JP2856763B2 - 中空糸膜ろ過器の逆洗装置 - Google Patents

中空糸膜ろ過器の逆洗装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は液体中の不純物の除去等に用いられる効率的
な中空糸膜ろ過器の逆洗装置に関する。
(従来の技術) 一般に中空糸膜はその外径が0.3〜3mm程度で微細な孔
を有する中空状の繊維膜であり、単位容積当たりの膜面
積を大きくとることができる。また、外径が小さく耐圧
性に優れているので精密過用,限外過用,逆浸透
用,逆浸透用などのろ過器用として電子工業,医学,原
子力等の分野で純水製造,排水処理等に広く活用されて
いる。
中空糸膜ろ過器は第5図に示したように細長い多数本
の中空糸膜2をU字状に折り曲げてその中空糸膜2の両
端を結束して固めた多数本の中空糸膜モジュール1を管
板3に取着して保持し、該モジュール1の外側を保護管
4で覆い、蓋5,5aを有する胴6内に収納したものからな
っている。保護管4の上部にはベント穴18を有してい
る。上部蓋5には逆洗空気弁26を有する逆洗空気ライン
13と出口弁25を有する液出口9が接続されている。一
方、下部蓋5aには液入口弁24を有する液入口8と逆洗水
排出口10および逆洗水排出弁17を有する逆洗水排出ライ
ン12が設けられている。さらに、胴6の上部側面には逆
洗ベントライン11および逆洗ベント弁16が接続され、胴
6の下部側面にはバブリング空気ライン14およびバブリ
ング空気弁27が接続されている。
ところで、このような中空糸膜ろ過器において、効率
的な逆洗方法を見出すことは中空糸膜ろ過器の適用範囲
を拡大する上で非常に重要であり、種々の発明・考案が
なされている。例えば、特開昭53−108882号公報には圧
力空気による逆洗で付着微粒子を剥離するとともに中空
糸膜を振動させて付着微粒子を除去する手段が開示され
ている。
また特開昭60−19002号公報には圧力空気による逆洗
で付着微粒子を剥離するとともに中空糸膜を振動させる
ための空気を該中空糸膜の側方または下方から発生させ
付着微粒子を除去する手段が開示されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、特開昭53−108882号および特開昭60−
19002号公報では胴内の液位の挙動については記述され
ていない。これらの手段により逆洗を実施すると逆洗中
に胴内の液位が次第に減少するという現象が生じる。こ
れによって中空糸膜モジュール上部が空気中に露出する
こととなり、空気により中空糸膜を振動させる効果が半
減するのみならず、剥離した付着微粒子が保護管内で滞
留し液上面近傍で中空糸膜に再び付着する現象を生じ
る。また、中空糸膜の種類によっては中空糸膜が空気中
にさらされることによって中空糸膜の劣化の一因となる
課題が生じる。
さらに、これらの逆洗手段を効果的に実施するには、
逆洗初期に逆洗空気によって押し出される逆流水の流速
を一定以上に取ることが必要であり、この逆洗水の圧損
により、ベントノズルの口径が選定されるので大口径の
ベントノズルを設けることが必要となり、中空糸膜ろ過
器が大型化する課題などがある。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
逆洗作業時の胴内の液位低下を防止し、かつ逆洗ベント
ラインの大型化を防止して逆洗効率を向上させた中空糸
膜ろ過器の逆洗装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 請求項1の発明は少なくとも1本の多孔質中空糸膜モ
ジュールと、この中空糸膜モジュールを保持する管板
と、この管板に接続し該中空糸膜モジュール1本毎に該
中空糸膜モジュールを保護するための保護管と、この保
護管の外側を覆う胴と、この胴に接続された液入口、液
出口、逆洗水出口、バブリング空気ラインおよび逆洗ベ
ントラインとからなり、前記中空糸膜モジュールの逆洗
手段として前記バブリング空気ラインから流入する空気
を用いて前記液入口から流入した前記胴内の貯留水をバ
ブリングする中空糸膜ろ過器の逆洗装置において、前記
逆洗ベントラインの管内面最上部の床面からの高さh2
前記バブリング時の前記貯留水の液位h1と等しくする
か、または前記液位h1以上に前記逆洗ベントラインの管
内面最上部を立ち上げ、かつ前記胴の上部と前記逆洗ベ
ントラインとの間に連通管を設けてなることを特徴とす
る。
請求項2の発明は前記連通管の代り、前記逆洗水ベン
トラインの管内面最上部にサイホンブレーク弁を設けて
なることを特徴とする。
(作 用) バブリング時のろ過器胴内の貯留水の液位h1と、逆洗
ベントラインの管内面最上部の床面からの高さh2と等し
く(h1=h2)し、胴の上部と逆洗ベントラインとの間に
連通管を設けることによって胴内の液位の低下を防止す
ることができる。また胴に取着した逆洗ベントを逆洗水
排出ラインと兼用でき、かつ胴のベントはバブリング時
の空気排出のみとなり、小口径となり、また連通管を兼
用することができる。
さらにサインホンブレーク弁を設けることによってサ
イホン現象を防止することができる。
(実施例) 本発明に係る中空糸膜ろ過器の逆洗装置の第1の実施
例を第1図を用いて説明する。
第1図において符号1は中空糸膜モジュールを示し、
これは多数本の中空糸膜2がそれぞれの両端を上方に向
けU字型に折り返されて集束され、上部基部を樹脂で固
定されて構成されている。この中空糸膜モジュール1は
管板3から管板3と液密に垂設されており、各中空糸膜
モジュール1を覆うように保護管4が管板3に取り付け
られている。この保護管4の上部にはベント穴18が設け
られている。中空糸膜ろ過器は液入口8と連通管7と逆
洗水排出口10とバブリング空気ライン14を有する胴6と
液出口9を有する蓋5により管板3と中空糸膜モジュー
ル1が覆われる形で成り立っている。さらに、胴6の底
部に設けられた逆洗水排出口10は逆洗ベントライン11と
逆洗水排出ライン12に分岐し、逆洗ベントライン11の管
内面最上部は床面からh2の高さにある。バブリング時の
ろ過器胴6内の貯留水の液位h1との関係はh1=h2となっ
ており、各々に逆洗ベント弁16と逆洗水排出弁17が設け
られている。
中空糸膜ろ過器の胴6の上部と逆洗ベントライン11を
接続する連通管7には連通弁15が設けられている。
このような中空糸膜ろ過器で逆洗を実施する場合はま
ず液入口弁24と液出口弁25を閉じ、次に、逆洗空気弁26
を開き中空糸膜ろ過器胴6の蓋5に貯留されている水を
加圧する。そして、逆洗ベント弁16を開き、この水を勢
いよく逆流させる。その後、バブリング空気弁27を開
き、中空糸膜モジュール1の下部にバブリング空気を入
れた状態を一定時間継続することによって逆洗を行う。
逆洗初期には第2図に示すように保護管4の中でバブ
リング空気の気泡22の作用によっていわゆる空気ポンプ
状態となり、保護管4の中の水23は保護管4のベント穴
18から勢いよく噴き出し保護管4の水が循環状態とな
る。これによって中空糸膜モジュール1の上部の樹脂で
中空糸膜2が固定された部分の下端部すなわち中空糸膜
2の付け根部が洗浄されると共に保護管4内に中空糸膜
2から剥離した付着不純物が滞留し中空糸膜2に再付着
することはない。
しかしながら、時間が経つとともに胴6内の液位が徐
々に下がり保護管4のベント穴18から勢いよく噴き出し
ていた水は徐々にその勢いがなくなり第3図のようにな
る。こうなると空気ポンプ状態でなくなり、中空糸膜2
の付け根部が洗浄されなくなるとともに保護管4内に中
空糸膜2から剥離した付着不純物が滞留し中空糸膜2に
再付着することになる。
このことは、空気バブリング時間(逆洗時間)が例え
ば30分間あったとしても胴6内の液位低下による空気ポ
ンプ状態喪失以降は、逆洗効果がなくなり、その時間が
有効に生かされていないばかりでなく、前述のように逆
洗効果としてはむしろ逆効果となっているものと考えら
れる。この状態が起きる原因は、第2図の状態で保護管
4のベント穴18から勢いよく噴き出した水が、第5図に
示す従来の実施例の逆洗ベントライン11に流入すること
によって発生する。
本実施例では、逆洗水排出口10をろ過器底部から設け
たことによって逆洗初期の逆洗空気による蓋5に溜って
いる水は中空糸膜2を逆流し、ろ過器の底部から逆洗水
排出口10,逆洗ベントライン11を通り排出される。逆洗
ベントライン11の管内面の最上部をろ過器のバブリング
時に必要液位と同じ高さに設置したことによって理想的
にはサイホン現象が発生しない限り、ろ過器の液位はバ
ブリング時に必要な液位に確実にコントロールされた状
態で止まる。この場合、連通弁15を逆洗ベント弁16と同
時に開くと、サイホン現象を防ぎ、ろ過器液位はバブリ
ング時必要液位に正確にコントロールされた状態で止ま
る。さらに、バブリングを開始するとバブリング空気の
気泡22の分だけは水が排出されるが、それ以下に液位が
低下することはない。
これによって空気ポンプ状態が常に維持されて逆洗時
間全体が有効に使われることになり、逆洗効率が向上す
る。逆洗効率の向上は中空糸膜モジュールの寿命延長に
寄与するばかりでなく、例えば原子力発電所の放射性廃
液または復水の処理に用いるような場合には特に有効で
定期点検時の作業員の被曝低減にもつながる。
次に、本発明の第2の実施例について第4図を用いて
説明する。本発明の第1図に示すものと同一のものにつ
いては同じ符号で示す。
図において、符号1は中空糸膜モジュールを示し、こ
れは多数本の中空糸膜2がそれぞれの両端を上方に向け
U字型に折り返されて集束され、上部基部を樹脂で固定
されている。この中空糸膜モジュール1は管板3から管
板3と液密に垂設されており、各中空糸膜モジュール1
を覆うように保護管4が管板3に取り付けられている。
この保護管4の上部にはベント穴18が設けられている。
そして、中空糸膜ろ過器は液入口8と連通管7と逆洗水
出口10とバブリング空気入口14を有する胴部6と液出口
9を有する蓋部5により管板3と中空糸膜モジュール1
が覆われる形で成り立っている。さらに、胴部6の底部
に設けられた逆洗水排出口10は逆洗ベントライン11と逆
洗水排出ライン12に分岐し、逆洗ベントライン11の管内
面最上部は床面からh2の高さにある。バブリング時のろ
過器水位h1との関係は、h1=h2となっており、各々に逆
洗ベント弁16と逆洗水排出弁17が設けられている。
逆洗ベントライン11の管内面最上部にはサイホンブレ
ーク弁19が設けられている。このような中空糸膜ろ過器
で逆洗を実施する場合はまず、液入口弁24と液出口弁25
を閉じ、次に、逆洗空気弁26を開き中空糸膜ろ過器の蓋
部5に貯留されている水を加圧する。そして、逆洗ベン
ト弁16を開き、この水を勢いよく逆流させる。その後、
バブリング空気弁27を開き、中空糸膜モジュール下部に
バブリング空気を入れた状態を一定時間継続することに
よって逆洗を行う。
逆洗初期には第2図に示すように保護管4の中でバブ
リング空気の気泡22の作用によっていわゆる空気ポンプ
状態となり、保護管4内の水23は保護筒4のベント穴16
から勢いよく噴き出し保護筒4の中の水が循環状態とな
る。これによって中空糸膜モジュール上部の樹脂で中空
糸膜2が固定された部分の下端部すなわち中空糸膜2の
付け根部が洗浄されるとともに保護管内に中空糸膜2か
ら剥離した付着不純物が滞留し中空糸膜2に再付着する
ことはない。
しかしながら、時間が経つとともに胴6内の液位が徐
々に下がり保護管4のベント穴18から勢いよく噴き出し
ていた水は徐々にその勢いがなくなり第3図のようにな
る。こうなると空気ポンプ状態でなくなり、中空糸膜2
の付け根部が洗浄されなくなると共に保護管4内に中空
糸膜2から剥離した付着不純物が滞留し中空糸膜2に再
付着することとなる。
このことは空気バブリング時間(逆洗時間)が例えば
30分間あったとしても、胴6内の液位低下による空気ポ
ンプ状態喪失以降は逆洗効果がなくなり、その時間が有
効に生かされていないばかりでなく、前述のように逆洗
効果としてはむしろ逆効果となっているものと考えられ
る。この状態が起きる原因は、第2図の状態で保護管4
のベント穴18から勢いよく噴き出した水が第5図に示す
従来の実施例の逆洗ベントライン11に流入することによ
って発生する。
本実施例では逆洗水排出口10をろ過器底部から設けた
ことによって逆洗初期の逆洗空気による蓋5に溜ってい
る水は中空糸膜2を逆洗し、ろ過器底部から逆洗水排出
10,逆洗ベントライン11を通り排出される。逆洗ベント
ライン11の管内面最上部をろ過器のバブリング時必要液
位と同じ高さに設置したこととサイホンブレーク弁19を
設けたことによって過液位はバブリング時必要液位に
正確にコントロールされた状態で確実に止まる。さら
に、バブリングを開始するとバブリング空気の気泡22分
だけは水が排出されるが、それ以下に液位が低下するこ
とはない。
これによって空気ポンプ状態が常に維持され逆洗時間
全体が有効に使われることになり、逆洗効率が向上す
る。逆洗効率の向上は中空糸膜モジュールの寿命延長に
寄与するばかりでなく、例えば、原子力発電所の放射性
廃液または復水処理に用いるような場合には特に有用で
定期点検時の作業員の被曝低減にもつながる。
[発明の効果] 本発明によれば中空糸膜ろ過器の胴内の液位が一定以
下に低下しないように構成することによって逆洗の効率
向上を図ることができ、逆洗効率の向上によって中空糸
膜の寿命を延長させることができる。また原子力発電所
の放射性廃液,復水の処理に用いるような場合には特に
有用で定期点検時の作業員の被曝低減にもつながる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る中空糸膜ろ過器の逆洗装置の第1
の実施例を示す系統図、第2図および第3図は本発明の
作用を説明するための中空糸膜ろ過器の一部断面図、第
4図は同じく本発明に係る逆洗装置の第2の実施例を示
す系統図である。第5図は従来の中空糸膜ろ過器の逆洗
装置を示す系統図である。 1……中空糸膜モジュール 2……中空糸膜 3……管板 4……保護管 5……蓋 6……胴 7……連通管 8……液入口 9……液出口 10……逆洗水排出口 11……逆洗ベントライン 12……逆洗水排出ライン 13……逆洗空気ライン 14……バブリング空気ライン 15……連通弁 16……逆洗ベント弁 17……逆洗水排出弁 18……ベント穴 19……サイホンブレーク弁 20……バブリングベントライン 21……バブリングベント弁 22……バブリング空気 23……水 24……液入口弁 25……液出口弁 26……逆洗空気弁 L……水位

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも1本の多孔質中空糸膜モジュー
    ルと、この中空糸膜モジュールを保持する管板と、この
    管板に接続し該中空糸膜モジュール1本毎に該中空糸膜
    モジュールを保護するための保護管と、この保護管の外
    側を覆う胴と、この胴に接続された液入口、液出口、逆
    洗水出口、バブリング空気ラインおよび逆洗ベントライ
    ンとからなり、前記中空糸膜モジュールの逆洗手段とし
    て前記バブリング空気ラインから流入する空気を用いて
    前記液入口から流入した前記胴内の貯留水をバブリング
    する中空糸膜ろ過器の逆洗装置において、前記逆洗ベン
    トラインの管内面最上部の床面からの高さh2を前記バブ
    リング時の前記貯留水の液位h1と等しくするか、または
    前記液位h1以上に前記逆洗ベントラインの管内面最上部
    を立ち上げ、かつ前記胴の上部と前記逆洗ベントライン
    との間に連通管を設けてなることを特徴とする中空糸膜
    ろ過器の逆洗装置。
  2. 【請求項2】前記連通管の代り、前記逆洗水ベントライ
    ンの管内面最上部にサイホンブレーク弁を設けてなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の中空糸膜ろ過器の逆洗装
    置。
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