調節することで行なうことができる。また、透過水量を均一にすることで、供給水側のＲＯ膜の汚れを抑制することができ、長期の使用を可能とすることができる。
【００４２】
次に抵抗配管９０の作用について説明する。図７は、集水配管３４中の抵抗配管９０ａを示す断面図であり、図７（ａ）は、側面の断面図であり、図７（ｂ）は正面の断面図である。抵抗配管９０ａは、壁面に開口部９２ａを有する配管である。抵抗配管９０ａの開口部９２ａの開口率は、集水配管３４に設けられている透孔３６の開口率より小さくなるように設定する。抵抗配管９０ａの開口率を小さくすることで、透孔３６を抵抗配管９０ａにより塞ぐことができるので、ＲＯ膜２８から通過する透過水の量を減らすことができる。開口率は、開口部９２ａの数を減らすことで小さくすることもできるし、開口部９２ａを集水配管３４の透孔３６より小さくすることで、開口率を小さくすることもできる。
【００４３】
図８は、他の実施の形態の抵抗配管を示す側面の断面図である。図８に示す抵抗配管９０ｂは、図中の矢印で示す供給水側から濃縮水側にいくにつれ、開口部９２ｂの数が増えている点が、図７に示す実施の形態と異なっている。このような構成とすることで、供給水側の集水配管３４に流入する透過水の量を減らし、濃縮水側にいくにつれ、透過水量を増やすことができ、透過水量の均一化を行なうことができる。
【００４４】
図９は、さらに他の実施の形態の抵抗配管を示す側面の断面図である。図９に示す抵抗配管９０ｃは、図中の矢印で示す供給水側から濃縮水側にいくにつれ、抵抗配管９０ｃの厚さが薄くなるテーパー状に形成されている。このような構成とすることにより、供給水側の抵抗配管９０ｃの内径を小さくし、濃縮水側にいくにつれ、抵抗配管９０ｃの内径を大きくすることができる。このような構成とすることにより、供給水側から濃縮水側にいくにつれ、透過水量を増やすことができ、透過水量の均一化を行なうことができる。なお、図９においては、供給水側からテーパー形状で濃縮水側にいくにつれ、内径が広がる構成となっているが、これに限定されず、供給水側から濃縮水側にいくにつれ、階段状に内径が広がる構成とすることも可能である。
【００４５】
抵抗配管９０は、一本の配管を集水配管３４内に挿入することで設置することもできるし、複数の配管を挿入することで、抵抗配管９０とすることも可能である。複数の配管を用いることで、開口率の異なる配管を用い、図８に示すような供給水側から濃縮水側にいくにつれ、開口率を大きくする抵抗配管９０ｂを設けることもできる。また、厚みの異なる抵抗配管を複数使用し、供給水側から濃縮水側にいくにつれ、段階的に集水配管３４の内径が大きくなるように設けることもできる。また、用いる抵抗配管の数により、集水配管３４中に設置する抵抗配管の長さも容易に設定することが可能である。複数の抵抗配管を用いて集水配管中に設置することで、様々な集類の抵抗配管を設置することが可能である。抵抗配管９０を設ける箇所は、エレメント２２単位ではなく、ベッセル２４内の各エレメントを一本の長いエレメントと考え、その集水配管内の任意の位置に決定することができる。抵抗配管９０の位置の調整は、エレメント２２の端部から、抵抗配管９０を挿入し、複数の配管を用いて長さを調節することができる。
【００４６】
抵抗配管９０の長さは、温度、供給水の塩濃度により、適宜設定する必要があるが、集水配管３４の全長に対して、供給水側の端部から１０％〜９０％の範囲で設けることが好ましい。
【００４７】
エレメント位置における透過水量の不均一さは、（１）水温、（２）供給水塩濃度、（３）ＲＯ膜自体の透水性および塩阻止率、（４）ベッセル内の全膜に平均化した膜面積辺りの透過水量、（５）回収率、（６）圧力、により決定される。この中で、（３）および（４）、（５）は設計時に決定するものである。（１）、（２）は環境の変化により、（６）は運転により膜が汚染した場合に変化する。（１）、（２）および（６）の変化に応じて、濃縮水排出バルブ６４の開度、および、抵抗配管９０の位置を調節することで、全体的に安定した透過水量を確保することができる。特に、（１）水温は、季節によって異なるため、水温の変化により適宜調整を行なう必要がある。
【００４８】
図１０は、他の実施の形態の逆浸透処理装置１１０の断面図である。逆浸透処理装置１１０は、集水配管３４中に抵抗体８０を備え、ベッセル２４の供給水側に第２の排出管６８、計測器７２、第２のバルブ７０を備えている点が、図５に示す逆浸透処理装置１０と異なっている。
【００４９】
逆浸透処理装置１１０によれば、導入管５６を介して供給された被処理水は流路５７を介してエレメント２２に導かれ、被処理水はエレメント２２のＲＯ膜２８を順次通過したのち、集水配管３４に集水される。本実施形態においては、集水配管３４中に抵抗体８０を備え、抵抗体８０を境にして、濃縮水側に集水された透過水は、第１の排出管５８からベッセル２４の外部に排出される。また、供給水側に集水された透過水は第２の排出管６８からベッセル２４の外部に排出される。ＲＯ膜２８を通過しなかった濃縮水は、濃縮水排出管６２を介してベッセル２４の外部に排出される。
【００５０】
本実施形態のように、抵抗体８０を集水配管３４中に設けることで、透過水を供給水側と濃縮水側に分割し、供給水側の透過水を第２の排出管６８から排出することで、第２のバルブ７０の開度を調整することで、供給水側の集水配管３４内の圧力を調節することができる。さらに、集水配管３４の供給水側から抵抗体８０までの集水配管３４中に抵抗配管９０を設けることで、さらに、圧力を抑えることができるので、供給水側の集水配管３４に集水される透過水量を調節することができる。供給水側の集水配管３４に集水される透過水量を調節することで、濃縮水側の塩濃度を低くすることができるので、低い圧力で透過水を集水することができる。したがって、低い圧力で従来と同じ透過水を集水することができるのでコストを下げることができる。
【００５１】
本実施形態においても、上述した（１）水温、（２）供給水塩濃度、（３）ＲＯ膜自体の透水性および塩阻止率、（４）ベッセル内の全膜に平均化した膜面積辺りの透過水量、（５）回収率、（６）圧力により、透過水量の不均一さが決定される。したがって、濃縮水排出バルブ６４、第２のバルブ７０の開度、および、抵抗体８０、抵抗配管９０の位置を調節することで、全体的に安定した透過水量を確保することができる。
【００５２】
抵抗体８０の位置は、エレメント単位、すなわち、エレメントの接続部に設けるのではなく、ベッセル内の各エレメントを一本の長いエレメントと考え、その集配管の抵抗体８０の位置を任意に決定することができる。抵抗体８０の位置の調整には、エレメント２２のいずれか一方から、長い棒のようなもので押し出すことで調整することができる。
【００５３】
また、第１の排出管５８および第２の排出管６８に設けられた計測器６６、７２により濃縮水排出バルブ６４、第２のバルブ７０の開度を決定することで、透過水量の調整を行なうこともできる。計測器６６、７２としては、流量計、圧力計を用いることができる。
【００５４】
次に抵抗体８０について説明する。抵抗体８０としては、図１１（ａ）に示すように、抵抗体８０全体が弾性体８２である、あるいは、図１１（ｂ）に示すように、非弾性体８４にＯリング状に弾性体８２を設置して、集水配管３４の内壁に弾性体８２を密着させることにより設置する。抵抗体８０の位置調整は上述したように、集水配管３４の端部から押し出すことにより調整するため、内壁との接触部分は弾性体８２で構成されていることが好ましい。しかしながら、透過水の水流により位置が変わらないような、集水配管３４の内壁と抵抗を有するものが好ましい。このような弾性体としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、シリコンなどを使用することができる。
【００５５】
抵抗体８０は図１２（ａ）に示すように非透水性とし、抵抗体８０ａで集水配管３４中を透過水が移動できないように完全に閉止することもできる。また、図８（ｂ）に示すように、抵抗体８０ｄとして多孔性材料を用いて透水性とすることも可能である。また、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、抵抗体８０ｃ、８０ｄと集水配管３４の内壁との間にスリットを設けて、透過水の移動を可能にすることもできる。透過水を抵抗体８０間で移動可能とすることで、抵抗体８０を挟んだ集水配管３４内の両側で抵抗を持たせることができるので、透過水量を等しくすることができる。また、抵抗体８０に透水性を持たせる場合は、抵抗体８０の数は限定されず、複数設置することも可能である。複数設置することで、集水配管３４内の圧力をより細かく調節することができるので、各ＲＯ膜の透過水量の不均一さを解消させることができる。同様に、主となる抵抗体８０として透水性を有さない抵抗体８０を用い、さらに、透過水量の調整を行なうために、透水性を有する抵抗体を併せて設置することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１１０…逆浸透処理装置、１２…タンク、１４…高圧ポンプ、１６…透過水、１８…濃縮水、２０…脱塩処理システム、２２…エレメント、２４…ベッセル、２６…モジュール、２８…ＲＯ膜、３０…排出管、３２…膜ユニット、３４…集水配管、３６…透孔、３８、４０…スペーサー、５６…導入管、５７…流路、５８…第１の排出管、６２…濃縮水排出管、６４…第１のバルブ、６６、７２…計測器、６８…第２の排出管、７０…第２のバルブ、８０…抵抗体、８２…弾性体、８４…非弾性体、９０…抵抗配管、９２…開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部に被処理水を供給する導入管を有し、他方の端部に濃縮水を排出する濃縮水排出管を有する圧力容器内に、逆浸透膜を備える複数の逆浸透膜エレメントが、前記被処理水が前記逆浸透膜を通過した透過水が流れる集水配管により直列に接続されており、
前記圧力容器の前記濃縮水排出管側に前記透過水を排出する第１の排出管を備え、
前記集水配管内の前記導入管側に抵抗配管を備えることを特徴とする逆浸透処理装置。
【請求項２】
前記抵抗配管の側面に設けられた開口部の開口率が、前記集水配管の側面に設けられた前記逆浸透膜を透過した透過水が流れる透孔の開口率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の逆浸透処理装置。
【請求項３】
前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、開口部の開口率が大きくなることを特徴とする請求項２に記載の逆浸透処理装置。
【請求項４】
前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、前記抵抗配管の厚みが薄くなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項５】
前記抵抗配管は、複数の配管が接続されて形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項６】
前記集水配管中に、前記透過水を、前記被処理水の供給側である前段と、前記濃縮水の排出側である後段と、に分離する抵抗体と、
前記導入管側に前段の前記透過水を排出する第２の排出管と、を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項７】
前記抵抗体は、前記抵抗配管の前記第１の排出管側の端部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の逆浸透処理装置。
【請求項８】
前記抵抗体は、非透水性であることを特徴とする請求項６又は７に記載の逆浸透処理装置。
【請求項９】
前記抵抗体は、透水性であることを特徴とする請求項６又は７に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１０】
前記抵抗体は、多孔性材料で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１１】
前記抵抗体に、透過水が通過するスリットが形成されていることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１２】
前記抵抗体が、前記集水配管中に複数設けられていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１】
一方の端部に被処理水を供給する導入管を有し、他方の端部に濃縮水を排出する濃縮水排出管を有する圧力容器内に、逆浸透膜を備える複数の逆浸透膜エレメントが、前記被処理水が前記逆浸透膜を通過した透過水が流れる集水配管により直列に接続されており、
前記圧力容器の前記濃縮水排出管側に前記透過水を排出する第１の排出管を備え、
前記集水配管内の前記導入管側に抵抗配管を備えることを特徴とする逆浸透処理装置。
【請求項２】
前記抵抗配管の側面に設けられた開口部の開口率が、前記集水配管の側面に設けられた前記逆浸透膜を透過した透過水が流れる透孔の開口率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の逆浸透処理装置。
【請求項３】
前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、開口部の開口率が大きくなることを特徴とする請求項２に記載の逆浸透処理装置。
【請求項４】
前記抵抗配管は、前記集水配管の前記導入管側から前記第１の排出管側にいくにつれ、前記抵抗配管の厚みが薄くなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項５】
前記抵抗配管は、複数の配管が接続されて形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項６】
前記集水配管中に、前記透過水を、前記被処理水の供給側である前段と、前記濃縮水の排出側である後段と、に分離する抵抗体と、
前記導入管側に前段の前記透過水を排出する第２の排出管と、を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項７】
前記抵抗体は、前記抵抗配管の前記第１の排出管側の端部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の逆浸透処理装置。
【請求項８】
前記抵抗体は、非透水性であることを特徴とする請求項６又は７に記載の逆浸透処理装置。
【請求項９】
前記抵抗体は、透水性であることを特徴とする請求項６又は７に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１０】
前記抵抗体は、多孔性材料で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１１】
前記抵抗体に、透過水が通過するスリットが形成されていることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【請求項１２】
前記抵抗体が、前記集水配管中に複数設けられていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の逆浸透処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１３０８３９（Ｐ２０１２−１３０８３９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３５９２（Ｐ２０１０−２８３５９２）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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