JP2004081942A

JP2004081942A - セラミック膜モジュールを用いた濾過方法

Info

Publication number: JP2004081942A
Application number: JP2002244420A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Narukami; 鳴上　善久; Motofumi Tajima; 田島　基史; Takeshi Yoshizaki; 吉崎　健; Tsunehisa Tanaka; 田中　恒久
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】コロイド状物質がセラミック製の膜チューブの細孔に詰まるのを防止でき、さらに、膜チューブの外周面に付着したコロイド状物質を逆洗によって容易に除去することができるセラミック膜モジュールを用いた濾過方法を提供する。
【解決手段】ケーシング１１内に、被処理水を濾過する多数の細孔を有した直管状のセラミック製の膜チューブ１３が複数設けられ、ケーシング１１内に供給される被処理水に粉末状の濾過助剤を添加して、被処理水中のコロイド状物質を濾過助剤に付着させた状態で、被処理水を各膜チューブ１３で全量濾過し、濾過助剤の主要粒径を膜チューブの細孔の主要孔径よりも大きく設定している。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内に、被処理流体を濾過する直管状のセラミック製の膜チューブが設けられたセラミック膜モジュールを用いた濾過方法に関するものであり、上水（浄水），下水，用水，廃水等の各処理技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜モジュールとしては、例えば、図６に示すように、複数本のチューブ状に形成された多孔質のセラミック膜４１が、一対のヘッダ４２，４３で支持されて、互いに間隔をおいて平行に配列されたものがある。一方のヘッダ４２には吸引室４４が形成されるとともに、吸引室４４を外部と連通させるための吸引口４５が設けられている。また、上記一方のヘッダ４２に支持されるセラミック膜４１の一端部は上記吸引室４４の内部に開口し、セラミック膜４１の他端部は他方のヘッダ４３に突き当てられている。
【０００３】
これによると、吸引口４５を通じて各セラミック膜４１の内部に吸引圧を作用させることにより、被処理水は、セラミック膜４１の外側から内側へ透過して濾過され、濾過処理水として吸引室４４を経て吸引口４５から排出される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２３５１６３号公報（第２頁、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、図７に示すように、被処理水中にコロイド状物質４６が存在する場合、このコロイド状物質４６がセラミック膜４１の外周面に付着して緻密な付着層４７を形成した。これにより、上記コロイド状物質４６がセラミック膜４１の細孔内に侵入して細孔内に詰まって、膜閉塞を起こしてしまい、濾過を長時間継続して行うことができないといった問題があった。
【０００６】
また、セラミック膜４１の内側から外側へ濾過水を逆流させて上記セラミック膜４１を逆洗しても、上記セラミック膜４１の細孔内に詰まったコロイド状物質４６を除去することは困難であった。
【０００７】
本発明は、コロイド状物質がセラミック製の膜チューブの細孔に詰まってしまうのを防止でき、さらに、膜チューブの表面に付着したコロイド状物質を逆洗によって容易に除去することが可能となるセラミック膜モジュールを用いた濾過方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明は、ケーシング内に、被処理流体を濾過する多数の細孔を有した直管状のセラミック製の膜チューブが設けられたセラミック膜モジュールを用いた濾過方法であって、
上記ケーシング内に供給される被処理流体に粉末状の濾過助剤を添加して、被処理流体中のコロイド状物質を上記濾過助剤に付着させた状態で、被処理流体を上記膜チューブで全量濾過し、上記濾過助剤の主要粒径を上記膜チューブの細孔の主要孔径よりも大きく設定するものである。
【０００９】
これによると、被処理流体中のコロイド状物質は、濾過助剤のゼータ電位や吸着作用によって、濾過助剤に付着する。被処理流体が膜チューブの細孔を透過して全量濾過される際、上記コロイド状物質を付着した濾過助剤が膜チューブの表面に付着して、濾過助剤の付着層が形成される。この場合、濾過助剤の主要粒径は膜チューブの細孔の主要孔径よりも大きいため、濾過助剤および濾過助剤に付着したコロイド状物質が膜チューブの細孔内に侵入するのを防止することができ、これにより、膜閉塞を防止することができる。
【００１０】
また、上記濾過助剤の付着層は粗い層であり膜チューブの表面に弱く付着しているため、膜チューブを逆洗することによって、容易に上記濾過助剤の付着層が膜チューブの表面から剥離除去される。これにより、上記濾過助剤に付着したコロイド状物質も濾過助剤と共に膜チューブの表面から容易に剥離除去される。
【００１１】
また、本第２発明は、濾過助剤として、砂、シルト、珪藻土、活性炭、アンスラサイト、ゼオライト、イオン交換樹脂の少なくともいずれか１つを用いるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
先ず、図１〜図４において、セラミック膜モジュール１０の構成を説明する。
【００１３】
すなわち、上記膜モジュール１０のケーシング１１は種々の形状を採用できるが本実施の形態では、一例として直管円筒状のものを挙げている。上記ケーシング１１は両端が膜エレメント装入口１１ａとして開口し、膜エレメント装入口１１ａの外周縁にフランジ１２を有している。ケーシング１１は、内部に充填する複数（２個）の膜エレメント２４を両側の膜エレメント装入口１１ａの各々から装入しており、両側の膜エレメント２４の間に形成する給水空間１１ｂに対応する位置に被処理水を供給する原水供給口１４を有し、両側に濃縮水排出口１５を有している。
【００１４】
上記膜エレメント２４は、被処理水を濾過する複数の膜チューブ１３と、集束プレート１６とで構成されている。上記各膜チューブ１３は、セラミック製で先端を閉塞した細い直管状をなし、多数の細孔（図示省略）を有した多孔質の膜形成材のみで管壁を成形してなり、管外径Ａ＝１〜６ｍｍφ、管壁肉厚Ｂ＝０．１〜０．８ｍｍの形状をなすものである。
【００１５】
これら膜チューブ１３は、所定間隔で平行に配置するとともに基端を上記集束プレート１６に形成した貫通孔に装入して配置し、各膜チューブ１３の基端間に充填する接着材層１７によって集束プレート１６に水密に集束固定している。
【００１６】
上記膜エレメント２４は各膜エレメント装入口１１ａからケーシング１１の内部に充填され、集束プレート１６はシール材１８を介してフランジ１２に水密に配置される。各膜チューブ１３の基端開口１３ａを覆って配置される集水部１９は、濾過水排出口２０を有しており、シール材２１を介して集束プレート１６に水密に配置されており、固定ボルト２２でフランジ１２、集束プレート１６、集水部１９が一体に締め付けられて固定されている。
【００１７】
次に、上記セラミック膜モジュール１０を用いた濾過方法を説明する。
通常運転時、被処理水（被処理流体）は、所定の圧力に加圧された状態で、原水供給口１４からケーシング１１内の給水空間１１ｂに流入し、各膜チューブ１３の細孔を通って膜チューブ１３の外側から内側へ流れ込む際に濾過され、膜チューブ１３の細孔を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ１３の内部流路２３を通って基端開口１３ａから集水部１９内に流入し、濾過水排出口２０から外部へ排出される。この際、濃縮水排出口１５をバルブ等で閉じておくことにより、原水供給口１４から供給された被処理水は膜エレメント２４で全量濾過されて濾過水排出口２０から排出される。
【００１８】
上記通常運転時において、上記原水供給口１４からケーシング１１内に供給される被処理水に粉末状の濾過助剤２５を添加することにより、図５に示すように、被処理水中のコロイド状物質２６は、濾過助剤２５のゼータ電位や吸着作用によって、上記濾過助剤２５に付着する。
【００１９】
そして、図５に示すように、被処理水が各膜チューブ１３の細孔を透過して全量濾過される際、上記コロイド状物質２６を付着した濾過助剤２５が膜チューブ１３の外周面（表面）に付着して、濾過助剤２５の付着層２７が形成される。この際、上記濾過助剤２５の主要粒径を膜チューブ１３の細孔の主要孔径よりも大きく設定しておくことにより、濾過助剤２５および濾過助剤２５に付着したコロイド状物質２６が膜チューブ１３の細孔内に侵入するのを防止することができ、これにより、膜閉塞を防止することができる。
【００２０】
尚、上記膜チューブ１３の細孔の主要孔径は０．０５〜１μｍの範囲であるのに対し、上記濾過助剤２５の主要粒径は０．５〜２０μｍの範囲に設定されている。
【００２１】
また、上記コロイド状物質２６が付着した濾過助剤２５からなる付着層２７は、従来のようなコロイド状物質４６（図７参照）のみからなる付着層４７（図７参照）よりも粗いため、上記濾過助剤２５間に流路が確保され、通水性が保たれる。これにより、従来に比べて濾過性能の低下を食い止めることができる。
【００２２】
さらに、上記濾過助剤２５からなる付着層２７は膜チューブ１３の外周面に弱く付着しているため、各膜チューブ１３を逆洗することによって、容易に上記濾過助剤２５の付着層２７が膜チューブ１３の外周面から剥離除去される。これにより、上記濾過助剤２５に付着したコロイド状物質２６も濾過助剤２５と共に膜チューブ１３の外周面から容易に剥離除去される。
【００２３】
尚、上記各膜チューブ１３の逆洗は、濾過処理水（又は逆洗水）を濾過水排出口２０からケーシング１１内に供給するとともに原水供給口１４から排出することによって行われる。すなわち、逆洗運転時、濾過水排出口２０から供給された濾過処理水は、膜チューブ１３の基端開口１３ａを通り、膜チューブ１３の細孔を通って膜チューブ１３の内側から外側へ逆流することにより膜チューブ１３を逆洗し、その後、原水供給口１４から排出される。
【００２４】
尚、上記濾過助剤２５としては、砂、シルト、珪藻土、活性炭、アンスラサイト、ゼオライト、イオン交換樹脂の少なくともいずれか１つが用いられる。また、これらの種類の濾過助剤２５のうち、吸着作用が大きいものほど、濾過助剤として適している。但し、被処理水の水質（コロイド状物質２６の中身等）によって、適している濾過助剤２５の種類は変わるため、被処理水の水質に応じて最適な濾過助剤２５を選択している。
【００２５】
上記実施の形態では、被処理流体の一例として水を挙げたが、水以外の液体であってもよい。
上記実施の形態では、通常運転時、被処理水を膜チューブ１３の外側から内側へ透過させて濾過を行っているが、膜チューブ１３の内側から外側へ透過させて濾過を行ってもよい。
【００２６】
上記実施の形態では、濾過助剤２５として、砂、シルト、珪藻土、活性炭、アンスラサイト、ゼオライト、イオン交換樹脂のいずれか１種類のみを用いてもよく、或いは、複数種類を混合して用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、濾過助剤の主要粒径は膜チューブの細孔の主要孔径よりも大きいため、濾過助剤および濾過助剤に付着したコロイド状物質が膜チューブの細孔内に侵入するのを防止することができ、これにより、膜閉塞を防止することができる。
【００２８】
また、濾過助剤の付着層は粗い層であり膜チューブの表面に弱く付着しているため、膜チューブを逆洗することによって、容易に上記濾過助剤の付着層が膜チューブの表面から剥離除去される。これにより、上記濾過助剤に付着したコロイド状物質も濾過助剤と共に膜チューブの表面から容易に剥離除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるセラミック膜モジュールの一部切欠き斜視図である。
【図２】同、セラミック膜モジュールの断面図である。
【図３】同、セラミック膜モジュールの膜エレメントの集束プレート側の断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】同、セラミック膜モジュールを用いた濾過時の膜チューブの断面図である。
【図６】従来の膜モジュールの断面図である。
【図７】同、膜モジュールを用いた濾過時のセラミック膜の断面図である。
【符号の説明】
１０　　セラミック膜モジュール
１１　　ケーシング
１３　　膜チューブ
２５　　濾過助剤
２６　　コロイド状物質

Claims

ケーシング内に、被処理流体を濾過する多数の細孔を有した直管状のセラミック製の膜チューブが設けられたセラミック膜モジュールを用いた濾過方法であって、
上記ケーシング内に供給される被処理流体に粉末状の濾過助剤を添加して、被処理流体中のコロイド状物質を上記濾過助剤に付着させた状態で、被処理流体を上記膜チューブで全量濾過し、上記濾過助剤の主要粒径を上記膜チューブの細孔の主要孔径よりも大きく設定することを特徴とするセラミック膜モジュールを用いた濾過方法。
濾過助剤として、砂、シルト、珪藻土、活性炭、アンスラサイト、ゼオライト、イオン交換樹脂の少なくともいずれか１つを用いることを特徴とする請求項１記載のセラミック膜モジュールを用いた濾過方法。