JP2803088B2

JP2803088B2 - 膜分離装置及びその運転方法

Info

Publication number: JP2803088B2
Application number: JP63121074A
Authority: JP
Inventors: 稔岡崎; 繁樹沢田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH01293103A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は膜分離装置及びその運転方法に関するもので
あり、詳しくは平膜モジュールを備え、この平膜モジュ
ールの処理水を間欠的な吸引により取り出すようにする
ことにより、膜分離効率を高め、SS等による膜面の閉塞
等を防止して、効率的な膜分離処理を行うことができる
よう改良された膜分離装置及びその運転方法に関するも
のである。

［従来の技術］逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜を備え
た膜分離装置が食品工業、化学工業或いは排水処理等の
様々な分野で使用されている。

この膜分離装置は、よく知られているように、分離膜
の一方の側に高い圧力状態に保持された被処理液（原
液）を流し、分離膜を透過した液を該分離膜の他方の側
から取り出すように構成されているものである。

このような膜分離ユニットを曝気槽に浸漬させて膜分
離を行う方法は公知である。この場合、膜分離のための
推進力（圧力）は、曝気槽の水圧を利用するか、加圧水
槽とすることによって得られる。これらの方法のうち、
加圧水槽を用いる方法は、水槽の肉厚を厚くする必要が
あるため、設備コストが高くつき、大型の水槽になるほ
ど経済的に不利になる。従って、従来においては、主
に、水圧を利用する試みがなされており、具体的には次
のようなものが知られている。

曝気槽内に中空糸束の膜分離ユニットを懸垂する方
法。

平膜状の膜分離ユニットを曝気槽底部に浸漬する方
法。

［発明が解決しようとする課題］従来の平膜状の膜分離ユニットを備えた膜分離装置は
構造が複雑であった。

また、上記、の方法では、膜分離が進むにつれ
て、膜面にゲル状物質が蓄積して、膜面当りの透過水量
（フラックス）が極めて小さくなるという欠点があっ
た。即ち、これらの方法では、曝気槽の旋回流や曝気用
の気泡が膜面に衝突する力を、ゲル槽の生成抑制に使用
しているのであるが、このような力は極めて微弱である
ことから、膜分離の進行に伴う膜面へのゲル状物質の蓄
積を十分に防止することができないのである。

一方、円盤状の膜を曝気槽内に浸漬し、これを垂直方
向（竪型）あるいは水平方向（横型）の軸芯回りに回転
させることにより、液と膜との相対速度を高めて、高い
透過水量を得ようとする方法も提案されている。しかし
ながら、この方法では次のような欠点があり、大型化が
極めて困難である。

竪型の場合には、軸シール部を水中に設ける必要は
ないが、水圧により膜円盤がたわむため、大型円盤膜と
することができない。

横型の場合には、駆動伝達部と軸シール部を水中に
設ける必要があり、高度な保守管理作業を必要とする上
に、やはり膜円盤がたわむため、大型円盤膜には適さな
い。

本発明は上記従来の問題点を解決し、膜分離効率を高
め、かつSS等による膜面の閉塞等を防止して、効率的な
膜分離処理を行うことができ、しかも設備コストの低廉
化を図ることができる膜分離装置及びその運転方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の膜分離装置は、容器内に設置された平膜モジ
ュールと、該平膜モジュールの処理水取り出し側を吸引
する吸引手段とを備えた膜分離装置において、該吸引手
段は、間欠的に吸引作動するように装置的に制御された
ものであることを特徴とするものである。

本発明の膜分離装置の運転方法は、容器内に設置され
た平膜モジュールと、該平膜モジュールの処理水取り出
し側を吸引する吸引手段とを備えた膜分離装置を運転す
る方法において、該膜分離装置の膜分離処理が継続して
行われているときに該吸引手段を間欠的に吸引作動させ
ることを特徴とするものである。

［作用］本発明の膜分離装置は、膜分離処理が継続して行われ
ているときに平膜モジュールの処理水取り出し側を間欠
的に吸引する吸引手段を備えるため、膜内部が吸引手段
により間欠的に負圧となり、効率的に膜分離を進行させ
ることができる。

膜濾過の進行により膜面にゲル層が付着してくるが、
膜分離処理が継続して行われているときに吸引手段によ
る吸引を間欠的に行って、膜面に付与する負圧を増減す
ることにより、ゲル層の蓄積を有効に防止して、長期に
わたって透過水量を高く維持することができる。

しかも、従来の加圧による方法に比し、装置構成を簡
単なものとすることができるので、設備コストが低廉化
され、また膜の耐久性も向上し、大型化も可能とされ
る。

［実施例］以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る膜分離装置の構成を
示す内部透視斜視図、第２図は同右側面の概略図であ
る。

この膜分離装置は容器１内に収容して用いる平膜モジ
ュール２及び平膜モジュール２の処理水取り出し側に設
けられた吸引手段（吸引ポンプ）３とから主として構成
されている。

本実施例において、容器１は曝気槽であって、その底
部には散気管４が配設され、該散気管４には空気供給用
の配管4aが接続されている。

平膜モジュール２は、複数の単位モジュール2Aより構
成される。単位モジュール2Aは、平膜2a,2bを有し、透
過水の集水路を形成するように、平膜2aと平膜2bとの間
には集水スペーサ（例えば平織等の織物状スペーサ）が
介在されている。平膜2a,2bの集水スペーサの延在する
方向と直交する端辺の一方の端辺（本実施例では上側端
辺）には、多数の孔を有する集水管５が設けられ、他方
の端辺（本実施例では下側端辺）には金属、プラスチッ
ク等の高密度（高比重）物質よりなる棒状体６が設けら
れている。該平膜2a,2bは該集水管５、棒状体６及び集
水スペーサ（図示略）を包むように四周が封じられて封
塞袋状となっており、かつ該集水管５及び棒状体６の両
端は平膜2a,2bから外部に突出している。本実施例で
は、このように構成された単位モジュール2Aを７個、そ
れぞれの膜面が平行となるように一体的に組み付けてあ
る。

各単位モジュール2Aの集水管５の一端5aは集水母管７
に連結され、他端5bはシャフト８に連結されている。集
水母管７は駆動用ロッド（図示略）により支承されてい
る。また、シャフト８の両端はそれぞれ容器１の側壁1
a,1bに設けられた凹部よりなる懸垂用サポート９（側壁
1b側のサポートは図示せず）に懸架されている。この平
膜モジュール２は散気管４からの散気により生ずる液の
流れを妨げない位置に設置されている。

一方、棒状体６はその両端6a,6bがそれぞれタイロッ
ド10、11に連結されている。このように、単位モジュー
ル2Aの下側端辺に高密度の棒状体６を組み込み、各単位
モジュール2Aの棒状体６をタイロッド10、11で連結する
ことにより、単位モジュール2Aの膜2a,2bが曝気による
旋回流等によって揺動することなく、ある程度の剛性を
もって容器１内に懸垂されるようになる。

なお、本実施例において、集水母管７は集水管５の一
端5aのみに連結されているが、他端5b側にも集水母管を
連結し、集水管５の両端5a,5bから集水を行うようにし
ても良い。

集水母管７に接続された処理水取り出し配管12には、
真空ポンプ等の吸引ポンプ３が設けられている。本実施
例においては、この処理水取り出し配管12はフレキシブ
ルチューブとされている。

本実施例の膜分離装置では、平膜モジュール２は膜面
方向に回動可能とされている。即ち、集水母管には図示
しない駆動用ロッドが接続されており、容器１外の駆動
装置により、第２図（第１図の右側面の概略図）に示す
如く、シャフト８を回動中心として集水母管７側が上下
動し、矢印のＲ方向に回動する。

このような本発明の装置によれば、容器（曝気槽）１
内の被処理液は、散気管４による曝気により処理された
後、平膜モジュール２の各単位モジュール2Aの膜2a,2b
の表面にて膜濾過される。この膜濾過に際し、膜2a,2b
で形成される単位モジュール2A内部の透過水路は、吸引
ポンプ３による間欠的な吸引により負圧とされるため、
被処理水の膜濾過は極めて円滑に進行する。そして、透
過水は集水管５、集水母管７及び処理水取り出し配管12
を経て吸引ポンプ３による吸引力により効率的に抜き出
され、装置外へ排出される。

このような膜分離処理を継続すると、通常は膜2a,2b
面にss等のゲル層が蓄積するようになるが、本発明の装
置では吸引ポンプの作動を間欠的に行うため、膜2a,2b
内部の負圧力を変化させて、膜2a,2b表面にゲル層が蓄
積するのを防止することができる。

しかも、本実施例では、処理中に平膜モジュール２を
第２図に示す如くＲ方向に回動させることにより、膜2
a,2bと被処理液との相対速度を高めて、膜2a,2b面のゲ
ル層をはぎ取る剪断力を付与することもできる。また、
このように膜モジュール２を回動させることにより、被
処理液が撹乱されて濃度分極層の生成が防止されると共
に、膜面流速が高くなり透過液量が高くなるという効果
も奏される。

また、この際、膜2a,2b面には、集水スペーサにより
複数の凸条2cが形成されているため、この凸条2cにより
膜2a,2b面近傍の被処理水が効果的に撹乱され、濃度分
極層の生成やゲル層の生成をより確実に抑制することが
できる。

このように、吸引ポンプ３による間欠的な吸引、平膜
モジュール２の回動、膜2a,2b面の凸条2cの作用によ
り、ゲル層の生成、蓄積が抑制され、長期間高い透過水
量を維持することが可能とされる。

本発明において、平膜モジュールに用いる分離膜には
特に制限はなく、目的に応じて、逆浸透膜、限外濾過
膜、精密濾過膜等の分離膜から適宜選定して採用するこ
とができる。

なお、第１図に示す装置は、本発明の一実施例であっ
て、本発明はその要旨を超えない限り、図示のものに何
ら限定されるものではない。

例えば、平膜モジュールの単位モジュールの数、連結
形態等において、他の様々な態様を採用することができ
るが、図示の如く、のれん状の単位モジュールを多数並
列して連結したものであれば、曝気槽の散気旋回流を損
なうことなく、多数の単位モジュールを組み入れて膜面
積を増大することができるので、極めて有利である。

また、各単位モジュールの構成についても特に制限は
なく、集水スペーサの形状等も任意である。膜の揺動を
防止するために取り付ける棒状体の取り付け方法等にも
制限はなく、第１図に示す如く、膜2a,2b内に収納する
ようにして接着する方法の他、単に、単位モジュールの
下端辺に接着するのでも良い。

更に、平膜モジュールの回動は必ずしも必要とするも
のではなく、固定していても良い。しかしながら、前述
の如く、平膜モジュールを回動させることにより、透過
水量を高く維持できることから、好ましくは、平膜モジ
ュールを回動させるようにするのが良い。

この場合、平膜モジュールは、適当な手段にて往復運
動するものであれば良く、回動の支点は必ずしも第２図
のＡ点に限られず、また必ずしも回動に限られるもので
はない。

例えば、タイロッド10又は11を容器１の底面又は側面
に回動可能に固定し、タイロッド10又は11、即ち、第２
図のＢ点又はＣ点を支点として集水母管７を駆動するこ
とにより回動させることもできる。また、AD間あるいは
AB間の中点を支点とすることもできる。平膜モジュール
を適当な懸吊部材により懸吊し、この懸吊部材を容器上
部において、平膜モジュールの膜面と直交する方向に容
器の両側壁を貫通して回動自在に設けられた支持軸に接
続し、この支持軸を回動させることにより、平膜モジュ
ールを揺動することもできる。このように平膜モジュー
ルの膜面方向に平膜モジュールを動かすことにより、水
の抵抗を最小にして、膜の相対速度を大きくとることが
でき、極めて有利である。

更に、本発明においては、このような回動に加えて、
集水管５と集水母管７及びシャフト８との接続部を可動
なものとすることにより、膜モジュール２を第１図のＸ
方向に往復運動させることもできる。

その他、平膜モジュール２の往復運動は基本的には上
記以外の様々な方向の運動を採用することができ、例え
ば特開昭62−180704号に記載の構成による往復運動等を
採用することができる。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の膜分離装置は構成が簡単
である。また、本発明の膜分離装置及びその運転方法に
よれば、平膜モジュールの処理水取り出し側に設けられた吸
引手段による間欠的な吸引で効率的に膜分離を進行させ
ることができると共に、膜面に付与する負圧を増減する
ことにより、ゲル層の蓄積を有効に防止して、長期にわ
たって透過水量を高く維持することができる。

従来の加圧による方法に比べ、装置構成を簡単なも
のとすることができるので、設備コストが低廉化され
る。

膜の耐久性も向上し、平膜であるため大型化も可能
とされる。

容器単位あたりの膜充填率、比表面積を増大させる
ことが可能である。

等の優れた効果が奏され、高い透過液量にて、長期間、
効率的な膜分離処理を行うことが可能とされる。本発明
の膜分離装置及びその運転方法は、特に曝気槽内収容用
膜分離装置等及びその運転方法として極めて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る膜分離装置の構成を示
す内部透視斜視図、第２図は同右側面の概略図である。１……容器（曝気槽）、２……平膜モジュール、 2A……単位モジュール、 2a,2b……平膜、2c……凸条、３……吸引ポンプ、４……散気管、５……集水管、７……集水母管、８……ロッド、 12……処理水取り出し配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 63/08 B01D 61/10 B01D 61/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内に設置された平膜モジュールと、該
平膜モジュールの処理水取り出し側を吸引する吸引手段
とを備えた膜分離装置において、該吸引手段は、間欠的に吸引作動するよう装置的に制御
されたものであることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】容器内に設置された平膜モジュールと、該
平膜モジュールの処理水取り出し側を吸引する吸引手段
とを備えた膜分離装置を運転する方法において、該膜分離装置の膜分離処理が継続して行われているとき
に該吸引手段を間欠的に吸引作動させることを特徴とす
る膜分離装置の運転方法。