專利名稱：螺旋型薄膜元件、反滲透膜組件及反滲透膜裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種即使是工業用水等渾濁度高的原水、不進行前處理、也能長時間穩定地進行通水處理的螺旋型薄膜元件、反滲透膜組件及反滲透膜裝置。
背景技術：
在現有技術中，作為獲得海水的淡化、超純水、各種制造過程中用水的方法，采用以反滲透膜(RO膜)及納米過濾膜(NF膜)作為透過膜的螺旋型薄膜元件，從原水中分離離子成分及低分子成分的方法是公知的。如圖9的例子所示，現有技術中一般使用的螺旋型薄膜元件，通過下述方式構成，即，通過將反滲透膜91重疊在透過水隔離件92的兩個面上而將三個邊粘結在一起，從而形成袋狀膜93，將透過水集水管94安裝在該袋狀膜93的開口部，與網狀的原水隔離件95一起，呈螺旋狀卷繞在透過水集水管94的外周面上。從而原水96從螺旋型薄膜元件90的一側的端面側9a供應，沿著原水隔離件95流動，從螺旋型薄膜元件90的另一側的端面9b作為濃縮水98被排出。原水96在沿著原水隔離件95流動的過程中，透過反滲透膜91而成為透過水97，該透過水97沿著透過水隔離件92流入到透過水集水管94的內部，從透過水集水管94的端部排出。這樣，利用配置在卷繞的袋狀膜93之間的原水隔離件95，形成原水路徑。
在利用這種螺旋型薄膜元件獲得海水的淡化或超純水、各種制造過程中用水的情況下，通常，為了除去原水中渾濁物質而進行前處理。進行這種前處理的理由是，為了在確保原水流路的同時盡可能地加大原水與反滲透膜的接觸面積，螺旋型薄膜元件的原水隔離件的厚度通常在1mm以下，比較薄，渾濁物質容易蓄積在位于原水流路中的原水隔離件上，堵塞原水流路。因此，預先除去原水中的渾濁物質，以避免因渾濁物質蓄積引起的通水壓差的上升以及透過水量、透過水質的降低，可以長時間穩定地進行運轉。用于這種除去渾濁物質的前處理裝置，例如，包括凝集沉淀處理，過濾處理及薄膜處理等各種裝置，這些裝置，存在著使設置成本及運轉成本上升的同時，還需要大的設置面積等問題。因此，如果能夠開發出具有可以利用現有技術例中薄的原水隔離件確保原水流路，并維持與現有技術中同等的脫鹽率的同時、不蓄積渾濁物質的結構的螺旋型薄膜元件，則不用前處理，就可以供應工業用水及水道水，可以簡化系統，減少設置面積，降低成本，在工業上的利用價值極高。
另一方面，為了防止由螺旋型薄膜元件的渾濁物質引起的原水流路的閉塞，提出了改進現有技術的柵格的網孔狀的原水隔離件的結構的方案。在特開昭64-47404號公報中，公開了一種采用了作為波形板、將波形制成蜿蜒而行的形狀的原水隔離件的螺旋型薄膜元件。這種蜿蜒而行的波形形狀的原水隔離件，成型困難，同時，在卷繞成螺旋狀時，流路遭到破壞的可能性很大，是不實用的。
在特開平9-299770號公報中，公開了一種如下的結構第一線材和第二線材相互交叉地形成柵格狀，以第一線材或第二線材與透過水集水管的長度方向平行的方式配置原水隔離件。根據這種結構的原水隔離件，由于原水基本上沿著與透過水集水管的長度方向平行的方向呈直線狀流動，所以，壓力損失低，并且原水的線速度增大，原水中的渾濁物質難以蓄積，但與此相反，由于存在于和集水管的長度方向成直角的方向的線材遮擋住原水的流路，所以，渾濁物質會蓄積在該線材上，依然會引起原水流路的閉塞。
在特開平10-156152號公報中，如圖8所示，公開了一種原水隔離件，由從原水的流入側X向流出側Y成之字形延伸的線材構成，線材由沿著相對的分離膜中的一側的分離膜80的膜面延伸的第一線材81、和沿著另一側的分離膜的膜面延伸的第二線材82構成，在相鄰的第一線材彼此之間，以及相鄰的第二線材彼此中間分別形成沿著從原水流入側到流出側的分離膜的膜面連續延伸的原水流路，所述第一線材和第二線材，它們的一部分81b、82a重合，同時，在該重合的部位處接合起來。根據這種結構的原水隔離件，盡管與現有技術中的網孔狀的原水隔離件相比，能夠抑制渾濁物質引起的原水流路的閉塞，但是，在圖8中的第一線材81的拐角部C附近的原水的滯留，即使受到例如第二線材82的突出部B處的高流速的水流的影響，也不能消除。因此，在長時間使用時，仍然會引起渾濁物質的蓄積。
象這樣，在現有技術中提出的原水隔離件中，由第一線材和第二線材構成的網孔狀的結構，在原水流路中，全都存在著成為拐角部或者彎折點的部分，這將引起原水的滯留，在長時間使用時，會引起渾濁物質的蓄積，不能避免通水壓力差的上升，不能省略現有技術中進行的原水前處理，這就是目前的現狀。從既確保原水流路，又形成沒有彎折點的流路的觀點出發，最好是僅采用從原水流入側向流出側呈直線狀或基本上直線狀延伸的線材形成的結構，但是，由于不是將線材彼此連接的結構，所以，在工業上制作是很困難的。
從而，本發明的目的是提供一種即使不進行前處理而供應工業用水等渾濁度高的原水、渾濁物質也很難蓄積、能夠長時間穩定地進行通水處理的螺旋型薄膜元件、反滲透膜組件以及反滲透膜裝置。
發明的公開鑒于這種情況，本發明人等進行深入研究的結果，發現在將袋狀的分離膜和原水隔離件一起卷繞到透過水集水管的外周面上而構成的螺旋型薄膜元件中，原水中的渾濁物質蓄積的部分，主要是原水隔離件的線材交叉的交點部分及彎折部分，從而，如果不使線材交叉，不形成彎折點，將原水的流動變成直線的話，可以大幅度抑制渾濁物質在原水隔離件上的蓄積等，從而完成本發明。
即，本發明(1)，提供一種螺旋型薄膜元件，是將袋狀的分離膜和原水隔離件一起卷繞到透過水集水管的外周面上而構成，該原水隔離件由從原水的流入側向流出側按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀延伸的第一線材及第二線材構成，該第一線材沿著該分離膜中相對的一側的膜面延伸的同時，在相鄰的第一線材之間形成一側的原水流路，該第二線材沿著該分離膜中相對的另一側的膜面延伸的同時，在鄰接的第二線材之間形成另一側的原水流路，該第一線材和該第二線材局部重疊，在該重疊的部位接合在一起。通過采用這種結構，原水在以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀的線材彼此之間沿著膜面從流入側向流出側平緩地蜿蜒而行，或者基本上呈直線狀流動。因此，大幅度抑制了原水流路中的渾濁物質的蓄積。
此外，本發明(2)，提供一種螺旋型薄膜元件，其特征在于，前述以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀是具有無彎折點的規則性的形狀，振幅H和波長L之比(H/L)為0.02～2，并且，一根線材的每1米為1～100個波長。通過采用這種結構，可以選擇與用途和使用條件相稱的恰當的合適數值進行制作，可以可靠地獲得前述發明的效果。此外，本發明(3)提供一種反滲透膜組件，其特征在于，具有前述螺旋型薄膜元件。通過采用這種結構，除實現和前述發明相同的效果之外，還可以很容易搬入到水處理設施內，并且可以保持其原有狀態不變地安裝到處理線上。本發明(4)，提供一種反滲透膜裝置，其特征在于，具有前述反滲透膜組件。利用本發明的反滲透膜裝置，在獲得海水的淡化、及超純水、各種制造過程中用水的情況下，可以不進行前處理而供應工業用水及水道水等渾濁度高的原水，可以簡化系統，減少設置面積，降低成本，工業上的利用價值極高。
附圖的簡單說明
圖1是表示本實施形式的例子中的原水隔離件的視圖，圖2A是沿圖1的A-A線觀察到的視圖，圖2B是沿圖1的B-B線觀察到的視圖，圖3是放大地表示圖1的一部分的透視圖，圖4A是表示構成原水隔離件的第一線材的視圖，圖4B是表示構成原水隔離件的第二線材的視圖，圖5是表示另外一種實施形式的例子中的原水隔離件的視圖，圖6是表示在本實施形式的例子中的反滲透膜組件的結構的一個例子的視圖，圖7是表示在本發明實施形式的反滲透膜裝置的一個例子的視圖，圖8是說明現有技術的之字形原水隔離件的視圖，圖9是現有技術的反滲透膜組件的簡略圖。
實施發明的最佳方式在本發明中，原水隔離件由從原水的流入側向流出側按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀延伸的多個第一線材及多個第二線材構成。作為第一線材及第二線材的截面形狀，沒有特定的限制，可以列舉出例如圓形、三角形、四邊形等。此外，第一線材和第二線材使用相同尺寸、相同截面形狀的線材。
作為以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀，可以列舉出例如沒有彎折點、除去拐點之外全部由曲線部構成的蜿蜒而行的形狀。所謂彎折點，是指由直線和直線構成的、具有角度的拐角部。此外，這種拐角部分也包括具有角度被消除、或者稍有拐角部分的圓形的部分。從而，在以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀中，不包括圖8所示的所謂之字形形狀。此外，作為曲線部，可以列舉出總是以相同的曲率半徑構成的半圓形、像圓的部分的弧及sin(正弦)曲線那樣的曲率半徑連續變化的形狀等。在總是以相同的曲率半徑構成的半圓形，或者圓的一部分的弧的情況下，該曲線的曲率半徑為10mm～10000mm，優選為20mm～5000mm，在曲率半徑不足10mm時，原水的水流容易產生滯留，在長時間使用時，會引起渾濁物質的蓄積，當超過10000mm時，成形性差，難以制作。此外，以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀，例如，可以是采取具有規定尺寸的波長和振幅的重復的形態的規則形狀，也可以是波長或振幅沿著集水管的長度方向或者與之垂直的方向緩慢地變化的不規則形狀，但是，由于規則性的形狀易于制作，所以是優選的。
下面，參照圖1～圖4說明以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀的優選形式。圖1是表示本形式的例子中的原水隔離件的視圖，圖2A是沿著圖1的A-A線觀察到的視圖，圖2B是沿圖1的B-B線觀察到的視圖，圖3是放大地表示圖1的一部分的透視圖，圖4A是表示構成原水隔離件的第一線材的視圖，圖4B是表示構成原水隔離件的第二線材的視圖。圖中，原水隔離件1的形狀，是具有無彎折點的規則性、曲線部曲率半徑連續地變化的平緩地蜿蜒而行的形狀，波長L為10～1000mm，優選為20～500mm，振幅H為2～200mm，優選為10～100mm，并且，振幅H與波長L之比(H/L)為0.02～2，優選在0.05以上、不足0.5的范圍內。在這種情況下，一根線材的每1m為1～100個波長。如果振幅H和波長之比(H/L)、振幅H及波長L在上述數值范圍內，則原水在原水流路內平緩地蜿蜒而行，或者基本上呈直線狀從流入側向流出側流動，在防止渾濁物質蓄積在原水流路中的同時，原水隔離件的制作成為可能。
在本形式的例子中的原水隔離件1，由從原水的流入側X向流出側Y以前述形狀延伸的多個第一線材11及多個第二線材12構成，如圖2所示，第一線材11沿著分離膜20中的相對的一側的膜面延伸，在鄰接的第一線材11、11之間，按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀，從流入側X向流出側Y而形成一側的原水流路23，原水在該一側的原水流路23中沿著形成在膜21的膜面上的流路流動。第二線材12沿著分離膜20中相對的另一側的膜面22延伸，在鄰接的第二線材12、12之間，按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀，從流入側X向流出側Y，形成另一側的原水流路24，原水也在該另一側的原水流路24中沿著形成在膜22的膜面上的流路流動。從而，在由所述一側的原水流路23和另一側的原水流路24形成的原水流路中的流動，由于在流路方向上不存在妨礙流動的彎折點和拐角部，所以，實際的水流為直線或者接近于直線。在圖3和圖4中，附圖標記231表示一側的原水流路的流動，附圖標記241表示另一側的原水流路的流動。
此外，如圖1及圖3所示，第一線材11的平緩的曲線上的一側的突出部11a、11a...，和第二線材12的平緩的曲線上的另一側的突出部12a、12a...重疊，在該重疊的部位處相互接合。此外，在第一線材11的平緩的曲線的另一側的突出部11b、11b...，和第二線材12的平緩的曲線上的一側的突出部12b、12b...重疊，在該重疊的部位處相互接合。從而，如圖4所示，鄰接的第一線材11、11之間的距離，以及鄰接的第二線材12、12之間的距離，即，流路寬度V，在圖1所示的形式中，等于振幅H的2倍。因此，如果確定了振幅寬度H的話，流路寬度V就被確定了。
下面，參照圖5說明以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀的優選的另一種形式。圖5是表示另一種形式的例子的原水隔離件的視圖。在圖5中，主要說明與圖1的原水隔離件的不同之處。即，在圖5中，與圖1不同之處在于，鄰接的第一線材51、51之間的距離，及鄰接的第二線材52、52之間的距離，即，流路寬度V等于振幅H。在第一線材51、第二線材52上，設置圖5中的在平緩的曲線的下側的突出部51a、52a，上側的51b、52b。從而第一線材51的平緩的曲線上的突出部51a、51b的中間部分，與第二線材52的平緩的曲線上的突出部52a、52b的中間部分交叉重疊。此外，第一線材51的下側的突出部51a和第二線材52的上側突出部52b重合。進而，第一線材的上側突出部51b和第二線材52的下側突出部52b重合。從而，這些重合的部分被相互接合，由此構成一個整體的原水隔離件1a。在利用該原水隔離件1a的螺旋型薄膜元件中，盡管流路寬度V與圖1所示的情況相比，相當于它的一半的寬度，但同樣地，在鄰接的第一線材51、51之間，按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀從流入側X向流出側Y形成一側的原水流路，在鄰接的第二線材52、52之間，按以平緩的曲線蜿蜒的形狀從流入側X向流出側Y形成另一側的原水流路。從而，在由所述一側的原水流路和另一側的原水流路形成的原水流路中的流動，與圖1的原水隔離件相比，雖然更具有蜿蜒而行的傾向，但不會產生渾濁物質的蓄積。
原水隔離件的厚度，等于第一線材的直徑和第二線材的直徑之和，或者稍薄，在0.4～3.0mm的范圍內。當厚度不足0.4mm時，會導致通水壓力差的上升，同時容易產生渾濁物質的蓄積。另一方面，當厚度超過3.0mm時，在制成螺旋狀時，每一個元件的膜的面積會過分小，不實用。此外，作為原水隔離件的流路寬度V，沒有特別的限制，但在采用圖1的形式的情況下，其尺寸是振幅H的2倍，在采用圖5的形式的情況下，與振幅H的尺寸相同。作為原水隔離件的材質，沒有特別的限制，但聚丙烯和聚乙烯，從成形性能和成本方面考慮是優選的。此外，原水隔離件的制造方法，沒有特定的限制，可以采用公知的方法，但利用模具的成型制品，從成本方面和精度方面考慮是優選的。
本發明的螺旋型薄膜元件，是將袋狀的分離膜和前述原水隔離件一起卷繞到透過水集水管的外周面上而構成。這種卷繞，可以是卷繞一個袋狀的分離膜，也可以是卷繞多個袋狀的分離膜。本發明的螺旋型薄膜元件，可以用于精密過濾裝置，超濾裝置及反滲透膜分離裝置等的膜分離裝置。作為反滲透膜，可以列舉出相對于食鹽水中的氯化鈉具有90％以上的高的清除率的通常的反滲透膜、以及低脫鹽率的納米過濾膜及松散(ル一ズ)反滲透膜。盡管納米過濾膜及松散反滲透膜具有除鹽性能，但比通常的反滲透膜的脫鹽性能低，它們特別具有Ca、Mg等硬度成分的分離性能。此外，納米過濾膜和松散反滲透膜有時被稱作NF膜。
本發明的反滲透膜組件，只要配備有前述螺旋型薄膜元件即可，沒有特別的限制，例如，可以列舉出具有圖6所示的結構的反滲透膜組件。如圖6所示，將袋狀的反滲透膜61和原水隔離件一起呈螺旋狀卷繞到透過水集水管60的外周面上，用外包裝體62被覆其上部。為了防止卷繞成螺旋狀的反滲透膜61向前突出，在其兩端上安裝具有多個放射狀的肋的套筒式緊固件64。用這些透過水集水管60、反滲透膜61、外包裝體62、套筒式緊固件64形成一個螺旋型薄膜元件65，用連接器(圖中未示出)將各個透過水集水管60連通，在外殼66內填充多個螺旋型薄膜元件65。此外，在螺旋型薄膜元件65的外周和外殼66的內周之間形成間隙67，用鹽水密封件(ブライシ一ル)閉塞該間隙67。此外，在外殼66的一端上，附設令原水流入外殼內部用的原水流入管(圖中未示出)，在另一端上附設與透過水集水管60連通的處理水管(圖中未示出)及非透過水管(圖中未示出)，由外殼66、其內部部件及配管(噴嘴)等構成反滲透膜組件69。
在利用這種結構的反滲透膜組件69處理原水時，利用泵將原水從外殼66的一端壓入，如圖6中的箭頭線所示，原水通過套筒式緊固件64的各個放射狀的肋63之間，進入到最初的螺旋型薄膜元件65內，一部分原水穿過由螺旋型薄膜元件65的膜之間的原水隔離件劃分出的原水流路，到達下一個螺旋型薄膜元件65，其它部分的原水透過反滲透膜61變成透過水，所述透過水被匯聚到透過水集水管60內。這樣，原水因此穿過各個螺旋型薄膜元件65，沒有透過反滲透膜的原水，作為含有高濃度的渾濁物質及離子性雜質的濃縮水，從外殼66的另一端被取出，將透過反滲透膜的透過水，作為透過水經由透過水集水管60，被提取到外殼66之外。此外，本發明的反滲透膜組件如圖6所示，安裝有多個螺旋型薄膜元件，除此之外，例如也可以安裝一個螺旋型薄膜元件。
作為本發明的反滲透膜裝置，雖然沒有特別的限制，但至少包括例如一個或一個以上的前述反滲透膜組件、泵等原水供應裝置、原水流入配管、濃縮水流出配管以及透過水流出配管。作為直接供應給本發明的反滲透膜裝置的原水，可以列舉出工業用水，水道水以及回收水。作為原水的渾濁度，沒有特別的限制，即使渾濁度為2度左右的高渾濁度的原水，也不會產生渾濁物質的閉塞引起的通水壓力差的上升等。此外，在原水中含有砂粒等粗大的粒子的情況下，原水也包括預先通過網眼粗的過濾器處理過的處理水、添加了防止結水垢及生垢等用的分散劑的原水。通過添加分散劑，可以進一步抑制渾濁物質向原水隔離件及膜面上的蓄積。作為分散劑，例如，可以列舉出市場上銷售的“hypersperse MSI300”、““hypersperse MDC200”(均為ARGOSCIENTIFIC公司制)。根據本發明的反滲透膜裝置，可以省略現有技術中以除去原水中的渾濁物質為目的而使用的凝聚沉淀裝置，過濾裝置及膜處理等前處理裝置的設置。因此，在簡化系統、減少設置面積、降低成本方面，可以獲得劃時代的效果。
下面參照圖7說明本發明實施形式的反滲透膜裝置的一個例子。在圖7中，反滲透膜裝置70，依次配置有原水供應裝置71、前級反滲透膜組件70A以及后級反滲透膜組件70B，原水供應裝置71和前級反滲透膜組件70A由原水供應配管72連接，前級反滲透膜組件70A和后級反滲透膜組件70B由將前級反滲透膜組件70A的透過水作為后級的裝置的被處理水進行供應的初級透過水流出配管73連接，在后級反滲透膜組件70B上，配備有排出透過水的透過水流出配管74級使濃縮水返回原水供應配管72的返回配管75。此外，在前級反滲透膜組件70A上配備有濃縮水流出配管76。前級反滲透膜組件70A是本發明的不會引起渾濁物質蓄積的反滲透膜裝置，后級反滲透膜組件70B是現有技術的反滲透膜裝置。
其次，利用本實施形式的例子的反滲透膜裝置70說明處理原水的方法。首先，由原水供應裝置71將原水供應給前級反滲透膜組件70A。原水由前級反滲透膜組件70A處理，從濃縮水流出配管76獲得初級濃縮水，同時，從初級透過水流出配管73獲得初級透過水。其次，用后級反滲透膜組件70B處理該初級透過水，從透過水流出配管74獲得次級透過水，同時，次級濃縮水從返回配管75返回到原水供應配管72。該次級濃縮水是用后級反滲透膜組件70B將已經在前級反滲透膜組件70A中脫鹽的透過水濃縮的水，其電導率比原水低。因此，可以使全部次級濃縮水循環，可以提高水回收率。此外，由于反滲透膜裝置70代替現有技術型的裝置中使用的以除去渾濁物質為目的的前處理裝置，在前級使用本發明中可以大幅度抑制渾濁物質的蓄積的反滲透膜組件，所以，實質上在兩級上使用反滲透膜。由于現有技術型的裝置中的前處理裝置當然沒有脫鹽功能，所以，反滲透膜裝置70與現有技術型的反滲透膜裝置相比，透過水的水質也極其優異。
(實施例)實施例1使渾濁度為2度、電導率為20mS/m的工業用水通過下述規格的反滲透膜組件A，在下述運轉條件下，進行2000小時的耐久運轉。對反滲透膜組件A的性能評價，通過測定在運轉初期及2000小時時的通水壓力差(MPa)、透過水量(1/分鐘)以及透過水的電導率(mS/m)來進行。2000小時之后，將反滲透膜組件解體，觀察原水流路內的渾濁物質的附著情況。測定值的結果示于表1，原水流路的目視觀察結果示于表2。在表1中，通水壓力差和透過水的電導率是25℃時的換算值。
(反滲透膜組件A)制作結構如圖1及圖2所示、振幅H/波長L為0.66、波長L為15mm、振幅H為10mm、原水流路寬度V為20mm、厚度為1.0mm的原水隔離件A。其次，利用該原水隔離件A，制作螺旋型薄膜元件A，進而，制作如圖6所示結構的反滲透膜組件A。但是，該反滲透膜組件A是容納一個螺旋型薄膜元件的一個組件。
(運轉條件)在操作壓力為0.75Mpa、濃縮水流量為2.7m3/小時、水溫為25℃的情況下，進行每8小時一次、60秒鐘的沖洗(進行這樣的操作全部打開附設在濃縮水流出管上的閥，將透過處理時原水供應流量的3倍的流量的原水，急速地供應給反滲透膜組件內，使沖洗的排放水從濃縮水流出管流出)。
實施例2代替反滲透膜組件A，利用下面所示規格的反滲透膜組件B，除此之外，在和實施例1同樣的運轉條件下進行2000小時的耐久運轉。反滲透膜組件B的性能的評價結果示于表1及表2。
(反滲透膜組件B)代替原水隔離件A，利用具有圖5所示的結構的、振幅H/波長L為0.66、波長L為15mm、振幅H為10mm、原水流路寬度V為10mm、厚度為1.0mm的原水隔離件B，除此之外，用和前述反滲透膜組件A相同的方法制作。
實施例3使渾濁度為2度、電導率為20mS/m的工業用水通過下述規格、并且如圖7所示的流路的反滲透膜裝置，在下述運轉條件下，進行2000小時耐久運轉。反滲透膜裝置的性能評價結果示于表1及表2。此外，表1的結果，是后級反滲透膜裝置的結果。
(反滲透膜裝置)作為前級反滲透膜組件，利用實施例2中使用的反滲透膜組件B，作為后級反滲透膜組件，使用一個安裝有一個8英寸元件ES-10(日東電工社制)的組件。用于這種ES-10的原水隔離件是柵格的網眼狀的部件。
(運轉條件)前級反滲透膜組件和后級反滲透膜組件一起，在操作壓力為0.7MPa、濃縮水流量為2.7m3/小時、水溫為25℃的情況下，只對前級反滲透膜組件進行每8小時一次、60秒鐘的沖洗(和實施例1同樣的操作)。
實施例4代替反滲透膜組件A，利用如下所示規格的反滲透膜組件C，除此之外，在和實施例1同樣的運轉條件下進行2000小時的耐久運轉。反滲透膜組件C的性能評價結果示于表1及表2。
(反滲透膜組件C)代替原水隔離件A，利用具有圖1所示的結構的、振幅H/波長L為0.2、波長L為100mm、振幅H為20mm、原水流路寬度為40mm、厚度為1.0mm的原水隔離件C，除此之外，利用和前述反滲透膜A同樣的方法制作。
比較例1在前級配置由膜處理構成的公知的前處理裝置，代替螺旋型薄膜元件A，利用8英寸元件ES-10(日東電工社制)，除此之外，用和實施例1相同的方法進行。即，將渾濁度為2度、電導率為20mS/m的工業用水，用前處理裝置處理，將該處理水用現有技術的市售的反滲透膜組件進一步進行處理。其結果示于表1及表2。
比較例2代替螺旋型薄膜元件A，利用8英寸元件ES-10(日東電工社制)，除此之外，用和實施例1相同的方法進行。即，將渾濁度為2度、電導率為20mS/m的工業用水，不用前處理裝置處理，直接用現有技術的市售的反滲透膜組件進行處理。其結果示于表1及表2。此外，在該比較例2中，在800小時時，通水壓力差極度上升，不能獲得透過水，所以在該時刻停止運轉。
比較例3代替反滲透膜組件A，利用下述規格的反滲透膜組件D，除此之外在和實施例1相同的運轉條件下，進行2000小時的耐久運轉。其結果示于表1及表2。此外，該反滲透膜組件D是一個容納一個螺旋型薄膜組件的組件。
(反滲透膜組件D)代替原水隔離件A，利用具有特開平10-156152號公報的圖1所示的結構、即前述圖8所示的結構，厚度為1.0mm、彎折點部分的角度è為60度，彎折點之間的距離為5mm的原水隔離件E，除此之外，用和前述反滲透膜組件A同樣的方法制作。
表1通水壓力差[MPa]透過水量[l/分鐘]透過水電導率[mS/m]運轉初期 2000hr 運轉初期 2000hr運轉初期 2000hr實施例1 0.015 0.02118150.40 0.55實施例2 0.015 0.02218150.40 0.55實施例3 0.020 0.02020200.03 0.03實施例4 0.013 0.01818150.40 0.55比較例1 0.020 0.02220200.30 0.30比較例2 0.020 -20- 0.30 -比較例3 0.020 0.075198 0.35 1.90表22000hr后的原水流路的目視觀察結果實施例1只有很少的渾濁物質附著實施例2只有很少的渾濁物質附著實施例3(前級RO)幾乎沒有渾濁物質附著實施例3(后級RO)完全沒有渾濁物質附著實施例4只有很少的渾濁物質附著(比實施例1、2少)比較例1幾乎沒有渾濁物質附著比較例2幾乎將原水流路完全閉塞程度地附著渾濁物質比較例3主要在彎折點部分蓄積渾濁物質在實施例1～4中，在2000小時之后，通水壓力差幾乎不上升，透過水量也不下降，透過水的水質好。比較例1在2000小時后的性能評價中，顯示出不比實施例遜色的結果，但它需要設置前處理裝置，需要另外的設置場所和設置成本。從而，實施例1～4的比較對象是比較例2和3，但比較例2在約800小時時，透過水量變成零，渾濁物質的附著很嚴重，比較例3在2000小時的階段，可以看到通水壓力差大幅度上升，透過水量大幅度降低，可以預計在3000～4000小時左右將不能使用。
產業上的可利用性根據本發明的螺旋型薄膜元件，原水在以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀的線材彼此之間，沿著膜面從流入側向流出側平緩地蜿蜒而行，或者幾乎呈直線狀流動。因此，可以大幅度抑制原水流路中的渾濁物質的蓄積。根據本發明的反滲透膜組件以及反滲透膜裝置，可以省略現有技術中以除去原水中的渾濁物為目的而使用的前處理裝置的設置。因此，在簡化系統、減少設置面積、降低成本等方面，可以獲得顯著的效果。進而，即使不經過前處理而供應工業用水等渾濁度高的原水，也很難蓄積渾濁物質，可以長時間穩定地進行通水處理。
權利要求
1.一種螺旋型薄膜元件，是將袋狀的分離膜和原水隔離件一起卷繞到透過水集水管的外周面上而構成，其特征在于，該原水隔離件由從原水的流入側向流出側按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀延伸的第一線材及第二線材構成，該第一線材沿著該分離膜中相對的一側的膜面延伸的同時，在相鄰的第一線材之間形成一側的原水流路，該第二線材沿著該分離膜中相對的另一側的膜面延伸的同時，在鄰接的第二線材之間形成另一側的原水流路，該第一線材和該第二線材局部重疊，在該重疊的部位接合在一起。
2.如權利要求1所述的螺旋型薄膜元件，其特征在于，前述以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀是具有無彎折點的規則性的形狀，振幅H和波長L之比(H/L)為0.02～2，并且，一根線材的每1米為1～100個波長。
3.一種反滲透膜組件，其特征在于，具有如權利要求1或2所述的螺旋型薄膜元件。
4.一種反滲透膜裝置，其特征在于，具有權利要求3所述的反滲透膜組件。
全文摘要
一種螺旋型薄膜元件，是將袋狀的分離膜和原水隔離件一起卷繞到透過水集水管的外周面上而構成，該原水隔離件由從原水的流入側向流出側按以平緩的曲線蜿蜒而行的形狀延伸的第一線材及第二線材構成，該第一線材沿著該分離膜的一側的膜面延伸，在相鄰的第一線材之間形成一側的原水流路，該第二線材沿著該分離膜的另一側的膜面延伸，在鄰接的第二線材之間形成另一側的原水流路，該第一線材和該第二線材局部重疊，在該重疊的部位接合在一起。
文檔編號B01D61/08GK1642625SQ0380682
公開日2005年7月20日 申請日期2003年6月11日 優先權日2002年7月18日
發明者佐藤佑也, 田村真紀夫 申請人:奧加諾株式會社