KR20200110331A - 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법 - Google Patents

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아크샤이 가르그
요시키 오카모토
신이치로 요시도미
시게히사 하나다
노리히로 타케우치
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 고회수율 운전 아래로 하에 있어도 높은 분리 성능과 장기 성능 안정성을 갖는 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 유공 집수관, 복수의 분리막쌍, 공급측 유로재, 투과측 유로재를 구비하고, 유공 집수관의 주위로 분리막쌍 등이 권회된 복수의 분리막 엘리먼트가 접속된 막분리 시스템으로서, 복수의 분리막 엘리먼트는 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고, 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍은 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고, 제 2 분리막 엘리먼트는 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 분리막쌍을 구비하고, 적어도 하나의 제 1 분리막 엘리먼트가 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있는 막분리 시스템을 제공한다.

Description

막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법
본 발명은 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법에 관한 것이다.
해수 및 관수 등에 포함되는 이온성 물질을 제거하기 위한 기술에 있어서는 최근, 에너지 절약 및 자원 절약을 위한 프로세스로서, 분리막 엘리먼트에 의한 분리법의 이용이 확대되고 있다. 분리막 엘리먼트에 의한 분리법에 사용되는 분리막은 그 구멍 지름나 분리 기능의 관점으로부터, 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막, 역침투막 또는 정침투막으로 분류된다. 이들의 분리막은 예를 들면, 해수, 관수 및 유해물을 포함한 물 등으로부터의 음료수의 제조, 공업용 초순수의 제조, 및 배수 처리 및 유가물의 회수 등에 사용되고 있고, 목적으로 하는 분리 성분 및 분리 성능에 의해 구별되어 사용되고 있다.
분리막 엘리먼트로서는 여러가지 형태가 있지만, 분리막의 일방의 면에 공급 유체를 공급하고, 타방의 면으로부터 투과 유체를 얻는 점에서는 공통하고 있다. 분리막 엘리먼트는 묶음으로 된 다수의 분리막을 구비함으로써 1개의 분리막 엘리먼트당의 막면적이 커지도록 즉, 1개의 분리막 엘리먼트당으로 얻어지는 투과 유체의 양이 커지도록 형성되어 있다. 분리막 엘리먼트로서는 용도나 목적에 따라서, 스파이럴형, 중공사형, 플레이트 앤드 프레임형, 회전 평막형, 평막 집적형 등의 각종 형상이 제안되어 있다.
예를 들면, 역침투 여과에는 스파이럴형 분리막 엘리먼트가 널리 사용되고 있다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는 유공 집수관과, 유공 집수관의 주위에 권회된 적층체를 구비한다. 적층체는 공급 유체(즉, 원수)를 분리막 표면에 공급하는 공급측 유로재, 공급 유체에 포함되는 성분을 분리하는 분리막 및 분리막을 투과한 투과측 유체를 유공 집수관으로 안내하기 위한 투과측 유로재가 적층됨으로써 형성된다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트는 공급 유체에 압력을 부여할 수 있으므로, 투과 유체를 많이 인출할 수 있는 점에서 바람직하게 사용되고 있다.
역침투막을 사용한 처리 용도로서는 해수 담수화나 관수 담수화 외에도, 최근에서는 수돗물 중에 포함되는 불순물이나 미생물을 분리 제거하는 역침투 정수기용도가 확대되고 있지만, 조수(造水) 비용 저감이나 환경 부하 저감의 요구가 높아지기 때문에 회수율이 높은 막분리 시스템이 요구되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 막분리 시스템에서는 역침투막 모듈을 2단에 접속하고, 또한 농축수를 나노 여과막 모듈에 공급하고, 그 투과수를 원수 라인에 순환시킴으로써 회수율을 높게 하고 있다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 막분리 시스템에서는 다단으로 배치한 역침투막 모듈에 있어서 전단과 후단의 막면 유속에 차이를 형성함으로써, 고회수율화 및 에너지 절약화를 꾀하고 있다.
일본국 특허공개 2011-189302호 공보 일본국 특허 제3963304호 공보
그러나, 특허문헌 1 또는 2 기재의 기술에 의하면, 막분리 시스템의 회수율을 높게 하는 것은 가능하지만, 특히 후단의 분리막 모듈로의 원수의 농도가 높게 되어버려, 투과수의 수질이 악화함과 아울러 무기 스케일이 석출하고, 장기적으로 안정한 성능을 유지하는 것이 곤란했다.
그래서, 본 발명은 고회수율 운전 하에 있어서도, 높은 분리 성능과 장기 성능 안정성을 갖는 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 막분리 시스템은 유공 집수관과, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막의, 상기 공급측의 면이 마주보도록 배치된 복수의 분리막쌍과, 상기 분리막쌍의 공급측의 면 사이에 설치되는 공급측 유로재와, 상기 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치되는 투과측 유로재를 구비하고, 상기 유공 집수관의 주위에 상기 분리막쌍, 상기 공급측 유로재 및 상기 투과측 유로재가 권회된, 복수의 분리막 엘리먼트가 접속된 막분리 시스템으로서, 상기 복수의 분리막 엘리먼트는 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 상기 분리막쌍은 상기 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고, 상기 제 2 분리막 엘리먼트는 상기 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 상기 분리막쌍을 구비하고, 적어도 하나의 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 상기 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 막분리 시스템의 운전 방법은 유공 집수관과, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막의 상기 공급측의 면이 마주보도록 배치된 복수의 분리막쌍과, 상기 분리막쌍의 공급측의 면 사이에 설치되는 공급측 유로재와, 상기 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치되는 투과측 유로재를 구비하고, 상기 유공 집수관의 주위에 상기 분리막쌍, 상기 공급측 유로재 및 상기 투과측 유로재가 권회된, 복수의 분리막 엘리먼트가 직렬로 접속된 엘리먼트 유닛 A를 갖고, 상기 엘리먼트 유닛 A는 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 상기 분리막쌍은 상기 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고, 상기 제 2 분리막 엘리먼트는 상기 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 상기 분리막쌍을 구비하고, 적어도 하나의 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 상기 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있는 막분리 시스템에 있어서, 상기 막분리 시스템의 필요 투과수량에 따라, 상기 막분리 시스템을 구성하는 분리막 엘리먼트의 일부의 분리를 정지한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 막분리 시스템의 운전 방법은 유공 집수관과, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막의 상기 공급측의 면이 마주보도록 배치된 복수의 분리막쌍과, 상기 분리막쌍의 공급측의 면 사이에 설치되는 공급측 유로재와, 상기 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치되는 투과측 유로재를 구비하고, 상기 유공 집수관의 주위에 상기 분리막쌍, 상기 공급측 유로재 및 상기 투과측 유로재가 권회된, 복수의 분리막 엘리먼트 E1이 배치된 분리막 엘리먼트 유닛을 구비하는 막분리 시스템의 운전 방법이고, 상기 복수의 분리막 엘리먼트 E1은 공급수를 투과수와 농축수로 분리 배출하는 상태 S1과, 공급수의 전량을 농축수로서 배출하는 상태 S2로 스위칭 가능하고, 또한 상기 복수의 분리막 엘리먼트 E1은 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 상기 분리막쌍은 상기 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고, 상기 제 2 분리막 엘리먼트는 상기 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 상기 분리막쌍을 구비하고, 적어도 하나의 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 상기 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있고, 상기 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수에 있어서의 물질 X의 농도가 역치 A 이상인 경우에 있어서의 상기 상태 S2의 분리막 엘리먼트 E1의 수인 N1과, 상기 원수에 있어서의 상기 물질 X의 농도가 상기 역치 A 미만인 경우에 있어서의 상기 상태 S2의 분리막 엘리먼트의 수인 N2와, 분리막 엘리먼트의 총수인 N3이,
N1<N2<N3
의 관계를 충족한다.
본 발명의 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법에 의하면, 고회수율로 운전을 행했을 때에도 원수 중의 분리 성분 농축에 의한 분리 성능 및 수명 기간의 저하의 영향을 저감할 수 있고, 장기간에 걸쳐서 안정적으로 또한 높은 조수량 및 분리 성능을 유지한 채 운전하는 것이 가능해진다.
도 1은 일반적인 분리막 엘리먼트를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명을 구성하는 분리막 엘리먼트를 나타내는 분해 사시도의 일례이다.
도 3은 본 발명을 구성하는 분리막 엘리먼트의 전개도의 일례이다.
도 4는 본 발명을 구성하는 분리막 엘리먼트의 전개도의 일례이다.
도 5는 본 발명을 구성하는 분리막 엘리먼트의 전개도의 일례이다.
도 6은 본 발명을 구성하는 분리막 엘리먼트의 전개도의 일례이다.
도 7은 본 발명을 구성하는 분리막 엘리먼트의 전개도의 일례이다.
도 8은 본 발명의 막분리 시스템의 플로우도의 일례이다.
도 9는 본 발명의 막분리 시스템의 플로우도의 일례이다.
도 10은 본 발명의 막분리 시스템의 플로우도의 일례이다.
도 11은 본 발명의 막분리 시스템의 플로우도의 일례이다.
도 12는 본 발명의 막분리 시스템의 플로우도의 일례이다.
도 13은 본 발명의 막분리 시스템의 플로우도의 일례이다.
다음에 본 발명의 막분리 시스템의 실시형태에 대해서, 상세하게 설명한다.
(1) 분리막
<개요>
도 1 등에 예시되는 분리막(3)으로서는 사용 방법, 목적 등에 따른 분리 성능을 갖는 막이 사용된다. 분리막(3)은 단일층이어도 상관없고, 분리 기능층과 기재를 구비하는 복합막이어도 상관없다. 또한, 복합막에 있어서는 분리 기능층과 기재 사이에, 또한 다공성 지지층이 있어도 상관없다.
여기서 분리막(3)이 복합막인 경우, 분리 기능층을 갖는 면을 공급측의 면, 분리 기능층을 갖는 면과는 반대측의 면을 투과측의 면, 공급측의 면이 서로 마주보도록 배치된 상태의 분리막(3)을 「분리막쌍」이라고 한다.
<분리 기능층>
분리 기능층은 분리 기능 및 지지 기능의 양방을 갖는 층이어도 상관없고, 분리 기능만을 갖고 있어도 상관없다. 또한, 「분리 기능층」이란 적어도 분리 기능을 갖는 층을 말한다.
분리 기능층이 분리 기능 및 지지 기능의 양방을 갖는 경우, 분리 기능층으로서는 셀룰로오스, 폴리불화 비닐리덴, 폴리에테르술폰 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리머를, 주성분으로서 함유하는 층이 바람직하다.
한편, 분리 기능층으로서는 구경의 제어가 용이하고, 또한 내구성이 우수하다고 하는 관점으로부터 가교 고분자층이 바람직하다. 그 중에서도, 원수(101) 중의 성분의 분리 성능이 우수하다고 하는 관점으로부터, 다관능 아민과 다관능 산할로겐화물을 중축합시켜서 얻어지는 폴리아미드 분리 기능층이나, 유기무기 하이브리드 기능층 등이 바람직하다. 이들의 분리 기능층은 다공성 지지층 상에서 모노머를 중축합함으로써 형성할 수 있다.
폴리아미드를 주성분으로서 함유하는 분리 기능층은 공지의 방법에 의해, 다관능 아민과 다관능산 할로겐화물을 계면 중축합함으로써 형성할 수 있다. 예를 들면, 다공성 지지층 상에 다관능 아민 수용액을 도포하고, 여분의 다관능 아민 수용액을 에어나이프 등으로 제거하고, 그 후, 다관능산 할로겐화물을 함유하는 유기용매 용액을 도포함으로써 중축합이 일어나 폴리아미드 분리 기능층이 형성된다.
<다공성 지지층>
다공성 지지층은 분리 기능층을 지지하는 층이고, 수지가 그 소재인 경우, 다공성 수지층이라고도 할 수 있다.
다공성 지지층에 사용되는 소재나, 그 형상은 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, 다공성 수지에 의해 기재 상에 형성되어도 상관없다. 다공성 지지층으로서는 예를 들면, 폴리술폰, 아세트산셀룰로오스, 폴리염화비닐, 에폭시 수지 또는 그들의 혼합물의 층 또는 그들의 층을 적층한 것이 열거되지만, 화학적, 기계적 및 열에 대하여 안정성이 높고, 구경이 제어하기 쉬운 폴리술폰을 함유하는 층이 바람직하다.
폴리술폰을 함유하는 다공성 지지층은 예를 들면, 폴리술폰의 N,N-디메틸포름아미드 용액을, 기재(예를 들면, 조밀하게 직조한 폴리에스테르 부직포) 상에 일정한 두께로 주형하고, 그것을 수 중에서 습식 응고시킴으로써 제조할 수 있다.
또한, 다공성 지지층은 “오피스 오브 세일린 워터 리서치 앤드 디벨롭먼트 프로그레스 리포트(Office of Saline Water Research and Development Progress Report) No．359(1968)에 기재된 방법을 따라서 형성할 수 있다. 또한, 소망의 형태를 얻기 위해서, 폴리머 농도, 용매의 온도, 빈용매 등은 적당하게 조정 가능하다.
<기재>
분리막(3)의 강도, 치수 안정성 등의 관점으로부터, 분리막(3)은 기재를 구비하고 있어도 된다. 기재로서는 강도 또는 유체 투과성의 관점으로부터, 섬유 형상의 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
기재로서는 예를 들면, 장섬유 부직포 또는 단섬유 부직포가 열거된다.
(2) 분리막쌍
도 3 등에 예시되는 분리막쌍(9)은 도 1 등에 예시되는 공급측 유로재(4) 및 투과측 유로재(5)과 함께, 분리막 리프를 형성한다. 분리막(3)은 공급측 유로재(4)를 사이에 두고 공급측의 면이 마주보도록 배치된다. 또한, 분리막(3)의 투과측의 면이 마주보는 사이에는 투과측 유로재(5)가 배치된다. 투과측 유로는 투과 유체(102)가 도 1 등에 예시되는 유공 집수관(2)에 흐르도록 투과측의 면 사이, 권회 방향 내측의 1변에만 있어서 개방되고, 다른 3변에 있어서는 밀봉(폐구)된다.
분리막쌍(9)은 장방형 형상이다. 분리막쌍(9)의 권회 방향의 길이와 유공 집수관(2)의 길이 방향의 길이(폭)는 특별하게 한정되지 않지만, 후술하는 제 2 분리막 엘리먼트에 있어서는 분리막쌍(9)을 유체가 통과할 때의 유속을 충분하게 증가시켜서 스케일의 발생 등을 억제하는 관점으로부터, 분리막쌍(9)의 유효 폭 W는 150∼400mm인 것이 바람직하다.
또한,「분리막쌍(9)의 유효 폭 W」란 분리막쌍(9)의 폭(유공 집수관(2)의 길이 방향의 길이)으로부터, 접착제가 도포되는 등에 의해 밀봉(폐구)되어 있는 부분(밀봉부(8))의 길이를 뺀 값을 말한다.
또한, 후술하는 제 2 분리막 엘리먼트에 있어서는 분리막쌍(9)의 유효 폭 W에 대한 유효 길이 L의 비 L/W가 클수록 분리막쌍(9)을 유체가 통과할 때의 유속이 증가하기 때문에, 농도 분극의 억제의 관점으로부터 바람직하다. 한편, 분리막쌍(9)의 유효 폭 W에 대한 유효 길이 L의 비 L/W가 과도하게 크면, 압력 손실이 커진다. 양자의 밸런스를 고려하면서, 고회수율 운전 시에 있어서도 분리막 엘리먼트의 분리 성능을 유지하기 위해서는 분리막쌍의 유효 폭 W에 대한 유효 길이 L의 비 L/W는 2.5∼8.0인 것이 바람직하고, 4.0∼6.0인 것이 보다 바람직하다.
또한, 「분리막쌍의 유효 길이 L」란 분리막쌍(9)의 권회 방향의 길이로부터, 접착제가 도포되는 등에 의해 밀봉(폐구)되어 있는 부분(밀봉부(8))의 길이를 뺀 값을 말한다.
(3) 공급측 유로재
공급측 유로재(4)는 분리막(3)의 공급측의 면에 끼워지도록 배치되고, 분리막(3)에 원수(101)를 공급하는 유로(즉, 공급측 유로)를 형성한다. 공급측 유로재(4)는 원수(101)의 농도 분극을 억제하기 위해서, 원수(101)의 흐름을 교란시키는 것 같은 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
공급측 유로재(4)는 필름 또는 네트, 또는 공극을 갖는 시트에 볼록한 형상물이 설치된 바와 같은 연속 형상을 갖고 있는 부재이어도 상관없고, 또는 분리막(3)에 대하여 0보다 크고 1 미만인 투영 면적비를 나타내는, 불연속 형상을 갖는 것이어도 상관없다. 또한, 공급측 유로재(4)는 분리막(3)과 분리 가능하여도 상관없고, 분리막(3)에 고착하고 있어도 상관없다.
또한, 공급측 유로재(4)의 소재는 특별하게 한정되지 않고, 분리막(3)과 같은 소재이어도 다른 소재이어도 상관없다.
공급측 유로에서는 유로를 안정적으로 형성하는 것이 중요함과 아울러, 통과하는 유체가 투과측 유로보다 다량이기 때문에, 압력 손실을 저감하는 것도 중요하다. 그 때문에 분리막(3)에 대한 공급측 유로재(4)의 투영 면적비는 0.03∼0.80인 것이 바람직하고, 0.05∼0.50인 것이 보다 바람직하고, 0.08∼0.35인 것이 더욱 바람직하다.
분리막(3)에 대한 공급측 유로재(4)의 투영 면적비는 공급측 유로재(4)를 분리막(3)의 막 면에 수직한 방향으로부터 마이크로스코프로 촬영한 화상을 해석함으로써 산출할 수 있다.
공급측 유로재(4)의 두께가 과도하게 작으면, 공급측 유로의 압력 손실이 커지고, 분리 성능이나 조수량이 저하해버린다. 한편, 공급측 유로재(4)의 두께가 과도하게 크면 분리막 엘리먼트당의 막면적이 작아진다. 그 때문에 공급측 유로재(4)의 두께는 80∼2000㎛가 바람직하고, 200∼1000㎛가 보다 바람직하다.
공급측 유로재(4)의 두께는 마이크로스코프로 촬영한 화상을 해석함으로써 산출할 수 있다.
(4) 분리막 엘리먼트
본 발명의 막분리 시스템은 복수의 분리막 엘리먼트가 접속되어 있는 것을 필요로 한다. 또한, 본 발명의 막분리 시스템은 상기의 복수의 분리막 엘리먼트 중에 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하는 것을 필요로 한다. 각각의 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍은 각각 원수 공급부와 농축수 배출부를 갖지만, 그들의 위치 관계에 의해, 각각의 분리막 엘리먼트가 제 1 분리막 엘리먼트 또는 제 2 분리막 엘리먼트에 상당하는지의 여부가 판단된다. 이하에, 제 1 분리막 엘리먼트 또는 제 2 분리막 엘리먼트의 몇몇의 형태를 예시한다.
또한, 복수의 분리막 엘리먼트는 직렬 또는 병렬로 접속된다. 여기서 직렬로 접속이란 하나의 분리막 엘리먼트의 농축수의 전부가, 인접하는 다른 (하나의) 분리막 엘리먼트에 원수로서 공급되는 접속의 형태를 말한다. 한편, 병렬로 접속이란 공급하는 원수 또는 하나의 분리막 엘리먼트의 농축수가 분할되어 인접하는 복수의 분리막 엘리먼트에 동질의 원수로서 각각 공급되는 접속의 형태를 말한다.
각각의 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍은 각각 원수 공급부와 농축수 배출부를 갖지만, 그들의 위치 관계에 의해, 각각의 분리막 엘리먼트가 제 1 분리막 엘리먼트 또는 제 2 분리막 엘리먼트에 상당하는지의 여부가 판단된다. 이하에, 제 1 분리막 엘리먼트 또는 제 2 분리막 엘리먼트의 몇몇의 형태를 예시한다.
<I형 분리막 엘리먼트>
제 1 분리막 엘리먼트인 I형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
도 3의 전개도에 예시되는 분리막쌍(9)(공급측 유로를 형성)을, 「I형 분리막쌍」이라고 한다.
I형 분리막쌍에 있어서는 분리막쌍(9)에 원수(101)가 공급되는 끝면을, 유입 끝면이라고 하고, 농축수(103)가 배출되는 끝면을 배출 끝면이라고 한다. 분리막쌍이 I형 분리막쌍으로 구성되는 분리막 리프가 권회된 분리막 엘리먼트를, 「I형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
I형 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍(9)은 유공 집수관(2)의 길이 방향에 있어서의 양 단부에, 원수 공급부(21) 및 농축수 배출부(22)를 각각 갖는다. 즉, I형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 1 분리막 엘리먼트에 상당한다.
<역L형 분리막 엘리먼트>
제 2 분리막 엘리먼트의 하나의 형태인 역 L형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
도 4의 전개도에 예시되는 분리막쌍(9)(공급측 유로를 형성)을, 「역L형 분리막쌍」이라고 한다.
역L형 분리막쌍에 있어서는 분리막쌍(9)에 원수(101)가 공급되는 끝면을 유입 끝면이라 하고, 농축수(103)가 배출되는 외주 단부를 배출 단부라고 한다.
역L형 분리막쌍에 있어서는 유입 끝면이란 반대측의 끝면은 유로 폐구율이 100%가 된다. 여기서, 「유로 폐구율」이란 분리막쌍의 하나의 끝면 또는 단부의 전체 길이에 대한, 밀봉으로 유로가 폐구된 부위의 길이의 총계값의 비율을 말한다.
한편, 유입 끝면에 있어서는 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 권회 방향의 외측으로부터 내측에 걸쳐서 연속적인 것이 바람직하다.
배출 단부의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 유입 끝면측으로부터 유공 집수관(2)의 길이 방향으로 연속적인 것이 바람직하다.
유입 끝면 및 배출 단부의 유로 폐구율이 이 범위 내에 있음으로써 공급측 유로의 쇼트 패스(short pass)를 방지할 수 있어 충분한 투과 유체량을 얻을 수 있다.
또한, 유공 집수관(2)에 접하는 분리막쌍(9)의 내주 단부의 유로 폐구율은 100%이다.
분리막쌍의 끝면을 밀봉하는 수단으로서는 예를 들면, 권회 전 또는 권회 후의 접착제 도포 또는 권회 후의 캡 또는 텔레스코프 방지판의 끼워맞춤이 열거된다.
또한, 분리막의 단부를 밀봉하는 수단으로서는 예를 들면, 권회 전 또는 권회 후의 접착제 도포 또는 테이프의 점착 또는 권회 후의 필름 또는 필라멘트 와인딩에 의한 피복이 열거된다.
분리막쌍이 역L형 분리막쌍으로 구성되는 분리막 리프가 권회된 분리막 엘리먼트를, 「역L형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
역L형 분리막 엘리먼트는 유공 집수관(2)의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에, 농축수 배출부(22)를 갖는 역L형 분리막쌍을 구비한다. 즉, 역L형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
<L형 분리막 엘리먼트>
제 2 분리막 엘리먼트의 다른 형태인 L형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
도 5의 전개도에 예시되는 분리막쌍(9)(공급측 유로를 형성)을, 「L형 분리막쌍」이라고 한다.
L형 분리막쌍에 있어서는 분리막쌍(9)에 원수(101)가 공급되는 분리막쌍의 외주 단부를 유입 단부라 하고, 농축수(103)가 배출되는 끝면을 배출 끝면이라 한다.
L형 분리막쌍에 있어서는 배출 끝면이란 반대측의 끝면은 유로 폐구율이 100%이다.
유입 단부의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 배출 끝면측으로부터 유공 집수관(2)의 길이 방향으로 연속적인 것이 바람직하다.
배출 끝면의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 권회 방향의 외측으로부터 내측에 걸쳐서 연속적인 것이 바람직하다.
유입 단부 및 배출 끝면의 유로 폐구율이 이 범위 내에 있음으로써 공급측 유로의 쇼트 패스를 억제할 수 있어 충분한 투과 유체량을 얻을 수 있다.
또한, 분리막쌍(9)의 내주 단부의 유로 폐구율은 100%이다.
분리막쌍이 L형 분리막쌍으로 구성되는 분리막 리프가 권회된 분리막 엘리먼트를, 「L형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
L형 분리막 엘리먼트는 유공 집수관(2)의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에, 원수 공급부(21)를 갖는 L형 분리막쌍을 구비한다. 즉, L형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
<역T형 분리막 엘리먼트>
제 2 분리막 엘리먼트의 다른 형태인 역T형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
도 6의 전개도에 예시되는 분리막쌍(9)을, 「역T형 분리막쌍」이라고 한다.
역T형 분리막쌍에 있어서는 분리막쌍(9)에 원수(101)가 공급되는 양 단면을 유입 끝면이라 하고, 농축수(103)가 배출되는 분리막쌍(9)의 외주 단부를 배출 단부라고 한다.
역T형 분리막쌍에 있어서는 유입 끝면의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 권회 방향의 외측으로부터 내측에 걸쳐서 연속적인 것이 바람직하다.
배출 단부의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 유입 끝면측으로부터 유공 집수관(2)의 길이 방향으로 연속적인 것이 바람직하다.
유입 끝면 및 배출 단부의 유로 폐구율이 이 범위 내에 있음으로써 공급측 유로의 쇼트 패스를 방지할 수 있어 충분한 투과수량을 얻을 수 있다.
또한, 분리막쌍(9)의 내주 단부의 유로 폐구율은 100%이다.
분리막쌍이 역T형 분리막쌍으로 구성되는 분리막 리프가 권회된 분리막 엘리먼트를, 「역T형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
역T형 분리막 엘리먼트는 유공 집수관(2)의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에, 농축수 배출부(22)를 갖는 역T형 분리막쌍을 구비한다. 즉, 역T형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
<T형 분리막 엘리먼트>
도 7의 전개도에 예시되는 분리막쌍(9)을, 「T형 분리막쌍」이라고 한다.
T형 분리막쌍에 있어서는 분리막쌍(9)에 원수(101)가 공급되는 분리막쌍의 외주 단부를 유입 단부라고 하고, 농축수(103)가 배출되는 끝면을 배출 끝면이라고 한다.
T형 분리막쌍에 있어서는 유입 단부의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 5∼40%인 것이 보다 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구개소는 배출 끝면측으로부터 유공 집수관(2)의 길이 방향으로 연속적인 것이 바람직하다.
배출 끝면의 유로 폐구율은 0∼95%인 것이 바람직하고, 유로 폐구율이 0%보다 큰 경우, 유로 폐구 개소는 권회 방향의 외측으로부터 내측에 걸쳐서 연속적인 것이 바람직하다.
유입 단부 및 배출 끝면의 유로 폐구율이 이 범위 내에 있음으로써 공급측 유로의 쇼트 패스를 억제할 수 있고, 충분한 투과수량을 얻을 수 있다.
또한, 분리막쌍(9)의 내주 단부의 유로 폐구율은 100%이다.
분리막쌍이 T형 분리막쌍으로 구성되는 분리막 리프가 권회된 분리막 엘리먼트를, 「T형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
T형 분리막 엘리먼트는 유공 집수관(2)의 길이 방향에 대하여 수직 방향에 있어서의 단부에, 원수 공급부(21)를 갖는 T형 분리막쌍을 구비한다. 즉, T형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
<I형-역L형 분리막 엘리먼트>
제 2 분리막 엘리먼트의 다른 형태인 I형-역L형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
I형 분리막쌍과 역L형 분리막쌍의 쌍방을 구비하는 분리막 엘리먼트를, 「I형-역L형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
I형-역L형 분리막 엘리먼트에 있어서는 예를 들면, 원수는 I형 분리막쌍의 유입 끝면으로부터 공급되고, I형 분리막쌍의 배출 끝면으로부터 배출된다. I형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수는 엘리먼트의 끝면에 끼워맞추어진 캡 등에 의해 엘리먼트 내를 유턴하고, 역L형 분리막쌍의 유입 끝면으로부터 공급되고, 역L형 분리막쌍의 배출 단부로부터 배출된다. 이 경우, I형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수가 역L형 분리막쌍으로의 원수가 된다.
I형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수를 유턴(U-turn)시키는 캡은 분리막쌍의 끝면을 밀봉하기 위한 캡과 일체화하고 있어도 상관없다. 또한, I형-역L형 분리막 엘리먼트의 외주부는 분리막 엘리먼트의 형상을 유지하면서 농축수 등의 유로를 확보하기 위해서, 네트 또는 다공성 필름으로 피복되어 있는 것이 바람직하다.
I형-역L형 분리막 엘리먼트는 역L형 분리막쌍을 구비한다. 즉, I형-역L형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
I형-역L형 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍 전체에 차지하는 I형 분리막쌍의 비율은 역L형 분리막쌍에 공급되는 원수(I형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수)의 농도와 유량을 적당한 것으로 하고, 역L형 분리막쌍에 있어서의 농도 분극의 억제 효과를 확보하기 위해서, 55∼90%가 바람직하고, 60∼80%가 보다 바람직하다.
<L형-I형 분리막 엘리먼트>
제 2 분리막 엘리먼트의 다른 형태인 L형-I형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
L형 분리막쌍과 I형 분리막쌍의 쌍방을 구비하는 분리막 엘리먼트를, 「L형-I형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
L형-I형 분리막 엘리먼트에 있어서는 예를 들면, 원수는 L형 분리막쌍의 유입 단부로부터 공급되고, L형 분리막의 배출 끝면으로부터 배출된다. L형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수는 엘리먼트의 끝면에 끼워맞추어진 캡 등에 의해 엘리먼트내를 유턴하고, I형 분리막쌍의 유입 끝면으로부터 공급되고, I형 분리막쌍의 배출 끝면으로부터 배출된다. 이 경우, L형 분리막쌍로부터 배출된 농축수가 I형 분리막쌍으로의 원수가 된다.
L형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수를 유턴시키는 캡은 분리막쌍의 끝면을 밀봉하기 위한 캡과 일체화하고 있어도 상관없다. 또한, L형-I형 분리막 엘리먼트의 외주부는 분리막 엘리먼트의 형상을 유지하면서 농축수 등의 유로를 확보하기 위해서, 네트 또는 다공성 필름으로 피복되어 있는 것이 바람직하다.
L형-I형 분리막 엘리먼트는 L형 분리막쌍을 구비한다. 즉, L형-I형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
L형-I형 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍 전체에 차지하는 L형 분리막쌍의 비율은 I형 분리막쌍에 공급되는 원수의 농도와 유량을 적당한 것으로 하고, I형 분리막쌍에 있어서의 농도 분극의 억제 효과를 확보하기 위해서, 10∼45%가 바람직하고, 20∼40%가 보다 바람직하다.
<역L형-L형 분리막 엘리먼트>
제 2 분리막 엘리먼트의 다른 형태인 역L형-L형 분리막 엘리먼트에 관하여 설명한다.
역L형 분리막쌍과 L형 분리막쌍의 쌍방을 구비하는 분리막 엘리먼트를, 「역L형-L형 분리막 엘리먼트」라고 한다.
역L형-L형 분리막 엘리먼트에 있어서는 예를 들면, 원수는 역L형 분리막쌍의 유입 끝면으로부터 공급되고, 역L형 분리막쌍의 배출 단부로부터 배출된다. 역L형 분리막쌍로부터 배출된 농축수는 엘리먼트의 외주부를 피복하는 필름 등에 의해 엘리먼트 내를 유턴하고, L형 분리막쌍의 유입 단부로부터 공급되고, L형 분리막쌍의 배출 끝면으로부터 배출된다. 이 경우, 역L형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수가 L형 분리막쌍으로의 원수가 된다.
역L형-L형 분리막 엘리먼트는 역L형 분리막쌍 및 L형 분리막쌍을 구비한다. 즉, 역L형-L형 분리막 엘리먼트는 본 발명의 막분리 시스템에 있어서의 제 2 분리막 엘리먼트에 상당한다.
역L형-L형 분리막 엘리먼트가 구비하는 분리막쌍 전체에 차지하는 역L형 분리막쌍의 비율은 L형 분리막쌍에 공급되는 원수의 농도와 유량을 적당한 것으로 하고, L형 분리막쌍에 있어서의 농도 분극의 억제 효과를 확보하기 위해서, 55∼90%가 바람직하다.
(5) 투과측 유로재
투과측 유로재(5)는 분리막(3)의 투과측의 면에 끼워지도록 배치되고, 분리막(3)을 투과한 유체를 유공 집수관(2)의 구멍까지 안내하는 유로(즉, 투과측 유로)를 형성한다.
투과측 유로재(5)의 횡단면적비는 투과측 유로의 유동 저항을 저감하고, 가압 여과 하에 있어서도 분리막(3)이 투과측 유로로 빠지는 것을 억제하고, 또한, 투과측 유로를 안정적으로 형성하는 관점으로부터, 0.30∼0.75인 것이 바람직하고, 0.40∼0.60인 것이 보다 바람직하다. 투과측 유로의 유동 저항의 저감에 의해, 특히 고회수율 운전 하에 있어서의 원수의 유속을 높여서 농도 분극이나 스케일의 발생을 억제할 수 있다.
투과측 유로재(5)의 횡단면적비에 대해서는 분리막 엘리먼트를 구성하는 분리막쌍(9)의 투과측의 면 사이에 설치된 투과측 유로재(5)를 유공 집수관(2)의 길이 방향에 따라 절단한다. 그 횡단면을 고정밀도 형상 측정 시스템에 의해 관찰하고, 무작위로 선택한 하나의 볼록부의 중심선과 인접하는 볼록부의 중심선 간의 거리와, 투과측 유로재(5)의 두께의 곱에 대한 상기 2개의 볼록부의 중심선 간의 투과측 유로재(5)의 면적의 비율을 산출하는 작업을 계 30회 반복한다. 그 후, 그들 비율의 평균값을 투과측 유로재(5)의 횡단면적비로 할 수 있다.
또한, 고정밀도 형상 측정 시스템으로서는 예를 들면, KEYENCE CORPORATION 제품의 KS-1100이 열거된다.
투과측 유로재(5)로서는 예를 들면, 종래의 트리코트를 유로가 넓어지도록 두껍게 한 위편물(緯編物) 또는 섬유의 단위면적당 중량을 저감한 위편물, 부직포와 같은 다공성 시트에 돌기물을 배치한 시트 또는 필름이나 부직포를 요철 가공한 요철 가공 시트가 열거된다.
투과측 유로재(5)의 두께가 과도하게 작으면, 투과측 유로의 압력 손실이 커지고, 분리 성능이나 조수량이 저하해버린다. 한편, 투과측 유로재(5)의 두께가 과도하게 크면, 분리막 엘리먼트당의 막면적이 작아진다. 그 때문에 투과측 유로재(5)의 두께는 100∼500㎛가 바람직하고, 200∼400㎛가 보다 바람직하다.
투과측 유로재(5)의 두께는 시판의 두께 측정기에 의해 직접 측정할 수 있다.
투과측 유로재(5)의 소재는 유공 집수관(2)에 용이하게 권회하는 것을 가능하게 하기 때문에, 그 압축 탄성률이 100∼5000MPa인 것이 바람직하다. 압축 탄성률이 100∼5000MPa인 소재로서는 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 열거된다.
투과측 유로재(5)의 압축 탄성률은 정밀 만능 시험기를 이용하여 압축 시험을 행하고, 응력 변형 선도를 작성함으로써 산출할 수 있다.
제 1 분리막 엘리먼트에 사용되는 투과측 유로재(5)와, 제 2 분리막 엘리먼트에 사용되는 투과측 유로재(5)는 달라도 상관없다.
(6) 유공 집수관
유공 집수관(2)은 그 내부를 투과 유체(102)가 흐르도록 구성되어 있으면 되고, 재질 및 형상은 특별하게 한정되지 않는다. 유공 집수관(2)의 외경이 과도하게 크면, 분리막 엘리먼트당의 막면적이 감소해버린다. 한편, 외경이 과도하게 작으면 유공 집수관(2)의 내부를 투과 유체(102)가 흐를 때의 유동 저항이 커져버린다. 유공 집수관(2)의 외경은 투과 유체(102)의 유량에 따라 적당하게 설계하면 되지만, 10∼50mm가 바람직하고, 15∼40mm가 보다 바람직하다.
(7) 베셀
본 발명의 막분리 시스템을 구성하는 분리막 엘리먼트는 베셀에 장전되어 있어도 상관없다. 베셀은 분리막 엘리먼트에 원수를 공급하고, 농축수를 배출하기 위한 용기이며, 그 내부는 원수, 농축수 및 투과수가 서로 섞이지 않도록 공간이 각각 구획되어 있다. 또한, 해수 담수화나 관수 담수화의 용도에 있어서는 하나의 베셀의 내부에 복수의 분리막 엘리먼트가 직렬로 접속되어 있어도 상관없다.
또한, 역L형-L형 분리막 엘리먼트에 대해서는 베셀의 내벽면이나 브라인 씨일(brine seal)과의 조합에 의해 유로를 확보함으로써 역L형 분리막쌍으로부터 배출된 농축수를 유턴시킬 수 있다.
(8) 막분리 시스템
본 발명의 막분리 시스템은 상기의 복수의 분리막 엘리먼트 이외에도, 원수를 공급하는 펌프, 원수의 전처리 장치 또는 투과수의 후처리 장치 등이 접속되어 있어도 상관없다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템에 있어서는 총회수율이, 50∼99%인 것이 바람직하고, 60∼98%가 보다 바람직하고, 75∼97%가 더욱 바람직하다. 여기서 총회수율이란 하기 식(1)으로부터 산출되는 값을 말한다.
총회수율(%)=(막분리 시스템의 전체 투과수 유량(L/min))/(막분리 시스템에 공급하는 전체 원수 유량(L/min))×100 … (식 1)
<분리막 엘리먼트의 단수>
복수의 분리막 엘리먼트가 직렬로 접속되어 있는 경우에 있어서는 원수가 최초로 공급되는 분리막 엘리먼트를 1단째, 그 농축수가 공급되는 분리막 엘리먼트를 2단째, 또한 그 농축수가 공급되는 분리막 엘리먼트를 3단째, …와 같이 순차적으로 센다. 복수의 분리막 엘리먼트가 베셀 내에서 직렬로 접속되어 있는 경우에 있어서도, 그 세는 방법은 같다.
1단째의 분리막 엘리먼트의 농축수가 분할되어 병렬로 접속된 복수의 분리막 엘리먼트에 동질의 원수로서 각각 공급되는 경우에 있어서는 병렬로 접속된 복수의 분리막 엘리먼트의 각각을 2단째, 또한 그들의 농축수가 공급되는 분리막 엘리먼트의 각각을 3단째, …와 같이 순차적으로 센다.
또한, 병렬로 접속된 2단째의 분리막 엘리먼트에 분기된 각각의 라인에 있어서의 분리막 엘리먼트의 갯수가 다른 경우에 있어서, 각 분기 라인이 다시 통합되었을 때에는 분리막 엘리먼트가 가장 많이 존재하는 분기 라인의 단수에 이어서, 통합된 라인의 분리막 엘리먼트의 단수를 센다. 예를 들면, 1단째의 분리막 엘리먼트의 농축수가 분할되어 병렬로 접속된 2개의 분리막 엘리먼트 A, B에 각각 공급되는 경우에 있어서, 분리막 엘리먼트 A를 포함하는 라인 A에 존재하는 분리막 엘리먼트의 총수가 3개, 분리막 엘리먼트 B를 포함하는 라인 B에 존재하는 분리막 엘리먼트의 총수가 5개이며, 각각의 분기 라인으로부터의 농축수가 전부 통합되어 분리막 엘리먼트 C에 공급되었을 때에는 분리막 엘리먼트 C를 6단째로서 센다.
<분리막 엘리먼트의 배치>
본 발명의 막분리 시스템은 적어도 하나의 제 1 분리막 엘리먼트가 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있는 것을 필요로 한다. 제 1 분리막 엘리먼트보다 후단에 제 2 분리막 엘리먼트가 접속됨으로써, 보다 원수 농도가 증가하고, 원수량이 적어지는 후단에 있어서도 충분한 유속을 확보할 수 있어 스케일의 발생 등을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템에 있어서는 제 2 분리막 엘리먼트가 최종단에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 제 2 분리막 엘리먼트가 최종단에 접속되어 있음으로써 가장 원수 농도가 증가하고, 원수량이 적어지는 최종단에 있어서도, 충분한 유속을 확보할 수 있어 스케일의 발생 등을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템에 있어서는 최종단에 접속된 분리막 엘리먼트의 감김 지름보다 감김 지름이 큰 분리막 엘리먼트를 포함하는 것이 바람직하고, 최종단보다 전단에 포함하는 것이 보다 바람직하다. 최종단에 접속된 분리막 엘리먼트의 감김 지름이 작음으로써, 가장 원수 농도가 증가하고, 원수량이 적어지는 최종단에 있어서도 충분한 유속을 확보할 수 있어 스케일의 발생 등을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템에 있어서는 전단의 분리막 엘리먼트의 농축수를 후단의 분리막 엘리먼트에 공급하는 라인의 도중에, 중간 처리 수단을 배치해도 상관없다. 이러한 중간 처리 수단으로서는 예를 들면, 이온 교환 수지를 사용한 경도 성분의 제거 수단, 스케일 억제제의 첨가 수단 또는 킬레이트 기능을 갖는 흡착제를 사용한 금속 이온 등의 제거 수단이 열거된다.
<막분리 시스템의 운전 방법>
(제 1 형태)
본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 1 형태에 사용하는, 엘리먼트 유닛 A를 갖는 막분리 시스템은 엘리먼트 유닛 A의 필요 투과수량에 따라, 엘리먼트 유닛 A를 구성하는 각각의 분리막 엘리먼트의 분리를 정지하기 위한 수단을 갖는다.
여기서 「분리막 엘리먼트의 분리를 정지한다」란 분리막 엘리먼트로의 원수 (2단째 이후이면, 전단의 분리막 엘리먼트의 농축수)의 공급을 정지하는 것 또는 분리막 엘리먼트에 공급되는 원수(2단째 이후이면, 전단의 분리막 엘리먼트의 농축수)의 전량을, 분리막을 투과시키지 않고 농축수로서 배출하는 것을 말한다. 단, 분리막 엘리먼트로의 원수의 공급을 정지한 경우에 있어서는 바이패스 유로 등의 대체 수단을 설치하지 않는 한, 상기 분리막 엘리먼트의 후단에 접속된 분리막 엘리먼트의 분리가 정지되는 것이 되기 때문에, 원수의 전량을 농축수로서 배출하는 형태쪽이 바람직하다.
또한, 「필요 투과수량」이란 단위 시간당에 필요로 되는, 막분리 시스템 전체로부터 얻어지는 투과수량을 말한다.
분리막 엘리먼트의 분리를 정지하기 위한 수단으로서는, 예를 들면 분리막 엘리먼트로의 원수의 입구측 라인에 설치한 밸브를 폐쇄로 하는 것 또는 분리막 엘리먼트의 투과수의 출구측 라인에 설치한 밸브(투과수량 조정 밸브)를 폐쇄로 하는 것이 열거된다.
또한, 본 발명에 사용하는 막분리 시스템 전체의 분리막 엘리먼트 중, 어느쪽의 분리막 엘리먼트가 엘리먼트 유닛 A를 구성하는 분리막 엘리먼트에 해당하는 것인지에 관해서는 그 판단 기준이 일률적으로 정해지는 것은 아니고, 막분리 시스템의 어느 범위에 대해서 필요 투과수량을 판단하면 되는지를 감안한 후에 막분리 시스템의 형태에 따라 적당하게 결정되어야 할 것이다.
본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 1 형태에서는 엘리먼트 유닛 A의 필요 투과수량에 따라, 엘리먼트 유닛 A를 구성하는 분리막 엘리먼트의 일부의 분리를 정지할 필요가 있다. 이 때문에, 예를 들면 도 8∼11에 나타내는 바와 같이 각각의 분리막 엘리먼트의 투과수의 출구측에, 각각 투과수량 조정 밸브(31, 32 또는 33) 등을 설치하는 것이라 고려된다. 또한, 예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같이, 1단째의 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(11)로의 원수의 입구측과, 2단째의 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(12)로의 원수의 공급을 행하는 바이패스 유로(50)간에, 3방 밸브(40)를 설치하는 것도 고려된다. 엘리먼트 유닛 A를 구성하는 모든 분리막 엘리먼트의 분리를 정지하지 않는 고투과수량 시에 대하여, 저투과수량 시는 그들 분리막 엘리먼트의 일부의 분리를 정지할 필요가 있다.
또한, 어떠한 필요 투과수량의 변화가 있는 경우에 엘리먼트 유닛(A)을 구성하는 분리막 엘리먼트의 일부의 분리를 정지할지, 즉 어떠한 판단 기준에서 상기의 「고투과수량 시」 및 상기의 「저투과수량 시」의 구별을 할지는 일률적으로 정해지는 것은 아니고, 예를 들면 본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 1 형태에 사용하는 막분리 시스템이 갖는 엘리먼트 유닛(A)을 구성하는 분리막 엘리먼트의 갯수, 종별 또는 접속 양식, 또는 엘리먼트 유닛(A)에 공급되는 원수 농도 등에 따라서, 적당하게 결정되어야 할 것이다.
엘리먼트 유닛 A의 최종단에 접속된 엘리먼트가 제 2 분리막 엘리먼트인 경우, 저투과수량 시는 최종단에 접속된 엘리먼트 중 어느 하나의 분리를 계속하는 것이 바람직하다. 최종단에 접속된 제 2 분리막 엘리먼트의 분리를 일부 계속함으로써, 고회수율 시에 원수 농도가 증가하고, 원수량이 적어져도 충분한 유속을 확보할 수 있어 스케일의 발생 등을 억제할 수 있다.
또한, 엘리먼트 유닛(A)의 최종단에 접속된 엘리먼트의 감김 지름이 전단보다 작은 경우, 저투과수량 시는 최종단에 접속된 엘리먼트 중 어느 하나의 운전을 계속하는 것이 바람직하다. 최종단에 접속된 감김 지름이 작은 엘리먼트의 운전을 일부 계속함으로써, 고회수율 시에 원수 농도가 증가하고, 원수량이 적어져도 충분한 유속을 확보할 수 있어 스케일의 발생 등을 억제할 수 있다.
(제 2 형태)
본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태에서는 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수의 수질, 보다 구체적으로는 원수에 있어서의 물질 X의 농도에 착안을 하고, 분리막 엘리먼트 유닛에 배치된 복수의 분리막 엘리먼트 E1을 각각, 상태 S1 또는 상태 S2로 스위칭한다. 여기서 「상태 S1」이란 분리막 엘리먼트 E1이 공급수를 투과수와 농축수로 분리 배출하는 상태를 말하고, 「상태 S2」란 분리막 엘리먼트 E1이 공급수의 전량을 농축수로서 배출하는 상태를 말한다. 공급수의 전량을 농축수로서 배출하는 상태 S2에 있어서는 공급수가 고유속으로 분리막 엘리먼트에 유입하기 때문에, 막의 농도 분극을 저감시켜 유기물 파울링 또는 스케일을 억제할 수 있다.
본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태에서는 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수에 있어서의 물질 X의 농도가 역치 A 이상인 경우에 있어서의 상태 S2의 분리막 엘리먼트 E1의 수를 N1, 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수에 있어서의 물질 X의 농도가 역치 A 미만인 경우에 있어서의 상태 S2의 분리막 엘리먼트 E1의 수를 N2, 분리막 엘리먼트 E1의 총수를 N3이 N1<N2<N3의 관계를 충족시키는 것이 필요하다. 여기서, 「N2<N3」의 관계는 본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태는 단순히 막분리 시스템 전체의 세정 조작(모든 분리막 엘리먼트 E1이 상태 S2로 스위칭되어 있는 상황)을 포함하는 것은 아니고, 그 실시 중에는 적어도 1개의 분리막 엘리먼트 E1이 상태 S1에 있는 것을 나타내는 것이다. 또한, 본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태에서는 분리막 엘리먼트 E1 이외의 분리막 엘리먼트가 상태 S2와 같이 공급수의 전량을 농축수로서 배출하는 상태로 스위칭되어도 상관없다.
분리막 엘리먼트를 상태 S1로부터 상태 S2로 스위칭하기 위한 수단으로서는 예를 들면, 도 8∼13에 나타내는 바와 같이, 분리막 엘리먼트 E1(이 들어간 베셀)의 농축수(103)의 출구측에 밸브를 설치하고, 그 밸브를 폐쇄함으로써 공급수의 전량을 농축수로서 배출하는 것이 열거된다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태에서는 예를 들면, 도 10, 11에 나타내는 바와 같이, 복수의 분리막 엘리먼트 E1이 병렬로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에 있어서는 복수의 분리막 엘리먼트에 동질의 공급수가 공급될 뿐만 아니라, 각 분리막 엘리먼트의 상태를 일정 시간마다 S1로부터 S2로, 교대로 스위칭함으로써 각 분리막 엘리먼트가 골고루 세정된다. 상기의 일정 시간 t는 막분리 시스템의 구성에도 의하지만, 30분 이하가 바람직하고, 15분 이하가 보다 바람직하고, 5분 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태에서는 공급수의 수질에 따라, 분리막 엘리먼트의 운전 압력을 변경해도 상관없다.
본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태에서는 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수에 있어서의 물질 X의 농도가 역치 A 이상이거나 또는 역치 A 미만이거나에 따라서, 상태 S2에 있는 분리막 엘리먼트 E1의 수가 제어되는 것이 된다. 여기서 착안되는 물질 X는 공급수의 수질 등에 따라 적당하게 선택되면 되고, 특별하게 한정을 하는 것은 아니지만, 예를 들면, 염분 농도(Total Dissolved Solids(TDS)) 또는 칼슘 마그네슘 경도가 열거된다.
여기서, 원수로서 예를 들면 우수와 지하수와 같이 2종류를 준비하고, 예를 들면 TDS를 물질 X로서 양자의 그 농도 간에 적절한 역치 A를 결정해 두고, 그리고 그들을 교대로 막분리 시스템 공급함으로써 역치 A 이상인지 또는 역치 A 미만인지의 판단이 보다 명료한 것이 되고, 보다 효율적으로 막분리 시스템을 운전할 수 있다.
또한, 어떠한 물질을 물질 X로서 선정하고, 그 농도에 대해서 어떠한 역치 A를 결정할지는, 당연하면서 일률적으로 정해지는 것은 아니고, 예를 들면 본 발명이 적용되는 분리막 엘리먼트 유닛이 갖는 분리막 엘리먼트 E1의 수, 종별 또는 접속 양식 또는 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수의 종별 등에 따라서, 적당하게 결정되어야 하는 것이다.
또한, 본 발명의 막분리 시스템의 운전 방법의 제 2 형태가 적용되는 막분리 시스템에는 분리막 엘리먼트 E1의 상태 S1과 상태 S2를 스위칭하기 위한 투과수 조정 밸브 등이 접속되어 있어도 상관없고, 원수를 공급하기 위한 펌프, 원수 전처리장치, 원수의 수질(물질 X의 농도 등)을 측정하기 위한 센서 또는 투과수의 후처리장치 등이 접속되어 있어도 상관없다.
실시예
이하에 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 의해 하등 한정되지 않는다.
(조수량 저하율)
막분리 시스템에 공급하는 원수로서 수돗물을 사용하고, 운전 압력 0.55MPa, 온도 25℃의 조건 하에서 60분간 운전한 후에 1분간의 샘플링을 행하고, 초기 조수량(L/min)을 측정했다. 그 후, 300hr 운전을 행한 후의 조수량을 마찬가지로 측정하고, 하기 식으로부터 조수량 저하율을 산출했다.
조수량 저하율(%)=100×(1-(300hr 후의 조수량)/(초기 조수량))
(회수율)
막분리 시스템 전체에 있어서, 1분 간에 공급한 원수량과 투과수량의 비율을 회수율(%)로 했다.
(제거율(TDS 제거율))
막분리 시스템에 있어서, 조수량의 측정에 있어서의 1분 간의 운전에서 사용한 원수 및 샘플링한 투과수에 대해서, TDS 농도를 전기 전도율 측정에 의해 구하고, 하기 식으로부터 TDS 제거율을 산출했다.
TDS 제거율(%)=100×{1-(투과수 중의 TDS 농도/원수 중의 TDS 농도)}
(원수 종류)
실시예 19∼22 및 비교예 10∼12에 있어서, 막분리 시스템이 구비하는 분리막 엘리먼트 유닛에 공급하는 원수로서는 TDS가 20mg/L의 우수와, TDS가 1000mg/L의 지하수를 준비했다. 이들 2종류의 원수는 그들을 일절 혼합하지 않고, 교대로 원수로서 막분리 엘리먼트 유닛에 공급을 했다. 이 경우의 물질 X는 TDS이고, 역치A는 TDS의 농도에 대해서 200mg/L에 설정했다.
(횡단면적비)
횡단면적비는 분리막 엘리먼트를 구성하는 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치된 투과측 유로재를 유공 집수관의 길이 방향에 따라 절단했다. 그 횡단면을 고정밀도 형상 측정 시스템에 의해 관찰하고, 무작위에 선택한 1개의 볼록부의 중심선과 인접하는 볼록부의 중심선 간의 거리와, 투과측 유로재의 두께의 곱에 대한 상기 2개의 볼록부의 중심선 간의 투과측 유로재의 면적의 비율을 산출하는 작업을 계 30회 반복했다. 그 후, 그들의 비율의 평균값을 투과측 유로재의 횡단면적비로 했다.
고정밀도 형상 측정 시스템은 KEYENCE CORPORATION 제작의 KS-1100를 사용했다.
(실시예 1)
폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어지는 부직포(실지름: 1데시텍스, 두께: 약 0.09mm, 밀도 0.80g/cm3) 상에 폴리술폰의 15.2질량%의 N,N-디메틸포름아미드 용액을 180㎛의 두께로 실온(25℃)에서 캐스트하고, 즉시 순수 중에 침지해서 5분간 방치하고, 80℃의 온수에 1분간 침지함으로써, 섬유 보강 폴리술폰 지지층으로 이루어지는 다공성 지지층(두께 130㎛)을 제작했다.
그 후, 다공성 지지층 롤을 권출하고, m-페닐렌디아민의 3.8질량% 수용액 중에 2분간 침지하고, 상기 지지층을 수직 방향으로 천천히 인상하고, 공기 노즐로부터 질소를 블로잉하여 지지층 표면으로부터 여분의 수용액을 제거한 후, 트리메신산 클로라이드 0.175질량%를 포함하는 n-데칸 용액을 표면이 완전하게 적셔지도록 도포해서 1분간 정치했다. 다음에 막으로부터 여분의 용액을 제거하기 위해서 막을 1분간 수직하게 유지해서 액제거했다. 그 후, 90℃의 열수로 2분간 세정한 분리막 롤을 얻었다.
이렇게 얻은 분리막을 길이 1.5m, 폭 0.25m로 6매분 재단하여 접고, 네트(두께 300㎛, 피치:1.5mm×1.5mm)를 공급측 유로재로서, 네트 구성사의 경사 각도가 권회 방향에 대하여 45°가 되도록 배치했다.
투과측 유로재는 부직포 상에 고결정성 폴리프로필렌(MFR 1000g/10min, 융점 161℃) 60질량%와 저결정성 α-올레핀계 폴리머(Idemitsu Kosan Co., Ltd. 제작; 저입체 규칙성 폴리프로필렌 「L-MODU·S400」(상품명)) 40질량%로 이루어지는 조성물 펠릿을 도포하는 것으로 제작했다. 그 때, 조성물 펠릿을 슬릿 폭 500㎛, 피치 900㎛의 빗형상 심(shim)을 장전한 애플리케이터를 이용하여, 수지 온도 205℃, 주행속도 10m/min으로, 백업롤을 20℃로 온도 조절하면서, 분리막 엘리먼트로 한 경우에, 권회 방향의 내측 단부로부터 외측 단부까지 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직하게 되도록 부직포 상에 직선 형상으로 도포했다.
부직포는 두께 70㎛, 단위면적당 중량이 35g/m2, 엠보스 무늬(φ 1.0mm의 원형, 피치 5.0mm의 격자 형상)를 사용하고, 투과측 유로재의 총두께는 270㎛이었다.
제작한 투과측 유로재를 재단하고, 분리막의 투과측의 면에 배치하고, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)제 유공 집수관(폭:350mm, 지름:18mm, 구멍수 10개×직선 형상 1열)에 스파이럴 형상으로 권취하고, 외주 단부에 비투수성 필름을 권취했다. 얻어진 감김체의 양 단의 엣지 컷을 행하여 감김 지름이 3.0인치인 I형 분리막 엘리먼트를 제작했다.
또한, 상기한 바와 같이 얻어진 분리막을 별도, 길이 1.9m, 폭 0.25m로 3매분 재단하여 접고, 네트(두께 300㎛, 피치:1.5mm×1.5mm)를 공급측 유로재로서, 네트 구성사의 경사 각도가 권회 방향에 대하여 45°가 되도록 배치하고, 감김체의 한 끝면의 유로 폐구율이 80%가 되도록 권회 방향의 외측으로부터 내측에 걸쳐서 연속적으로 접착제를 도포하고, 다른 끝면의 유로 폐구율 100%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%로 했다.
또한, 상기한 바와 같이 제작한 투과측 유로재를 별도 재단하고, 분리막의 투과측의 면에 배치하고, ABS제 유공 집수관(폭: 350mm, 지름: 18mm, 구멍수 10개×직선 형상 1열)에 스파이럴 형상으로 권취하고, 외주 단부에 농축수 배출부를 갖는 필름을 권취했다. 농축수 배출부는 필름의 중앙부의 폭 200mm의 개소에 폭 40mm, 높이 10mm의 구멍이 폭방향으로 4개소 형성되고, 높이 방향으로 4개소 형성되었다. 얻어진 감김체의 양 단의 엣지 컷을 행한 후, 감김체의 일단면에 캡을 부착하고, 감김 지름이 2.5인치인 역L형 분리막 엘리먼트를 제작했다.
I형 분리막 엘리먼트 1개를 베셀(11)에 넣고, 역L형 분리막 엘리먼트 1개를 다른 베셀(12)에 넣고, 2개의 베셀을 도 8과 같이 직렬로 접속하고, 회수율 90%로, I형 분리막 엘리먼트를 포함하는 베셀(11)에 원수를 공급하고, 상술의 조건으로 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 2)
2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 투과측 유로재의 부직포 상에 직선 형상으로 도포한 수지(조성물 펠릿)의 폭을 변경하고, 횡단면적비를 0.8로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 3)
2단째의 역 L형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막쌍의 폭을 0.5m로 변경하고, ABS제 유공 집수관의 폭을 550mm로 변경하고, 얻어진 감김체의 양 단의 엣지 컷을 행한 후, 유효 폭 W을 450mm로 변경함으로써 L/W의 값을 2.0으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 4)
2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 분리막쌍을 3매에서 4매로 변경하고, 감김 지름을 3.0인치로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 5)
도 9에 나타내는 바와 같이, 분리막쌍을 길이 1.5m, 폭 0.25m로 4매분 재단하고, 3단째에 감김 지름 2.5인치의 I형 분리막 엘리먼트를 추가한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 6)
2단째의 분리막 엘리먼트를 L형 분리막 엘리먼트(감김체의 한 끝면의 유로 폐구율 80%, 다른 끝면의 유로 폐구율 100%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 7)
2단째의 분리막 엘리먼트를 T형 분리막 엘리먼트(감김체의 한 끝면의 유로 폐구율 90%, 다른 끝면의 유로 폐구율 90%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 8)
2단째의 분리막 엘리먼트를 역T형 분리막 엘리먼트(감김체의 한 끝면의 유로 폐구율 90%, 다른 끝면의 유로 폐구율 90%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%)에 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 1과 같았다.
(실시예 9)
2단째의 분리막 엘리먼트를 역L형-I형 분리막 엘리먼트(역L형 분리막쌍(2매): 한 끝면의 유로 폐구율 90%, 다른 끝면의 유로 폐구율 100%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0% 및 I형 분리막쌍(1매): 한 끝면의 유로 폐구율 0%, 다른 끝면의 유로 폐구율 0%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(실시예 10)
2단째의 분리막 엘리먼트를 L형-I형 분리막 엘리먼트(L형 분리막쌍(2매): 한 끝면의 유로 폐구율 100%, 다른 끝면의 유로 폐구율 90%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0% 및 I형 분리막쌍(1매): 한 끝면의 유로 폐구율 0%, 다른 끝면의 유로 폐구율 0%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(실시예 11)
2단째의 분리막 엘리먼트를 역L형-L형 분리막 엘리먼트(역L형 분리막쌍(2매): 한 끝면의 유로 폐구율 90%, 다른 끝면의 유로 폐구율 100%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0% 및 L형 분리막쌍(1매): 한 끝면의 유로 폐구율 100%, 다른 끝면의 유로 폐구율 90%, 내주 단부의 유로 폐구율 100%, 외주 단부의 유로 폐구율 0%)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(실시예 12)
도 10에 나타내는 바와 같이, 1단째의 분리막 엘리먼트와 병렬로 감김 지름 3.0인치의 I형 분리막 엘리먼트 1개를 추가한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(실시예 13)
도 11에 나타내는 바와 같이, 1단째의 분리막 엘리먼트와 병렬로 감김 지름 3.0인치의 I형 분리막 엘리먼트 1개를 추가하고, 2단째의 분리막 엘리먼트와 병렬로 감김 지름 2.5인치의 역L형 분리막 엘리먼트를 추가한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(실시예 14)
표 3에 나타내는 바와 같이, 2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 분리막쌍을, 길이 2.5m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 변경하고, 유효 길이 L을 1.2m로 변경하고, L/W를 6.0으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 각 투과수량조정 밸브를 표 4에 나타낸 바와 같이 조작하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 4와 같았다.
(실시예 15)
표 3에 나타내는 바와 같이, 2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 분리막쌍을, 길이 2.5m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 변경하고, 유효 길이 L을 1.2m로 변경하고, L/W를 6.0으로 변경하고, 도 9에 나타내는 바와 같이 3단째에 감김 지름 2.0인치의 역L형 분리막 엘리먼트를 추가한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 막분리 시스템을 제작했다. 각 투과수량 조정 밸브를 표 5에 나타낸 바와 같이 조작하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 5와 같았다.
(실시예 16)
표 3에 나타내는 바와 같이, 2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 분리막쌍을 길이 2.5m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 변경하고, 유효 길이 L을 1.2m로 변경하고, L/W를 6.0으로 변경하고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 1단째의 막분리 엘리먼트와 병렬로 감김 지름 3.0인치의 I형 분리막 엘리먼트 1개를 추가한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 막분리 시스템을 제작했다. 각 투과수량 조정 밸브를 표 6에 나타낸 바와 같이 조작하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 6과 같았다.
(실시예 17)
표 3에 나타내는 바와 같이, 2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 분리막쌍을, 길이 2.5m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 변경하고, 유효 길이 L을 1.2m로 변경하고, L/W를 6.0으로 변경하고, 도 11에 나타내는 바와 같이, 1단째의 분리막 엘리먼트와 병렬로 감김 지름 3.0인치의 I형 분리막 엘리먼트 1개를 추가하고, 2단째의 분리막 엘리먼트와 병렬로 감김 지름 2.5인치의 역L형 분리막 엘리먼트 1개를 추가한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 막분리 시스템을 제작했다. 각 투과수량 조정 밸브를 표 7에 나타낸 바와 같이 조작하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 7과 같았다.
(실시예 18)
표 3에 나타내는 바와 같이, 2단째의 역L형 분리막 엘리먼트의 분리막쌍을, 길이 2.5m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 변경하고, 유효 길이 L을 1.2m로 변경하고, L/W를 6.0으로 변경하고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 3방 밸브(40)를 1단째의 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(11)로의 원수의 입구측 라인에 설치하고, 3방 밸브(40)로부터의 바이패스 유로(50)를 2단째의 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(12)로의 원수의 입구측 라인에 접속하고, 1단째의 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(11)로의 역류를 방지하는 역지 밸브(60)를, 1단째의 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(11)의 농축수의 출구 라인에 설치하고, 또한 투과수량 조정 밸브(31) 등을 설치하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 막분리 시스템을 제작했다. 3방 밸브를 표 8에 나타낸 바와 같이 조작하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 8과 같았다.
(실시예 19)
표 10에 나타내는 바와 같이, 2단째의 역L형 분리막쌍을 3매에서 4매로 변경하고, 감김 지름을 3.0인치로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 막분리 시스템을 제작했다. 도 8과 같이 투과수량 조정 밸브(31)와 투과수량 조정 밸브(32)를 개방하여, 2개의 분리막 엘리먼트를 모두 상태 S1로 하고, 원수량 1.0L/min, 시스템 회수율 90%로, 막분리 시스템에 원수로서 지하수를 3시간(0∼3hr) 공급하고, 그 후 원수를 우수로 스위칭함과 동시에, 투과수량 조정 밸브(32)를 폐쇄하여 2단째의 분리막 엘리먼트를 상태 S2로 스위칭하고, 그대로 우수를 3시간(3∼6hr) 공급했다.
그 후도 3시간 간격으로, 지하수, 우수의 순서인 원수의 스위칭 및 2단째의 분리막 엘리먼트의 상태의 스위칭을, 각각의 원수에 관한 운전 시간이 계 300시간씩 (3시간×100회)이 될 때까지 계속하고, 각각의 원수에 대해서 계 200시간 후의 조수량 저하율을 평가한 결과를, 표 10에 나타낸다.
(실시예 20)
실시예 19과 동일하게 하여 도 8에 나타내는 막분리 시스템을 제작했다. 우수를 원수로서 공급했을 때에, 표 10에 나타내는 운전 상태 A 및 B를 5분 간격의 주기로 스위칭한 것 이외는, 실시예 19와 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
(실시예 21)
실시예 19와 동일하게 하여 감김 지름이 3.0인치인 I형 분리막 엘리먼트를 2개 제작했다. 1개째의 I형 분리막 엘리먼트를 분리막 엘리먼트 E1로서 베셀(11)에 넣고, 2개째의 I형 분리막 엘리먼트도 분리막 엘리먼트 E1로서 다른 베셀(11)에 넣고, 2개의 베셀(11)을 도 10과 같이 병렬로 접속하고, 투과수 조정 밸브(31) 및 투과수 조정 밸브(32)와 아울러, 분리막 엘리먼트 유닛을 구성했다. 또한, 감김 지름이 3.0인치인 역L형 분리막 엘리먼트를 1개 제작해서 베셀(12)에 넣고, 이 베셀(12)을 도 10과 같이 분리막 엘리먼트 유닛에 접속하여 막분리 시스템을 제작했다.
제작한 막분리 시스템에 대해서, 초기 조수량 및 초기 TDS 제거율을, 우수, 지하수의 순서로 각각 측정·산출한 후, 표 10 기재의 운전 조건에 기초해서 실시예 19와 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
(실시예 22)
실시예 19와 동일하게 하여 감김 지름이 3.0인치인 I형 분리막 엘리먼트를 2개 제작했다. 1개째의 I형 분리막 엘리먼트를 분리막 엘리먼트 E1로서 베셀(11)에 넣고, 2개째의 I형 분리막 엘리먼트도 분리막 엘리먼트 E1로서 다른 베셀(11)에 넣고, 2개의 베셀(11)을 도 11과 같이 병렬로 접속하고, 투과수 조정 밸브(31) 및 투과수 조정 밸브(32)와 아울러, 분리막 엘리먼트 유닛을 구성했다. 또한, 감김 지름이 3.0인치인 역L형 분리막 엘리먼트를 1개 제작해서 각각 베셀(12)에 넣고, 이들의 베셀(12)을 도 11과 같이 병렬이 되도록 분리막 엘리먼트 유닛에 접속하여 막분리 시스템을 제작했다.
제작한 막분리 시스템에 대해서, 초기 조수량 및 초기 TDS 제거율을, 우수, 지하수의 순서로 각각 측정·산출한 후, 표 10 기재의 운전 조건에 기초하여 실시예 19와 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
(실시예 23)
2단째의 역L형 막분리 엘리먼트의 분리막쌍을 4매에서 3매로 변경하고, 감김지름을 2.5인치로 변경한 것 이외는, 실시예 21과 같은 막분리 시스템을 제작했다.
제작한 막분리 시스템에 대해서, 초기 조수량 및 초기 TDS 제거율을, 우수, 지하수의 순서로 각각 측정·산출한 후, 표 10 기재의 운전 조건에 기초하여 실시예 19와 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
(비교예 1) 2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.9m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(비교예 2)
1단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.5m, 폭 0.25m로 6매분 재단하고, 감김 지름 3.0인치로 한 역 L형 분리막 엘리먼트로 변경하고, 2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.9m, 폭 0.25m로 3매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(비교예 3)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.9m, 폭 0.25m로 4매분 재단하고, 감김 지름 3.0인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 분리막 엘리먼트 및 막분리 시스템을 제작했다. 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 2와 같았다.
(비교예 4)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 2.8m, 폭 0.25m로 2매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 14와 동일한 막분리 시스템을 제작하고, 각 투과수량 조정 밸브는 개방된 채로 조작하지 않고, 실시예 14와 같은 유량, 운전 시간이 되도록 압력을 조정하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 4와 같았다.
(비교예 5)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 2.8m, 폭 0.25m로 2매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경하고, 3단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 2.8m, 폭 0.25m로 1매분 재단하고, 감김 지름 2.0인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 15과 동일한 막분리 시스템을 제작하고, 각 투과수량 조정 밸브는 개방된 채로 조작하지 않고, 실시예 15와 같은 유량, 운전 시간이 되도록 압력을 조정하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 5와 같았다.
(비교예 6)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 2.8m, 폭 0.25m로 2매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 16과 동일한 막분리 시스템을 제작하고, 각 투과수량 조정 밸브는 개방된 채로 조작하지 않고, 실시예 16과 동일한 유량, 운전 시간이 되도록 압력을 조정하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 6과 같았다.
(비교예 7)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 2.8m, 폭 0.25m로 2매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 17과 동일한 막분리 시스템을 제작하고, 각 투과수량 조정 밸브는 개방된 채로 조작하지 않고, 실시예 17과 동일한 유량, 운전 시간이 되도록 압력을 조정하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 7과 같았다.
(비교예 8)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 2.8m, 폭 0.25m로 2매분 재단하고, 감김 지름 2.5인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 18과 동일한 막분리 시스템을 제작하고, 각 투과수량 조정 밸브는 개방된 채로 조작하지 않고, 실시예 18과 동일한 유량, 운전 시간이 되도록 압력을 조정하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 8과 같았다.
(비교예 9)
실시예 14와 동일하게 제작한 I형 분리막 엘리먼트 1개를 베셀(11a)에 넣고, 역L형 분리막 엘리먼트 1개를 다른 베셀(11b)에 넣고, 2개의 베셀을 도 13과 같이 병렬로 접속한 막분리 시스템을 제작했다. 막분리 시스템의 상세를 표 3에 나타낸다. 상기의 조건에서, 원수량 조정 밸브(70a 및 70b)를 표 9에 나타낸 바와 같이 조작하고, 성능 평가를 행한 바, 결과는 표 9와 같았다.
(비교예 10)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.9m, 폭 0.25m로 4매분 재단하고, 감김 지름 3.0인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 19과 동일하게 하여 도 8에 나타내는 수처리 시스템을 제작했다. 지하수를 원수로서 공급하는 경우, 1단째의 분리막 엘리먼트에만 그 전량을 공급하고, 우수를 원수로서 공급하는 경우, 2단째의 분리막 엘리먼트에만 그 전량을 공급한 것 이외는, 실시예 19와 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
(비교예 11)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.9m, 폭 0.25m로 4매분 재단하고, 감김 지름 3.0인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는 실시예 19와 동일하게 하여, 도 8에 나타내는 막분리 시스템을 제작했다. 1단째 및 2단째의 양방의 분리막 엘리먼트를 상태 S1인채로 운전을 계속한 것 이외는, 실시예 19과 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
(비교예 12)
2단째의 분리막 엘리먼트를, 분리막쌍을 길이 1.9m, 폭 0.25m로 4매분 재단하고, 감김 지름 3.0인치로 한 I형 분리막 엘리먼트로 변경한 것 이외는, 실시예 19와 동일하게 하여 도 8에 나타내는 막분리 시스템을 제작했다. 지하수를 원수로서 공급하는 경우에 있어서, 2시간의 공급 후에 1시간, 1단째 및 2단째의 양방의 분리막 엘리먼트를 상태 S2로 스위칭하여 운전한 것 이외는, 비교예 11과 동일한 운전 및 평가를 했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
산업상 이용 가능성
본 발명의 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법에 의하면, 고회수율로 운전을 행했을 때에도, 원수 중의 분리 성분 농축에 의한 분리 성능 및 수명 기간의 저하의 영향을 저감할 수 있고, 장기간에 걸쳐서 안정적으로, 또한 높은 조수량 및 분리 성능을 유지한 채 운전하는 것이 가능해진다.
본 발명을 상세하게 또한, 특정한 실시 형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러가지 변경이나 수정을 더할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.
본 출원은 2018년 1월 25일 출원의 일본특허출원(특원2018-10253) 및 2018년 2월 26일 출원의 일본특허출원(특원2018-31533)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
1 : 분리막 엘리먼트
2 : 유공 집수관
3 : 분리막
4 : 공급측 유로재
5 : 투과측 유로재
6 : 분리막 리프
7 : 감김체
8 : 밀봉부
9 : 분리막쌍
10, 10a, 10b : 농축수량 조정 밸브
11, 11a, 11b : 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(1단째)
12, 12a, 12b : 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(2단째)
13 : 분리막 엘리먼트가 들어간 베셀(3단째)
21 : 원수 공급부
22 : 농축수 배출부
31, 31a, 31b : 투과수량 조정 밸브(1단째)
32, 32a, 32b : 투과수량 조정 밸브(2단째)
33 : 투과수량 조정 밸브(3단째)
40 : 3방 밸브
50 : 바이패스 유로
60 : 역지 밸브
70a, 70b : 원수량 조정 밸브
101 : 원수
102 : 투과수
103 : 농축수

Claims (9)

  1. 유공 집수관과,
    공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막의 상기 공급측의 면이 마주보도록 배치된 복수의 분리막쌍과,
    상기 분리막쌍의 공급측의 면 사이에 설치되는 공급측 유로재와,
    상기 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치되는 투과측 유로재를 구비하고,
    상기 유공 집수관의 주위에 상기 분리막쌍, 상기 공급측 유로재 및 상기 투과측 유로재가 권회된, 복수의 분리막 엘리먼트가 접속된 막분리 시스템으로서,
    상기 복수의 분리막 엘리먼트는 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 상기 분리막쌍은 상기 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고,
    상기 제 2 분리막 엘리먼트는 상기 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 상기 분리막쌍을 구비하고,
    적어도 하나의 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 상기 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있는 막분리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분리막 엘리먼트가 최종단에 접속되어 있는 막분리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    최종단에 접속된 상기 분리막 엘리먼트의 감김 지름보다 감김 지름이 큰 상기 분리막 엘리먼트를 포함하는 막분리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리막쌍의 유효 폭 W가 150∼400mm인 상기 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하는 막분리 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리막쌍의 유효 폭 W에 대한 상기 분리막쌍의 유효길이 L의 비 L/W가 2.5∼8.0인 상기 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하는 막분리 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과측 유로재의 횡단면적비가 0.30∼0.75인 상기 분리막 엘리먼트를 포함하는 막분리 시스템.
  7. 유공 집수관과,
    공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막의 상기 공급측의 면이 마주보도록 배치된 복수의 분리막쌍과,
    상기 분리막쌍의 공급측의 면 사이에 설치되는 공급측 유로재와,
    상기 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치되는 투과측 유로재를 구비하고,
    상기 유공 집수관의 주위에 상기 분리막쌍, 상기 공급측 유로재 및 상기 투과측 유로재가 권회된, 복수의 분리막 엘리먼트가 직렬로 접속된 엘리먼트 유닛 A를 갖고,
    상기 엘리먼트 유닛 A는 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 상기 분리막쌍은 상기 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고,
    상기 제 2 분리막 엘리먼트는 상기 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 상기 분리막쌍을 구비하고,
    적어도 하나의 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 상기 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있는 막분리 시스템에 있어서,
    상기 막분리 시스템의 필요 투과수량에 따라서, 상기 막분리 시스템을 구성하는 분리막 엘리먼트의 일부의 분리를 정지하는 막분리 시스템의 운전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 분리막 엘리먼트가 상기 엘리먼트 유닛 A의 최종단에 접속되어 있고, 또한 최종단의 상기 제 2 분리막 엘리먼트의 운전을 정지하지 않는 막분리 시스템의 운전 방법.
  9. 유공 집수관과,
    공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 분리막의 상기 공급측의 면이 마주보도록 배치된 복수의 분리막쌍과,
    상기 분리막쌍의 공급측의 면 사이에 설치되는 공급측 유로재와,
    상기 분리막쌍의 투과측의 면 사이에 설치되는 투과측 유로재를 구비하고,
    상기 유공 집수관의 주위에 상기 분리막쌍, 상기 공급측 유로재 및 상기 투과측 유로재가 권회된, 복수의 분리막 엘리먼트 E1이 배치된 분리막 엘리먼트 유닛을 구비하는 막분리 시스템의 운전 방법으로서,
    상기 복수의 분리막 엘리먼트 E1은 공급수를 투과수와 농축수로 분리 배출하는 상태 S1과, 공급수의 전량을 농축수로서 배출하는 상태 S2로 스위칭 가능하고, 또한
    상기 복수의 분리막 엘리먼트 E1은 제 1 분리막 엘리먼트 및 제 2 분리막 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제 1 분리막 엘리먼트가 구비하는 상기 분리막쌍은 상기 유공 집수관의 길이 방향에 있어서의 양 단부에 원수 공급부 및 농축수 배출부를 각각 갖고,
    상기 제 2 분리막 엘리먼트는 상기 유공 집수관의 길이 방향에 대하여 수직방향에 있어서의 단부에 원수 공급부 또는 농축수 배출부를 갖는 상기 분리막쌍을 구비하고,
    적어도 하나의 상기 제 1 분리막 엘리먼트가 상기 제 2 분리막 엘리먼트보다 전단에 접속되어 있고,
    상기 분리막 엘리먼트 유닛에 공급되는 원수에 있어서의 물질 X의 농도가 역치 A 이상인 경우에 있어서의 상기 상태 S2의 분리막 엘리먼트 E1의 수인 N1과,
    상기 원수에 있어서의 상기 물질 X의 농도가 상기 역치 A 미만인 경우에 있어서의 상기 상태 S2의 분리막 엘리먼트의 수인 N2와,
    분리막 엘리먼트의 총수인 N3이,
    N1<N2<N3
    의 관계를 충족하는 막분리 시스템의 운전 방법.
KR1020207020437A 2018-01-25 2018-12-25 막분리 시스템 및 막분리 시스템의 운전 방법 KR20200110331A (ko)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102342446B1 (ko) * 2018-10-18 2021-12-22 주식회사 엘지화학 분리막 엘리먼트의 결함 검출 방법 및 분리막 엘리먼트 결함 검출 장치
CN110496535B (zh) * 2019-09-17 2024-04-02 广东领尚净水科技有限公司 滤材安装座及应用其的过滤组件与滤芯结构
JP7347127B2 (ja) * 2019-10-31 2023-09-20 東レ株式会社 淡水の製造方法
WO2021193785A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 東レ株式会社 分離膜エレメントおよび分離膜モジュール
US20240009627A1 (en) * 2020-11-18 2024-01-11 Zhejiang Qinyuan Water Treatment S.T. Co., Ltd. A membrane filter unit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3963304B2 (ja) 2001-04-12 2007-08-22 東レ株式会社 逆浸透分離方法
JP2011189302A (ja) 2010-03-16 2011-09-29 Miura Co Ltd 純水製造システム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS525431B2 (ko) * 1973-05-14 1977-02-14
JPS5854424A (ja) 1981-09-28 1983-03-31 Fujitsu Ltd 端末装置のプログラム・ロ−デイング方式
JPS61161104A (ja) 1985-01-09 1986-07-21 Toray Ind Inc 液体分離装置
JP4270644B2 (ja) 1999-01-22 2009-06-03 日東電工株式会社 スパイラル型膜エレメントおよびスパイラル型膜モジュールの運転方法および洗浄方法
US6432310B1 (en) 1999-01-22 2002-08-13 Nitto Denko Corporation Methods of running and washing spiral wound membrane module
US6533937B1 (en) 1999-01-22 2003-03-18 Nitto Denko Corporation Methods of running and washing spiral wound membrane modules
JP2001137672A (ja) 1999-11-18 2001-05-22 Toray Ind Inc 逆浸透処理装置および造水方法
US6402958B1 (en) 2000-08-17 2002-06-11 Uop Llc Chromatography column loading method
JP5597122B2 (ja) 2010-12-20 2014-10-01 株式会社日立製作所 逆浸透処理装置
WO2012091027A1 (ja) 2010-12-28 2012-07-05 東レ株式会社 分離膜エレメント
JP6056479B2 (ja) 2011-12-02 2017-01-11 東レ株式会社 分離膜エレメントおよび分離膜エレメントの製造方法
WO2013183553A1 (ja) 2012-06-04 2013-12-12 東レ株式会社 分離膜ユニットおよびこれを用いた造水方法
JP2015009174A (ja) 2013-06-27 2015-01-19 株式会社日立製作所 水処理システムおよび水処理システムの水処理方法
JP2017113652A (ja) * 2015-12-21 2017-06-29 株式会社日立製作所 逆浸透処理システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3963304B2 (ja) 2001-04-12 2007-08-22 東レ株式会社 逆浸透分離方法
JP2011189302A (ja) 2010-03-16 2011-09-29 Miura Co Ltd 純水製造システム

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