JP2002191945A

JP2002191945A - 膜分離装置とその洗浄方法

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Publication number: JP2002191945A
Application number: JP2000395279A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Okada; 知久岡田; Takashi Imaoka; 孝今岡; Toshi Otsuki; 利大月; Takeshi Endo; 岳遠藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】薬液や凝集剤を用いることなく、濾過面を容
易かつ効果的に洗浄することができ、これにより濾過性
能を長時間安定して維持することができる膜分離装置と
その洗浄方法を提供する。【解決手段】濾過膜層１２ａが外表面に形成されかつ
中心孔１２ｂを有する円板状のセラミック膜フィルタ１
２と、セラミック膜フィルタを互いに間隔を隔てて同心
に連結しかつ各中心孔を水密に連通する中空軸部材１４
と、セラミック膜フィルタの外表面に被処理液を供給し
中空軸部材の中心孔から濾過液を抜き出す液供給排出装
置１６と、セラミック膜フィルタの外表面を洗浄するフ
ィルタ洗浄装置１８とを備える。セラミック膜フィルタ
を軸心を中心に回転させながら、ブラシ、ジェット洗
浄、超音波照射等で外表面を洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック膜を用
いた膜分離装置とその洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＦ（カートリッジ精密濾過膜）やＵＦ
（限外濾過膜）としてセラミック膜フィルタが、固液分
離のために広く用いられている。かかるセラミック膜フ
ィルタは、中空円筒形のセラミックパイプ、或いは複数
の中空円筒孔を有する棒状セラミックであり、薄い濾過
膜層（微細なセラミック粉体）が強固な支持体（粗いセ
ラミック粉体）で支持されたものである。濾過膜層は、
通常、中空円筒形の内表面に形成されており、内部に固
形分を含む被処理液が圧送され、固形分を分離・除去し
た濾過液が微細なセラミック粉体の隙間から外部に透過
するようになっている。なお、濾過膜層は内表面に限ら
れず、セラミックパイプの外表面に形成され、外部から
内側に被処理液を透過させる場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したセラミック膜
を用いた従来の膜分離装置は、固形分の分離・除去を継
続すると分離された固形分が濾過膜層の表面に堆積し、
徐々に濾過性能が低下する問題点がある。

【０００４】そのため、従来は、（１）濾過運転中に濾
液や圧縮空気による「逆洗」により、濾過性能の低下を
防止したり、（２）濾過運転終了後に「薬液洗浄」によ
り濾過性能の回復を図る手段が実施されていた（例え
ば、特開平７−１２４４４８号）。更に、（３）濾過の
前処理として原液（被処理液）に硫酸バンド、ＰＡＣ
（ポリ塩化アルミ）等の凝集剤を添加し、濾過速度の著
しい低下および膜の目詰まりを防止する場合もあった。

【０００５】しかし、従来のセラミック膜フィルタは、
上述したように、通常、濾過膜層は中空円筒形の内表面
に形成されているため、濾過面が内側にあり、濾過面の
洗浄が行いにくい問題があった。また、セラミックパイ
プの外表面が濾過膜層の場合でも、濾過面積を大きくす
るためにはセラミックパイプを密に配置する必要があ
り、同様に濾過面の洗浄が困難であった。

【０００６】更に、「逆洗」による濾過性能の回復は、
徐々に効果が低下するため、短時間しか効果がない。ま
た、「薬液洗浄」や「凝集剤」の添加の場合、洗浄に用
いた薬液の後処理、系内残留薬液の除去等が必要になる
ばかりか、洗浄後の系内への薬液や凝集剤成分の残留の
おそれがある。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、薬液
や凝集剤を用いることなく、濾過面を容易かつ効果的に
洗浄することができ、これにより濾過性能を長時間安定
して維持することができる膜分離装置とその洗浄方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、濾過膜
層（１２ａ）が外表面に形成されかつ中心孔（１２ｂ）
を有する円板状の複数のセラミック膜フィルタ（１２）
と、該複数のセラミック膜フィルタを互いに間隔を隔て
て同心に連結しかつ各中心孔を水密に連通する中空軸部
材（１４）と、複数のセラミック膜フィルタの外表面に
被処理液を供給しかつ中空軸部材の中心孔から濾過液を
抜き出す液供給出す装置（１６）と、セラミック膜フィ
ルタの外表面を洗浄するフィルタ洗浄装置（１８）と、
を備えたことを特徴とする膜分離装置が提供される。

【０００９】また、本発明によれば、（Ａ）濾過膜層
（１２ａ）が外表面に形成されかつ中心孔（１２ｂ）を
有する円板状の複数のセラミック膜フィルタ（１２）
を、互いに間隔を隔てて同心に連結しかつ各中心孔を水
密に連通し、（Ｂ）前記複数のセラミック膜フィルタの
外表面に被処理液を供給しかつ中空軸部材の中心孔から
濾過液を抜き出し、（Ｃ）同時に、継続的に又は断続的
にセラミック膜フィルタの外表面を洗浄する、ことを特
徴とする膜分離装置の洗浄方法が提供される。

【００１０】上記本発明の装置及び方法によれば、液供
給排出装置（１６）により、複数のセラミック膜フィル
タの外表面に被処理液を供給し、その外表面に形成され
た濾過膜層（１２ａ）で固液分離し、セラミック膜フィ
ルタの中心孔（１２ｂ）から中空軸部材（１４）の中心
孔を介してから濾過液を分離して取り出すことができ
る。また、セラミック膜フィルタ（１２）が中心孔（１
２ｂ）を有する円板状であり、かつ濾過膜層（１２ａ）
が外表面に形成されているので、従来の中空円筒形の内
表面やパイプの外表面の場合に比べて、濾過面積を大き
くした場合でも、外部からアクセスしやすく、フィルタ
洗浄装置（１８）により濾過と同時に、継続的に又は断
続的にセラミック膜フィルタの外表面を洗浄することが
できる。

【００１１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
フィルタ洗浄装置（１８）は、濾過膜層（１２ａ）の表
面の堆積物を機械的に掻取るブラシ装置、濾過膜層表面
に洗浄液を吹き付けるジェット洗浄装置、濾過膜層表面
に超音波を照射する超音波洗浄装置、スチーム洗浄装
置、オゾン供給装置、バブリング洗浄装置、フィルター
振動装置、のいずれか又はこれらの組合せである。

【００１２】また、前記複数のセラミック膜フィルタ
（１２）を中空軸部材（１４）の軸心を中心に回転駆動
するフィルタ回転装置（２０）を備える。

【００１３】更に、複数のセラミック膜フィルタをその
軸心を中心に回転させながら、各セラミック膜フィルタ
の外表面の機械的掻取り、洗浄液のジェット吹き付け、
超音波照射、スチーム洗浄、オゾン供給、バブリング洗
浄、フィルター振動のいずれか又はこれらの組合せでセ
ラミック膜フィルタの外表面を洗浄する。

【００１４】上記好ましい実施形態によれば、ジェット
洗浄により、濾過面の汚れを除去し、膜の目詰まりの回
復を行って、薬液洗浄なしに濾過性能を長時間安定して
維持することができる。また、運転時の濾過面への超音
波照射を継続的あるいは断続的に行うことによっても、
濾過速度の初期値を向上し、経時的性能低下を抑制する
ことができる。更に、運転中あるいは運転停止時に満液
状態で膜フィルタを回転させことで、濾過面に剪断力を
与えて濾過面の汚れを除去し、濾過性能の維持・回復を
効果的に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施形態に
ついて図面を参照して説明する。なお、各図において共
通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略
する。

【００１６】図１は、本発明の膜分離装置の全体構成図
である。また、図２は、本発明の膜分離装置に用いるセ
ラミック膜フィルタの模式図であり、（Ａ）は使用状態
の斜視図、（Ｂ）は部分断面図である。

【００１７】図１に示すように、本発明の膜分離装置１
０は、円板状の複数のセラミック膜フィルタ１２、中空
軸部材１４、液供給排出装置１６及びフィルタ洗浄装置
１８を備える。また、図２（Ａ）に示すように、セラミ
ック膜フィルタ１２は、中心孔１２ｂを有する円板状の
ディスクであり、濾過膜層１２ａが外表面に形成されて
いる。更に図２（Ｂ）に示すように、濾過膜層１２ａ
は、微細なセラミック粉体からなり、その内側の粗く強
固な支持体１２ｃ（粗いセラミック粉体）で支持されて
いる。この構成により、固形分を含む被処理液１を濾過
膜層１２ａで濾過し、固形分３を外表面に残して濾過液
２が微細なセラミック粉体の隙間から内部に透過し、中
心孔１２ｂに抜けるようになっている。

【００１８】図１において、中空軸部材１４は、複数
（この図で４枚）のセラミック膜フィルタ１２を互いに
間隔を隔てて同心に連結し、かつ各中心孔を水密に連通
している。この中空軸部材１４は、例えば、フィルタ１
２の間に挟持されるスペーサ管１４ａ、フィルタの内縁
部とスペーサ管を水密にシールするガスケット（図示せ
ず）、スペーサ管の内側を通り全体を軸方向に締め上げ
る固定ロッド（図示せず）、等で構成する。

【００１９】液供給排出装置１６は、複数のセラミック
膜フィルタ１２の外表面に被処理液を供給し、かつ中空
軸部材１４の中心孔１４ｂから濾過液２を外部に抜き出
す。この液供給排出装置１６は、例えばセラミック膜フ
ィルタ１２及び中空軸部材１４を水密に囲みこれらを浸
漬する処理液槽１６ａ、処理液槽１６ａ内に被処理液１
を供給する供給ポンプ（図示せず）、及び／又は中空軸
部材１４の中心孔から濾過液２を外部に抜き出す排出ポ
ンプ（図示せず）、等で構成する。処理液槽１６ａは加
圧容器であり、セラミック膜フィルタ１２のまわりに満
たされた被処理液１を必要な圧力に加圧できるのがよ
い。

【００２０】フィルタ洗浄装置１８は、使用状態のセラ
ミック膜フィルタ１２の外表面を洗浄する。このフィル
タ洗浄装置１８は、この例では、濾過膜層１２ａの表面
の堆積物を機械的に掻取るブラシ装置１８ａ、濾過膜層
表面に洗浄液を吹き付けるジェット洗浄装置１８ｂ、濾
過膜層表に超音波を照射する超音波洗浄装置１８ｃ、及
び、セラミック膜フィルタ１２に振動を付加するフィル
ター振動装置１８ｄを備える。更に、その他にフィルタ
洗浄装置１８として、水蒸気を濾過膜層表面に吹き付け
るスチーム洗浄装置、被処理液中にオゾンを供給するオ
ゾン供給装置、被処理液中に気泡を供給するバブリング
洗浄装置、等を用いてもよい。なお、フィルタ洗浄装置
１８は、これらのいずれか又はこれらの組合せであるの
がよい。

【００２１】本発明の膜分離装置１０は、更に、複数の
セラミック膜フィルタ１２を中空軸部材１４の軸心を中
心に回転駆動するフィルタ回転装置２０を備える。この
フィルタ回転装置２０は、例えば、中空軸部材１４を軸
心を中心に回転可能に支持する軸受（図示せず）、中空
軸部材１４を回転駆動する回転駆動装置（図示せず）で
構成する。

【００２２】上述した膜分離装置１０を用いて本発明の
洗浄方法は、以下のステップからなる。（Ａ）前述の円板状の複数のセラミック膜フィルタ１２
を、互いに間隔を隔てて同心に連結し、かつ各中心孔１
２ｂを水密に連通する。（Ｂ）複数のセラミック膜フィルタ１２の外表面に被処
理液１を供給し、かつ中空軸部材１４の中心孔１４ｂか
ら濾過液２を外部に抜き出す。（Ｃ）これと同時に、継続的に又は断続的にセラミック
膜フィルタ１２の外表面を洗浄する。

【００２３】また、この洗浄は、複数のセラミック膜フ
ィルタ１２をその軸心を中心に回転させながら、各セラ
ミック膜フィルタ１２の外表面の機械的掻取り、洗浄液
のジェット吹き付け、超音波照射、スチーム洗浄、オゾ
ン供給、バブリング洗浄、フィルター振動のいずれか又
はこれらの組合せで行う。

【００２４】上述した本発明の装置及び方法によれば、
液供給排出装置１６により、複数のセラミック膜フィル
タ１２の外表面に被処理液１を供給し、その外表面に形
成された濾過膜層１２ａで固液分離し、セラミック膜フ
ィルタ１２の中心孔１２ｂから中空軸部材１４の中心孔
１４ｂを介してから濾過液２を分離して取り出すことが
できる。また、セラミック膜フィルタ１２が中心孔１２
ｂを有する円板状であり、かつ濾過膜層１２ａが外表面
に形成されているので、従来の中空円筒形の内表面やパ
イプの外表面の場合に比べて、濾過面積を大きくした場
合でも、外部からアクセスしやすく、種々のフィルタ洗
浄装置１８を効果的に適用することができ、これにより
濾過と同時に、継続的に又は断続的にセラミック膜フィ
ルタの外表面を洗浄することができる。

【００２５】図３は、本発明の実施例を示す模式図であ
る。以下、この図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図３（Ａ）は、工業用水を濾過し、濾過圧約０．２
ＭＰａで濾過性能が初期値の約８００〜９００Ｌ／ｍ²
Ｈｒから約５３０Ｌ／ｍ²Ｈｒまで低下した状態を示し
ている。この状態では、図に示すように濾過膜層１２ａ
の表面に水垢等の固形分がびっしりと付着していた。

【００２６】図３（Ｂ）は、（Ａ）のセラミック膜フィ
ルタ１２の一部に超音波を短時間照射したものである。
超音波照射により、その照射部分の固形分がほとんど完
全に除去できることが確認された。また、この超音波照
射を全面に実施することにより、濾過性能は約８３０Ｌ
／ｍ²Ｈｒまで回復し、初期値に匹敵する性能となっ
た。

【００２７】図３（Ｃ）は、約３７０Ｌ／ｍ²Ｈｒまで
低下したセラミック膜フィルタ１２の一部をジェット洗
浄したものである。この結果、同様に照射部分の固形分
をほとんど完全に除去でき、濾過性能は約６４０Ｌ／ｍ
²Ｈｒまで回復した。

【００２８】更に、約４００Ｌ／ｍ²Ｈｒまで低下した
セラミック膜フィルタ１２の表面をブラシ装置で掻き取
った結果、同様に濾過性能を約６３０Ｌ／ｍ²Ｈｒまで
回復した。

【００２９】従って、これらの実施例から、超音波照
射、ジェット洗浄、ブラシ装置により、濾過面を容易か
つ効果的に洗浄することができることが確認された。ま
た、スチーム洗浄装置、オゾン供給装置、バブリング洗
浄装置、フィルター振動装置も、単独又は併用により、
同様の効果を予測することができる。

【００３０】なお本発明は以上述べた実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更が可能である。

【００３１】

【発明の効果】上述したように、本発明の膜分離装置と
その洗浄方法は、薬液や凝集剤を用いることなく、濾過
面を容易かつ効果的に洗浄することができ、これにより
濾過性能を長時間安定して維持することができる、等の
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜分離装置の全体構成図である。

【図２】本発明のセラミック膜フィルタの模式図であ
る。

【図３】本発明の実施例を示す模式図である。

【符号の説明】

１被処理液、２濾過液、３汚れ（固形分）、１０
膜分離装置、１２セラミック膜フィルタ、１２ａ
濾過膜層、１２ｂ中心孔、１２ｃ支持体、１４中
空軸部材、１４ａスペーサ管、１６液供給排出装
置、１８フィルタ洗浄装置、１８ａブラシ装置、１
８ｂジェット洗浄装置、１８ｃ超音波洗浄装置、１
８ｄフィルター振動装置、２０フィルタ回転装置、

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 63/16 Ｂ０１Ｄ 63/16 65/04 65/04 65/06 65/06 71/02 71/02 (72)発明者大月利神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社機械・プラント開発センター内 (72)発明者遠藤岳神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社機械・プラント開発センター内Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA54 KC19 KD21 MA03 MC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過膜層（１２ａ）が外表面に形成され
かつ中心孔（１２ｂ）を有する円板状の複数のセラミッ
ク膜フィルタ（１２）と、該複数のセラミック膜フィル
タを互いに間隔を隔てて同心に連結しかつ各中心孔を水
密に連通する中空軸部材（１４）と、複数のセラミック
膜フィルタの外表面に被処理液を供給しかつ中空軸部材
の中心孔から濾過液を抜き出す液供給排出装置（１６）
と、セラミック膜フィルタの外表面を洗浄するフィルタ
洗浄装置（１８）と、を備えたことを特徴とする膜分離
装置。
【請求項２】前記フィルタ洗浄装置（１８）は、濾過
膜層（１２ａ）の表面の堆積物を機械的に掻取るブラシ
装置、濾過膜層表面に洗浄液を吹き付けるジェット洗浄
装置、濾過膜層表面に超音波を照射する超音波洗浄装
置、スチーム洗浄装置、オゾン供給装置、バブリング洗
浄装置、フィルター振動装置、のいずれか又はこれらの
組合せである、ことを特徴とする請求項１に記載の膜分
離装置。
【請求項３】前記複数のセラミック膜フィルタ（１
２）を中空軸部材（１４）の軸心を中心に回転駆動する
フィルタ回転装置（２０）を備える、ことを特徴とする
請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項４】（Ａ）濾過膜層（１２ａ）が外表面に形
成されかつ中心孔（１２ｂ）を有する円板状の複数のセ
ラミック膜フィルタ（１２）を、互いに間隔を隔てて同
心に連結しかつ各中心孔を水密に連通し、（Ｂ）前記複
数のセラミック膜フィルタの外表面に被処理液を供給し
かつ中空軸部材の中心孔から濾過液を抜き出し、（Ｃ）
同時に、継続的に又は断続的にセラミック膜フィルタの
外表面を洗浄する、ことを特徴とする膜分離装置の洗浄
方法。
【請求項５】複数のセラミック膜フィルタをその軸心
を中心に回転させながら、各セラミック膜フィルタの外
表面の機械的掻取り、洗浄液のジェット吹き付け、超音
波照射、スチーム洗浄、オゾン供給、バブリング洗浄、
フィルター振動のいずれか又はこれらの組合せでセラミ
ック膜フィルタの外表面を洗浄する、ことを特徴とする
請求項４に記載の膜分離装置の洗浄方法。