JP2005502467A - ハイソリッドモジュール - Google Patents

Abstract

膜濾過モジュール（５）を洗浄する方法が開示されている。モジュール（５）は、供給原料含有ベッセル（６）に配置されかつ垂直に間隔を置いて配置された上部ヘッダ（８）と下部ヘッダ（９）との間で長手方向に延在する少なくとも一つ又は複数の膜（７）を含み、膜（７）の端部ははめ込まれている。下部ヘッダ（９）は全ての場合に要求される訳ではなく、膜（７）は上部ヘッダ（８）のみから垂直に吊り下げられ得る。膜（７）は濾過作用にさらされる透過壁を有し、汚染物質を含む供給原料は、膜壁の片側に接触させられ、濾過液は、膜壁の他の側から引き出される。上部ヘッダ（８）及び下部ヘッダ（９）のうち一つ又は両方は、一つ又は複数の開口部（１０）を有する。本方法は、濾過作用を一時停止する段階と；膜壁に洗浄工程を実施して膜壁から膜を取り囲む液体に汚染物質を追い出す段階と；追い出された汚染物質を含む液体を除去するために、長手方向に延在する膜（７）に実質的に平行な供給原料含有ベッセル（６）を、少なくとも部分的に、ヘッダ（８，９）又は上部ヘッダ（８）のみ内の開口部（１０）を介して一掃し、モジュール内の開口部（１２）を介して、次いで濾過作用を再開する段階と；を含む。

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイソリッド供給原料（high solids feed）と共に使用される膜濾過装置に関し、より詳細には、膜のための改善された洗浄装置を提供することによってそのような装置の濾過効率を改善するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜濾過工程では、膜を物理的に洗浄するために用いられる方法は極めて重要な要素である。効率的な膜洗浄方法は、膜の安定した透過性を維持し、かつ化学洗浄の頻度を減少させることができる。膜を物理的に洗浄するために一般的に用いられる方法は、透過水／濾液、又はガスを用いた逆洗（backwash）（「逆流（backflush）」又は「逆パルス（backpulse）」とも称される）である。逆洗方法は通常、膜細孔を塞いでいる固体を追い出し、かつ膜表面に形成され得るケーク（cake）を部分的に追い出すために用いられる。高濃度の固体を含む供給原料にさらされる装置では、特に膜がモジュールに高密度に詰め込まれた箇所で、より急速かつより激しく汚れが発生する。
【０００３】
加圧ガスを用いた逆洗は、非常に効率的な洗浄方法であることを立証するとともに、いまや精密濾過工程の分野で広く用いられている。この方法に対する制限は膜細孔のサイズである。透過性を有する膜の逆洗は、細孔サイズに対する制限はないが、逆洗効率は一般的にガス逆洗よりも低く、膜圧（transmembrane pressure：ＴＭＰ）は、汚染速度を相殺するほど十分には回復しない。逆洗効率を高めるために、逆洗透過水に化学薬品を添加するような、又はガス洗浄と組み合わせたような、さらなる手段が用いられる。
【０００４】
むらやま達は特許文献１で中空糸膜逆洗方法を開示している。この方法は、次の順序：濾過の停止、膜の空気洗浄、膜ベッセルの充填、加圧空気下での透過作用を用いた逆洗、及び残り物の排出、を含む。この手順はより高い効率を達成するために繰り返される。すなおか達は特許文献２でモジュール内で中空糸膜を洗浄するための方法を開示している。この方法は、膜を洗浄するために空気洗浄する段階と排出する段階との２つの段階から構成されている。
【特許文献１】
日本国特許第２０３１２００号公報
【特許文献２】
米国特許第５，２０９，８５２号明細書
【０００５】
設置面積（footprint）及びコストを最小限に抑えるために、膜モジュールは通常、高パッキング密度の膜を用いて、通常、繊維の形態に製造される。繊維の形態にすると、モジュール内における濾過のための膜領域の量が増加する。しかしながら、パッキング密度が高くなれば高くなるほど、濾過処理の間に捕らえられた固体を膜の束から効率的に流し落とすことが益々困難になる。したがって、逆洗の間の固体除去効率を改善することによって、より高いレベルの固体を処理することができるか、又はより高いパッキング密度の膜を用いることができ、これにより処理コストが減少する。
【０００６】
従来技術の繊維膜装置では、固体の除去は通常、モジュールの一端部から他端部へ、次いでモジュールから側部出口ポート（side exit port）を介して供給される水を用いて一掃することによって達成される。この場合、固体はまず、繊維に沿ってモジュールの出口端部へ一掃されるが、その時に繊維束を横切ってモジュールを出なければならない。ハイソリッド（high solid）に適用する場合には、流れの方向を変えて繊維束を垂直に通過させてモジュールを出るようにするといった要求が、出口付近で固体を蓄積させることになり得る。繊維がストリングフィルタ（string filter）のように作用して、この箇所でモジュールから出てくる固体を捕らえるか又はモジュールから固体が出てくるのを遅らせる傾向があるからである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、従来技術の一つ又は複数の欠点を克服するか又は少なくとも改善しようと試みたものであり、又は少なくとも役に立つ代案を提供しようと試みたものである。
【０００８】
一つの側面によれば、この発明は、膜濾過モジュールを洗浄する方法であって、前記モジュールは、供給原料含有ベッセル内に配置された一つ又は複数の膜を含み、かつ膜の端部がはめ込まれた垂直に間隔を置かれて配置された上部ヘッダと下部ヘッダとの間で長手方向に延在し、前記膜は、濾過作用にさらされる透過壁を有する方法において、
汚染物質を含む供給原料が前記膜壁の片側にあてられ、
濾過液が前記膜壁の他の側から引き出され、
前記上部ヘッダ及び／又は下部ヘッダのうち少なくとも一つは一つ又は複数の開口部を有し、
ａ）前記濾過作用を一時停止する段階と；
ｂ）汚染物質を前記膜壁から前記膜を取り囲む液体へ追い出すために、前記膜壁に洗浄工程を実施する段階と；
ｃ）追い出された汚染物質を含む液体を、少なくとも部分的に、前記ヘッダの開口部を介して除去するために、前記長手方向に延在する膜と実質的に平行な供給原料含有ベッセルの一掃を実施する段階と；
ｄ）前記濾過作用を再開する段階と；
を含むことを特徴とする方法を提供する。
【０００９】
さらに好ましくは、開口部は、下部ヘッダに設けられ、濾過液は、上部ヘッダから引き出される。好ましくは、開口部はまた、前記洗浄工程の間膜の表面を洗い流すための泡を生成するために、前記モジュールにガスを導入するためにも用いることができる。一掃は、洗浄工程と同時に実施することができる。好ましくは、一掃は、高速掃引である。
【００１０】
この発明は、逆洗工程の間膜に沿って一掃された固体がモジュールを出る時に膜と平行に流れ続けるように、モジュールポット（module pot）の一つに穴又は開口部を設ける。固体がサイドポートから排出されるよう繊維束を横切らせるといった要求は、実質的に減少又は排除される。
【００１１】
同一の思想は、オープンタンク（open tank）で稼動する深部膜（submerged membrane）に対して適用することができる。従来技術では、固体は通常、タンクを汲み出すことによって除去される。固体を含む供給原料がモジュールから排出されるとき、供給原料は、モジュールの外へ流れてタンクから排出されるように、底部付近で方向を変えなければならない。モジュールの底部に穴又は開口部を設けることによって、固体は、モジュールの外へ通過するときに、繊維と実質的に平行に流れ続けることができる。この連続した流れを与えることによって、モジュール及びタンクから固体がより効率的に除去される。
【００１２】
さらなる側面によれば、この発明は、膜濾過モジュールを洗浄する方法であって、前記モジュールは、供給原料含有ベッセル内に配置された一つ又は複数の膜を含み、かつ膜の基部に近い端部がはめ込まれた上部ヘッダから垂直に延在し、前記膜は、濾過作用にさらされる透過壁を有する方法において、
汚染物質を含む供給原料が前記膜壁の片側にあてられ、
濾過液が前記膜壁の他の側から引き出され、
ａ）前記濾過作用を一時停止する段階と；
ｂ）汚染物質を前記膜壁から前記膜を取り囲む液体へ追い出すために、前記膜壁に洗浄工程を実施する段階と；
ｃ）追い出された汚染物質を含む液体を、少なくとも部分的に、前記膜の下方のモジュールの開口部を介して除去するために、前記垂直に延在する膜と実質的に平行な供給原料含有ベッセルの一掃を実施する段階と；
ｄ）前記濾過作用を再開する段階と；
を含むことを特徴とする方法を提供する。
【００１３】
本発明の実施例は、例としてのみ添付の図面を参照することによって以下に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、濾過モジュール５は、濾過すべき供給原料を含むハウジングベッセル６内に取り付けられている。濾過モジュール５は、上部ヘッダ８と下部ヘッダ９との間に延在する一束又は複数束の中空糸膜７を含む。下部ヘッダ９には、繊維束の内部と連絡する複数の開口部１０と、インレット／アウトレット・ポート１２を有する収集チャンバ１１と、が設けられている。供給原料は、ポート１３及び１４を介してバルブＡＶ１及びＡＶ２の制御下で供給される。透過水／濾過液は、チャンバ１５及びポート１６を介してバルブＡＶ３の制御下で引き出される。逆洗がまた、ポート１６を介してバルブＡＶ４の制御下で適用され得る。
【００１５】
使用する時には、濾過及び逆洗の後にモジュール５内に蓄積された固体は、開口ポート１２と、モジュール５内の供給原料に適切な圧力を加えることとによって開口部１０を介してモジュール５から流し落とされかつ一掃される。ポート１２はまた、モジュール５内に精錬泡（scouring bubble）を与えて繊維膜表面の洗浄を助けるための開口部１０にガスを供給するためにも用いることができる。
【００１６】
図２は図１と同様の構成を示すが、この実施例では中空糸膜７は、上部ヘッダ８から垂直に吊り下げられており、下部末端部１７ではめ込まれていない。各ファイバ膜７の末端部１７は閉じられており、濾過液は上部ヘッダ８を介して引き出される。この実施例の逆洗は、ポート１２を介して流し落とされかつ一掃される。
【００１７】
本発明のさらなる実施例及び事例は、記述された本発明の精神又は範囲から逸脱することが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施例に係る膜モジュールを示す概略断面図である。
【図２】さらなる実施例に係る膜モジュールを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
５ 膜濾過モジュール
６ 供給原料含有ベッセル
７ 膜
８ 上部ヘッダ
９ 下部ヘッダ
１０，１２ 開口部

Claims (7)

1. 膜濾過モジュールを洗浄する方法であって、前記モジュールは、供給原料含有ベッセル内に配置された一つ又は複数の膜を含み、かつ膜の端部がはめ込まれた垂直に間隔を置かれて配置された上部ヘッダと下部ヘッダとの間で長手方向に延在し、前記膜は、濾過作用にさらされる透過壁を有する方法において、
   汚染物質を含む供給原料が前記膜壁の片側にあてられ、
   濾過液が前記膜壁の他の側から引き出され、
   前記上部ヘッダ及び／又は下部ヘッダのうち少なくとも一つは一つ又は複数の開口部を有し、
   ａ）前記濾過作用を一時停止する段階と；
   ｂ）汚染物質を前記膜壁から前記膜を取り囲む液体へ追い出すために、前記膜壁に洗浄工程を実施する段階と；
   ｃ）追い出された汚染物質を含む液体を、少なくとも部分的に、前記ヘッダの開口部を介して除去するために、前記長手方向に延在する膜と実質的に平行な供給原料含有ベッセルの一掃を実施する段階と；
   ｄ）前記濾過作用を再開する段階と；
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記開口部は、前記下部ヘッダに設けられ、濾過液は、前記上部ヘッダから引き出されることを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２記載の方法において、
   前記洗浄工程の間前記膜の表面を洗い流すための泡を生成するために、前記開口部を介して前記モジュールにガスを導入する段階をさらに含むことを特徴とする方法。
4. 膜濾過モジュールを洗浄する方法であって、前記モジュールは、供給原料含有ベッセル内に配置された一つ又は複数の膜を含み、かつ膜の基部に近い端部がはめ込まれた上部ヘッダから垂直に延在し、前記膜は、濾過作用にさらされる透過壁を有する方法において、
   汚染物質を含む供給原料が前記膜壁の片側にあてられ、
   濾過液が前記膜壁の他の側から引き出され、
   ａ）前記濾過作用を一時停止する段階と；
   ｂ）汚染物質を前記膜壁から前記膜を取り囲む液体へ追い出すために、前記膜壁に洗浄工程を実施する段階と；
   ｃ）追い出された汚染物質を含む液体を、少なくとも部分的に、前記膜の下方のモジュールの開口部を介して除去するために、前記垂直に延在する膜と実質的に平行な供給原料含有ベッセルの一掃を実施する段階と；
   ｄ）前記濾過作用を再開する段階と；
   を含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、
   前記一掃は、前記洗浄工程と同時に実施することを特徴とする方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、
   前記一掃は、高速掃引であることを特徴とする方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
   前記一掃は、圧力下で流体を供給原料含有ベッセルに加えることによって引き起こされることを特徴とする方法。

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