JP2004516924A - ファイバー膜アレンジメント - Google Patents

Abstract

多孔質膜が浸漬される、複数成分の液体物質から透過物を取り出すように機能でき、少なくとも一端においてヘッダーに取り付けられた複数の膜を有するタイプの膜濾過システムにおいて多孔質膜間の固形分の汚れを減らす方法は、ヘッダーに隣接する１またはそれ以上の膜の一部分を機能不能にすることを含む。

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、膜濾過システムに関し、より詳しくは、多孔質中空糸膜を使用するそのようなシステムに関する。
【０００２】
メンブレン・バイオリアクター（ＭＢＲ）プロセスへの用途に関して本発明を説明するが、本発明は、そのような用途に限定されるものではなく、中空糸膜等を使用する他のプロセスにおいて等しく有用であり得ることが理解されよう。用語「多孔質」は、「透過性」膜をも含むことを意図している。
【０００３】
【従来の技術】
明細書における従来技術の説明は、そのような従来技術が当該分野において広く知られているか、あるいは共通の一般的な知識の一部を構成することを自認しているものとみなしてはならない。
【０００４】
メンブレン・バイオリアクターは、種々の廃水処理に使用されている。そのようなプロセスにおいて、濾過モジュールは、プロセスにおいて発生する混合液体の濃厚物と接触することになり、また、これを濾過する。それ故、濾過モジュールは、濾過する材料の濃厚性のために固形分の汚れが増加する可能性を有することが分かっている。
【０００５】
メンブレン・リアクターは、濾過モジュールにおいて、また、その周囲において通気（エアレーション）および／または混合液体の流れを典型的には使用し、ファイバーの周囲で流体を移動させる。これは固形分の汚れを減らす効果がある。固形分の汚れを最小限にするのは、モジュールにおいてファイバーの周囲で混合液体の流れに対するファイバーの動きである。
【０００６】
モジュール内で固形分の汚れが生じる場合、それは、モジュールの端部から一般的に始まる。一旦始まると、固形分の汚れは、モジュールの中央に向かって端部から成長し得、そして、モジュールの機能が不能になることがある。このことに影響を与える幾つかのメカニズムがある。その内の２つを以下に説明する。
【０００７】
第１のメカニズムは、モジュールの構造的特徴によってもたらされる。図１、図２ａおよび図２ｂの例において示すように、モジュール５の各端部において、ファイバー６は材料７によって保持されている。ファイバーはこの材料に注封され、ファイバーの動きが制限される。この領域では、ファイバー６の動きが無いか、あるいは制限されるので、流体の移動は少ない。図３に示すように、ファイバー６は、固形分８をゆるくゆすることができず、固形分はその間に捕捉されるようになり得る。そのようにして、固形分は捕捉されてプロセスが汚れ始める。この箇所に集まって捕捉された固形分は、まだ十分に柔らかく十分に水分を含んでいる。
【０００８】
固形分の汚れをもたらすように作用する第２のメカニズムは、濾過プロセス自体である。濾過プロセスは、ファイバー膜６を介して混合液体から液体を吸い出し、混合液体をより濃厚にする。効果的なガスのスクラビング（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）およびファイバーの動きによって、残留している固形分は絶えず混合され、バルクの混合液体内に戻って希釈され、メンブレン６の周囲の効果的な流体の移動により、膜表面から離れる。このような混合は、プロセスにエアレーションおよび／または混合液体の流れを組み込むことによって達成される。濾過の間、混合が起こらない場合、固形分は膜表面から除去されない。この場合、膜６に近い混合液体は、それから水が吸い取られるので、絶えず濃厚化することになる。膜／ファイバー６の周囲で脱水されたスラッジが生成し始め、他の同様の汚れたファイバーと一緒に、モジュール５に固形分の汚れをもたらすことになる。
【０００９】
このようにして、モジュール５の端部にて双方のメカニズムが生じる。制限された混合およびファイバーの動きが存在しか存在せず、それが、固形分の捕捉を促進し、また、濾過プロセスと組み合わされると、ファイバー６の間で捕捉された混合液体を脱水する。この場合、濃厚なスラッジがファイバー６の周囲で生成し、脱水スラッジによって一体に結合された状態で残留する。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は、上述の従来技術の欠点の１またはそれ以上を克服する、または少なくとも緩和する、あるいは有用な別法を世に提供することを目的とする。
【００１１】
第１の要旨に基づいて、本発明は、多孔質膜が浸漬される、複数成分の液体物質から透過物を取り出す（または回収する）ように機能（または操作）でき、少なくとも一端においてヘッダーに取り付けられた複数の膜を有するタイプの膜濾過システムにおいて多孔質膜間における固形分の汚れを減らす方法を提供し、その方法は、ヘッダーに隣接する、１またはそれ以上の膜の一部分を機能不能（または操作不可能）にすることを含む。
【００１２】
好ましくは、膜は、ヘッダーに隣接する膜の部分において膜のポアをシールする（または目止めもしくは封止する）ことによって機能不能にする。好ましくは、該多孔質膜は、中空糸膜である。更に好ましくは、中空糸は、対向して離れたヘッダーの間で延在する。好ましくは、機能不能にする膜の部分は、ヘッダーと膜との間の界面から所定の距離にわたって延在する。
【００１３】
本発明は、もう１つの要旨において、第１の要旨の方法に基づいて修正された濾過システムを含む。
【００１４】
添付図面を参照して、例によって、本発明の好ましい態様を説明する。
【００１５】
【好ましい態様の説明】
図４を参照すると、本発明のこの態様は、限られた機能しないファイバー部分１０を形成することによって、モジュール５の端部に影響を与えることから濾過の第２のメカニズムを減らす（もしくは抑制する）、または無くすことを意図する。図４は、ファイバー６の一部分１０を示し、この部分は、濾過が起こらないように修正する部分である。この部分１０では、混合、ファイバーの動きおよびファイバー６の周囲の流体の移動は限られる。従って、この部分１０において、濾過しないようにファイバーを修正することによって、先に説明した２つのメカニズムは、ファイバー６の周囲で脱水スラッジを形成するように調和して作用できない。このことは、ファイバー６の間での閉塞および濾過プロセスの効率の低下を防止するのに作用する。
【００１６】
説明した本発明の概念または範囲から逸脱することなく、本発明の別の態様および例が可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用できる典型的な中空糸膜モジュールの模式的側方立面図を示す。
【図２ａ】図２ａは、図１の円で囲んだ領域の拡大した模式的側面図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、図１の円で囲んだ領域の拡大した模式的平面図を示す。
【図３】図３は、図１のモジュールのベース部の拡大した模式的側方立面図を示し、固形分の汚れを示している。
【図４】図４は、図１と同様の図面であり、膜は本発明に基づいて変更されている。

Claims (9)

1. 多孔質膜が浸漬される、複数成分の液体物質から透過物を取り出すように機能でき、少なくとも一端においてヘッダーに取り付けられた複数の膜を有するタイプの膜濾過システムにおいて多孔質膜間の固形分の汚れを減らす方法であって、ヘッダーに隣接する１またはそれ以上の膜の一部分を機能不能にすることを含む方法。
2. ヘッダーに隣接する膜の一部分において膜のポアをシールすることによって膜を機能不能にする請求項１に記載の方法。
3. 機能不能にされた膜の該一部分は、ヘッダーと膜との間の界面から所定の距離にわたって延在する請求項１または２に記載の方法。
4. 該多孔質膜は、離隔して対向するヘッダーの間で延在する中空糸膜である請求項１に記載の方法。
5. 多孔質膜が浸漬される、複数成分の液体物質から透過物を取り出すように機能でき、少なくとも一端においてヘッダーに取り付けられた複数の膜を有するタイプの膜濾過システムであって、ヘッダーに隣接する１またはそれ以上の膜の一部分が機能不能にされているシステム。
6. ヘッダーに隣接する膜の一部分は、シールされて機能不能にされている請求項５に記載のシステム。
7. 機能不能にされる膜の該一部分は、ヘッダーと膜との間の界面から所定の距離にわたって延在する請求項５または６に記載のシステム。
8. 該多孔質膜は、離隔して対向するヘッダーの間で延在する中空糸膜である請求項５に記載のシステム。
9. 添付図面に示された本発明の態様のいずれかを参照して明細書において実質的に開示した膜濾過システム。