中空纤维膜元件、中空纤维膜组件及正渗透水处理方法技术

一种两端开口型的中空纤维膜元件，其具备：在侧面具有多个孔的芯管、包含配置于芯管的周围的多个中空纤维膜的中空纤维膜组、以及将芯管及中空纤维膜组在它们的两端处进行固定的树脂壁，并且芯管及多个中空纤维膜的两端开口。中空纤维膜组包含第1中空纤维膜层和第2中空纤维膜层，所述第1中空纤维膜层由以包围芯管的周围的方式配置的多个第1中空纤维膜构成，所述第2中空纤维膜层由以包围第1中空纤维膜层的周围的方式配置的多个第2中空纤维膜构成，多个第1中空纤维膜的透过系数小于多个第2中空纤维膜的透过系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中空纤维膜元件、中空纤维膜组件及正渗透水处理方法
本专利技术涉及中空纤维膜元件、中空纤维膜组件及正渗透水处理方法。
技术介绍
已知用于利用正渗透现象从海水、河水或排水等处理对象液(原料溶液)中回收淡水的正渗透水处理。正渗透现象是指低浓度的原料溶液(FS：FeedSolution)中的水朝向更高浓度(高渗透压)的汲取溶液(DS：DrawSolution)而渗透膜并移动的现象。这样的使用了膜的水处理是以将使膜集合而成为一个构成要素的膜元件装填于压力容器中而成的膜组件的形式来使用，特别是中空纤维膜元件能够增大膜组件单位容积的膜面积，因此具有作为整体能够增大透水量、容积效率非常高这样的优点，且紧凑性优异。例如，如专利文献1(国际公开第2017/010270号)、专利文献2(日本特开2004-209418号公报)中公开的那样，已知具备在侧面具有多个孔的芯管和中空纤维膜组的两端开口型的中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组包含在所述芯管的周围交叉配置的多个中空纤维膜。对于这样的中空纤维膜组件而言，在用于正渗透水处理的情况下，如图3所示，采用从设置于芯管20的多个孔20a向中空纤维膜21的外侧3流动的液体的流向与在中空纤维膜21的中空部内的流向大致正交的、所谓交叉流动方式的结构。此处，在使用水垢成分等少的DS作为DS的情况下，通常与包含水垢成分等的FS相比，使DS在中空纤维膜21的中空部内流动时，不易产生水垢向中空纤维膜21的附着，因此，期望使DS在中空纤维膜21的中空部内流动，使FS在中空纤维膜21的外侧3流动。另一方面，例如在DS为高粘度的情况下，如果使DS在中空纤维膜21的中空部内流动，则DS的送液所需要的能量增加，或者中空纤维膜21的中空部内容易堵塞，因此，期望使DS在中空纤维膜21的外侧3流动。另外，在如PRO(正渗透发电)那样对DS施加压力的情况下，中空纤维膜对外压的耐性高于对内压的耐性，因此，期望使DS在中空纤维膜21的外侧3流动。在如后者那样DS(介由芯管20)在中空纤维膜21的外侧3流动、FS在中空纤维膜21的中空部内流动的情况下，FS中所含的水从中空纤维膜21的内侧朝向外侧透过(参照图8(b))。在该情况下，参照图2，随着远离芯管20(从图2(b)的A朝向B)，在中空纤维膜21的外侧3流动的DS被膜透过水稀释，因此，在芯管20附近(图2的I和III)，DS的浓度变得比其他位置(图2的II和IV)高。因此，在芯管20附近的中空纤维膜21的内部流动的FS特别地被浓缩，在其下游侧的部分(图2的III)，FS成为最被浓缩的状态(参照图5)。因此，在芯管20附近的最下游侧的部分(图2的III)，水垢(FS中所含的碳酸钙、碳酸镁等析出物)最容易附着于中空纤维膜。因此，在芯管20附近的最下游侧的部分(图2的III)，需要以不产生水垢的方式调整FS的流量。即，FS的流量越减少，FS的浓缩率越高，水垢越容易生成，这样就需要将FS的流量设定为在芯管20附近的最下游侧的部分不产生水垢那样的规定的流量以上。但是，如果FS的流量增加，则存在从FS中回收水的回收率降低这样的问题。如果回收率降低，则为了得到同样的水就需要大量的FS，因此，产生FS的前处理的成本上升、FS的送液所需要的能量上升这样的问题。需要说明的是，专利文献1中公开了使构成中空纤维膜元件的内侧的层的中空纤维膜的内径大于构成中空纤维膜元件的外侧的层的中空纤维膜的内径的情况。另外，专利文献2中公开了使构成中空纤维膜元件的内侧的层的中空纤维膜的透过速度比构成中空纤维膜元件的外侧的层的中空纤维膜的透过速度快的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2017/010270号专利文献2：日本特开2004-209418号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供在汲取溶液(DS)在中空纤维膜的外侧流动、原料溶液(FS)在中空纤维膜的中空部内流动的情况下，能够抑制水垢附着于中空纤维膜，并且提高从FS中回收水的回收率的中空纤维膜元件、中空纤维膜组件及正渗透水处理方法。用于解决课题的手段[1]一种中空纤维膜元件，其特征在于，是两端开口型的中空纤维膜元件，具备：芯管，其在侧面具有多个孔；中空纤维膜组，其包含配置于所述芯管的周围的多个中空纤维膜；以及树脂壁，其将所述芯管和所述中空纤维膜组在它们的两端处进行固定，并且，所述芯管和所述多个中空纤维膜的两端开口，所述中空纤维膜组包含第1中空纤维膜层和第2中空纤维膜层，所述第1中空纤维膜层由以包围所述芯管的周围的方式配置的多个第1中空纤维膜构成，所述第2中空纤维膜层由以包围所述第1中空纤维膜层的周围的方式配置的多个第2中空纤维膜构成，所述多个第1中空纤维膜的透过系数小于所述多个第2中空纤维膜的透过系数。[2]根据[1]所述的中空纤维膜元件，其中，所述多个第1中空纤维膜的透过系数相对于所述多个第2中空纤维膜的透过系数的减少率大于0％且为60％以下。[3]根据[1]或[2]所述的中空纤维膜元件，其中，所述中空纤维膜元件具有圆柱形状，所述第1中空纤维膜层的厚度相对于所述第1中空纤维膜层和所述第2中空纤维膜层的厚度的总和的比率大于0％且为30％以下。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的中空纤维膜元件，其中，所述多个中空纤维膜以相互交叉的方式呈螺旋状地卷绕在所述芯管的周围。[5]一种中空纤维膜组件，其具备：[1]～[4]中任一项所述的中空纤维膜元件；以及装填有至少1根该中空纤维膜元件的容器。[6]一种正渗透水处理方法，其是使用[5]所述的中空纤维膜组件的正渗透水处理方法，所述正渗透水处理方法包括正渗透工序，在所述正渗透工序中，使包含水和水以外的成分的处理对象水在所述多个中空纤维膜的中空部内流动，并且经由所述芯管使包含汲取溶质的汲取溶液在所述多个中空纤维膜的外侧流动，由此使所述处理对象水中所含的水经由所述多个中空纤维膜移动至所述汲取溶液侧。[7]根据[6]所述的正渗透处理方法，其中，所述汲取溶液的浓度为7质量％以上。专利技术的效果根据本专利技术，在汲取溶液(DS)在中空纤维膜的外侧流动、原料溶液(FS)在中空纤维膜的中空部内流动的情况下，使为了使水垢不易附着于中空纤维膜而需要的FS的最低流量减少。由此，能够提供能够抑制水垢附着于中空纤维膜，并且提高从FS中回收水的回收率的中空纤维膜元件、中空纤维膜组件及正渗透水处理方法。需要说明的是，可以认为通过减少最低FS流量，能够降低FS的前处理的设备投资(Capex)、运维费(Opex)等。附图说明图1是表示本专利技术的中空纤维膜元件的一个实施方式的截面示意图。图2是用于说明现有的中空纤维膜元件的课题的截面示意图。图3是表示本专利技术的中空纤维膜元件及中空纤维膜组件的一个实施方式的截面示意图。图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空纤维膜元件，其特征在于，是两端开口型的中空纤维膜元件，具备：/n芯管，其在侧面具有多个孔；/n中空纤维膜组，其包含配置于所述芯管的周围的多个中空纤维膜；以及/n树脂壁，其将所述芯管和所述中空纤维膜组在它们的两端处进行固定，/n并且，所述芯管和所述多个中空纤维膜的两端开口，/n所述中空纤维膜组包含第1中空纤维膜层和第2中空纤维膜层，所述第1中空纤维膜层由以包围所述芯管的周围的方式配置的多个第1中空纤维膜构成，所述第2中空纤维膜层由以包围所述第1中空纤维膜层的周围的方式配置的多个第2中空纤维膜构成，/n所述多个第1中空纤维膜的透过系数小于所述多个第2中空纤维膜的透过系数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181019 JP 2018-1975651.一种中空纤维膜元件，其特征在于，是两端开口型的中空纤维膜元件，具备：
芯管，其在侧面具有多个孔；
中空纤维膜组，其包含配置于所述芯管的周围的多个中空纤维膜；以及
树脂壁，其将所述芯管和所述中空纤维膜组在它们的两端处进行固定，
并且，所述芯管和所述多个中空纤维膜的两端开口，
所述中空纤维膜组包含第1中空纤维膜层和第2中空纤维膜层，所述第1中空纤维膜层由以包围所述芯管的周围的方式配置的多个第1中空纤维膜构成，所述第2中空纤维膜层由以包围所述第1中空纤维膜层的周围的方式配置的多个第2中空纤维膜构成，
所述多个第1中空纤维膜的透过系数小于所述多个第2中空纤维膜的透过系数。


2.根据权利要求1所述的中空纤维膜元件，其中，所述多个第1中空纤维膜的透过系数相对于所述多个第2中空纤维膜的透过系数的减少率大于0％且为60％以下。


3.根据权利要求1或2所述的中空纤维膜元件，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：中尾崇人，樱井秀彦，
申请(专利权)人：东洋纺株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP