JP3155212B2 - 精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循環濾過装置 - Google Patents
精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循環濾過装置Info
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Description
いて流体(液)の除菌、分離、精製、濃縮、有効成分の
回収、脱色等を行うための精密濾過膜又は限外濾過膜外
圧循環濾過装置に関し、詳しくは、超精密濾過フィルタ
として精密濾過膜(以下、MF膜と称す)、つまりマイ
クロフィルタ又は限外濾過膜(以下、UF膜と称す)、
つまりウルトラフィルタ等からなる中空糸フィルタを用
いることによって、3Kg/cm程度の低い圧力を処理
する流体(液)に加えるだけでコロイド粒子やエマルジ
ョン油滴等の極微小粒子を濾過除去することができるM
F又はUF膜外圧循環濾過装置に関する。尚、前記MF
膜の濾目の大きさは、約0.01ミクロンから0.1ミ
クロンの範囲であり、前記UF膜の濾目の大きさは、約
0.005ミクロンから0.01ミクロンの範囲であ
る。
7−100302公報に示されるものがある。この濾過
装置は、被処理液をフィルターの内側から外側に向かっ
て通過させるものである。この濾過装置に上記MF又は
UF膜を用いると、上記のように濾目の大きさが0.0
05ミクロンから0.1ミクロンの範囲の微小な孔を有
する膜でなっているため、このMF又はUF濾過膜で液
を濾過する場合、この孔のサイズと同サイズの微粒子が
液中に存在すると、すぐに濾目を塞いでしまい、目詰ま
りする結果、早期に濾過不能となる不都合があった。こ
れを解消するために、濾過装置内を加圧循環させている
液の流速を1m/secから1.5m/secの線速度
にすることによって、MF又はUF濾過膜表面への微粒
子の付着を防止するようにしていたが、この程度の対策
では十分に目詰まりを解消することができず、度々逆洗
することによって、目詰まり防止を行うようにしてい
た。
くするためには大型のモータを必要とするだけでなく、
逆洗する回数が多くなればなるほど、単位時間当たりの
濾過処理量を多くすることができないだけでなく、逆洗
した後の逆洗廃液が多くなる不都合が発生していた。
内側から外側に向けて圧力を加えて濾過する構成をとっ
ているため、MF又はUF膜の内部に形成される液供給
用の案内空間を大きく確保することができず、ゴミ等の
不純物粒子を含んだ液が順次供給されていくと、その不
純物粒子が徐々に濃縮されていき、その濃縮された不純
物粒子が存在する内部空間内を液が通り難くなり、上記
のように濾過不能となる不都合があり、改善の余地があ
った。前記不都合を解消するために、例えばゴミを前も
って除去するためのプレフィルタを前処理装置として設
けることが考えられるが、この場合、MF又はUF膜の
濾過装置の他にプレフィルタの前処理装置を要すること
から、コスト高になるだけでなく、プレフィルタも孔の
小さな精密なものを使用することになるため、このプレ
フィルタが早期に目詰まりしてしまうため、根本的な解
決にはならなかった。
の状況に鑑み、解決しようとするところは、逆洗する回
数を少なくすることによって、単位時間当たりの濾過容
量を多くすることができながらも、早期に濾過不能とな
ることを回避し、且つ、モータの小型化を実現すること
ができるようにする点にある。
決のために、流入口と排出口とを有する密閉容器を設
け、この密閉容器の内部に、MF又はUF膜等の中空糸
フィルターと、前記中空糸フィルターの外面側に対向位
置させ、且つ、前記流入口から流入してきた被処理液を
該中空糸フィルターに外方から内方に向かって流動案内
させるための複数の通液孔が形成された荷電極と、この
荷電極の外面側に設定距離隔てた位置にアース電極とを
設けるとともに、これらアース電極と荷電極との間に液
中不純物粒子が有しているゼーター電位を低下若しくは
消失し得る大きさの電圧を印加する電源を設けて、MF
又はUF膜外圧循環濾過装置を構成した。従って、被処
理液が流入口から容器内に流入すると、この被処理液は
外圧により複数の通液孔を通して中空糸フィルターに外
方から内方に向けて流動案内され、被処理液中に含まれ
ているゴミ等の不純物粒子のうちの該中空糸フィルター
の濾目の大きさよりも大きい不純物粒子が、中空糸フィ
ルターを通過することができず、中空糸フィルターの濾
目の大きさよりも小さい粒子のみが中空糸フィルターを
通過し、この通過した粒子(液)が排出口を通して容器
外に排出される。前記密閉容器内に流入された被処理液
は、荷電極とアース電極との間に発生する荷電を受けて
凝集粗粒化現象を起こし、粒子同士が凝集粗粒化する。
前記凝集粗粒化現象は、液体中粒子が持つ界面電位(ゼ
ーター電位)が電界によって中和された結果、発生する
現象であり、液体中粒子が分子間引力によって結合して
凝集粗粒化するのである。
することによって、部材点数の削減化を図ることができ
るとともに、アースさせるための構成を簡素化すること
ができる。
に、前記荷電極を密閉容器に対して同心状に設けること
によって、被処理液の処理効率をアップさせることがで
きる。
記両電極の間隔が10mm当たり0.5Vから10Vの
交流電圧又は交流と直流の重畳電圧を印加することによ
って、水と不純物の分離を確実に行うことができる。
液である場合には、前記両電極の間隔が10mm当たり
10Vから200Vの直流電圧を印加することによっ
て、電気絶縁性液の液体とこの液体中の不純物の分離を
確実に行うことができる。
液を集めて外部に排出するための筒状パイプを設けると
ともに、この筒状パイプを前記密閉容器に貫通支持させ
て、該筒状パイプをアース電極に構成することによっ
て、筒状パイプをもアースすることができ、その分荷電
効果を高めることができる。
部を貯留するための液貯留タンクを設けるとともに、こ
の液貯留タンク内の処理済み液を前記排出口側に逆流さ
せて中空糸フィルターの逆洗処理を行う逆洗処理手段を
設けることによって、排出口から排出される処理済み液
を利用して中空糸フィルターの逆洗処理を行うことがで
きるから、特別な逆洗処理剤を不要にすることができ
る。
被処理液を濾過して処理された処理済み液を該原液タン
ク1に戻すように構成したMF又はUF膜外圧循環濾過
装置の4つの形態をそれぞれ示しており、図1から順に
説明する。
形成の流入口2と上端に形成の排出口3とを有する密閉
容器4を設け、この密閉容器4の流入口2に原液タンク
1内の被処理液を供給するための送りポンプ5をサクシ
ョンホース6、逆止弁7を介して被処理液供給路中に設
け、U字型に折り曲げたMF又はUF膜の多数を束にし
て構成された中空糸フィルター8と、この中空糸フィル
ター8の対面側に対向位置し、且つ、前記流入口2から
流入してきた被処理液を該中空糸フィルター8に流動案
内するための複数の通液孔9が形成された荷電極10と
を設け、前記密閉容器4をアース電極として兼用構成す
るとともに、これらアース電極4と荷電極10との間に
液中不純物粒子が有しているゼーター電位を低下若しく
は消失し得る大きさの電圧を印加する電源としての荷電
源トランス11を設けている。図に示す12Aは、荷電
導入碍子であり、12Bは、荷電極保持碍子である。前
記密閉容器4内部で、且つ、上方に溜まっている浮上油
13は、バルブ14を解放操作することによって、外部
に排出される。前記排出口3から排出される処理済み液
の一部を貯留するための液貯留タンク15を設けるとと
もに、この液貯留タンク15内の処理済み液を前記排出
口3側に逆流させて中空糸フィルター8の逆洗処理を行
う逆洗処理手段16を設けてある。前記逆洗処理手段1
6は、図外のエアポンプと、このエアポンプからのエア
を液貯留タンク15に供給して該液貯留タンク15内の
処理済み液を排出口3側に逆流させる第1状態と、エア
ポンプからのエアを遮断する第2状態とに切り換えるた
めの逆洗エアー弁17と、処理済み液を前記原液タンク
1に戻すための濾過済み液出口ホース18への濾過済み
液の排出を止めて逆洗を行うための濾過済み液出口弁1
9とから構成され、逆洗処理を行う場合には、MF又は
UF膜が目詰まりを起こし濾過圧力が設定圧力以上に上
昇したことを圧力センサ等により検出されると、自動的
又は手動操作により逆洗エアー弁17を開くと共に濾過
済み液出口弁19を閉じる(第1状態に切り換える)こ
とによって、液貯留タンク15内の処理済み液を排出口
3側に逆流させて、中空糸フィルター8の逆洗処理を行
うのである。設定時間経過後は、前記逆洗エアー弁17
を閉じると共に濾過済み液出口弁19を開く(第2状態
に切り換える)ことによって、濾過作業を再開するので
ある。前記MF膜は、マイクロフィルタと呼ばれ、例え
ばPVA(ポリビニルアルコール)からなり、濾目の大
きさが0.01〜0.02ミクロンである。又、前記U
F膜は、ウルトラフィルタと呼ばれ、例えばポリスルホ
ン樹脂からなり、濾目の大きさが0.005〜0.00
1ミクロンである。
装置の動作説明をすれば、送りポンプ5を作動させるこ
とにより、原液タンク1内の被処理液を流入口2から圧
入する。密閉容器4内に入り込んだ被処理液は、電極
4,10間に発生している電界により水溶液中の油滴や
ダストのコロイド粒子は凝集され、それら凝集されたダ
ストは濾過膜表面にケーク層を作って濾過を行い、膜を
通過した濾過済み液は、濾過済み液集液室20に集まり
排出口3から液貯留タンク15側へ排出される。排出口
3から排出された濾過済み液は、液貯留タンク15に貯
留され、この液貯留タンク15内が濾過済み液で一杯に
なると、オーバーフローし、このオーバーフローした濾
過済み液が濾過済み液出口弁19、濾過済み液出口ホー
ス18を介して原液タンク1に戻されるのである。図1
に示す21は、密閉容器4の上方横側に形成された濾過
前液循環戻し口であり、22は、前記濾過前液循環戻し
口21から排出された濾過前液を前記送りポンプ5と逆
止弁7との間に戻して濾過前液を循環させる状態と、こ
の循環を遮断して濾過前液の全量を濾過する全量濾過状
態とに切り換えるための濾過前液循環液戻り調整弁であ
り、この濾過前液循環液戻り調整弁22の開閉度合いを
調整することによって、濾過流速、濾過圧力を適性な値
に調整することができる。前記濾過圧力が設定値以上に
上昇することにより、前記のように中空糸フィルター8
の逆洗処理を行うのである。中空糸フィルター8の逆洗
処理を行う前に、前記バルブ14を開けて浮上油13の
排出を行うのである。そして、浮上油13の排出が終わ
ると、このバルブ14を閉じると共に中空糸フィルター
8の逆洗処理が開始される。これと同時にドレン兼逆洗
液自動排出弁23を開き、点線の矢印で示すように密閉
容器4の下部から外部に逆洗液を排出し、設定時間経過
後、前述したように濾過作業を再開するのである。液が
油の場合には、浮上油13が存在しないため、前記ドレ
ン兼逆洗液自動排出弁23を開き、逆洗ダスト沈降水分
をドレン兼逆洗液排出口24から排出することになる。
0A,10Bから構成している。尚、図1と同一のもの
に同一符号を付し、共通部分の説明を省略するととも
に、異なる部分のみ説明する。原液タンク1内の被処理
液が流入口2から圧入されると、その被処理液は、電極
10Aの案内作用により下向きに流動案内されたのち、
両電極10A,10B間を上向きに流動案内され、内側
に位置する電極10Bに形成の通液孔9を通して中空糸
フィルター8に供給され、濾過されるのである。前記両
電極10A,10Bを設けることによって、粒子の凝集
時間を多く取ることができる利点がある。前記中空糸フ
ィルター8により濾過された処理済み液は、濾過済み液
集液室20に集まり上端に形成の排出口25から密閉容
器4内上方に移動された後、密閉容器4の排出口3を通
して容器4外、つまり液貯留タンク15側へ排出され
る。図に示す26は、浮上油界面センサであり、27
は、前記外側に位置する電極10Aの上端部開口を閉塞
して、前記のように流入口2から圧入される被処理液を
下向きに流動案内するための側流防止板である。被処理
液が水溶液で油滴を含んでいる場合には、浮上油回収空
間28を多く取り、濾過と油水分離が共用できる構成に
し、被処理液が油で含水量が多い場合には、下部空間2
9を多く取り、分離時間を稼ぐことができる構成にす
る。
濾過と油水分離を兼用するものであるが、油水分離を主
目的とする装置である。尚、図1及び図2と同一のもの
に同一符号を付し、共通部分の説明を省略するととも
に、異なる部分のみ説明する。第1のアース電極を構成
する密閉容器4の内面に第2のアース電極に構成した隔
離板兼用円筒アース電極30を設けることによって、油
分離の効率を高めることができるとともに、中空糸フィ
ルター8の内部に下端に排出口3を有する金属パイプア
ース電極31を配設することによって、荷電凝集効果を
高めることができる構造である。送りポンプ5により被
処理液が流入口2から圧入されると、その被処理液は、
上向きに流動案内されながら、隔離板兼用円筒アース電
極30と荷電極10との間の電界により油滴コロイドは
凝集浮上し浮上油13として上端に集まる。ダストコロ
イドは、膜表面にケーク層を作り、中空糸フィルター8
を通過した処理済み液は、油とダストを完全に除去した
濾過済み液として金属パイプアース電極31の上方に形
成の濾過済み液集液口32に取り込まれ、下端の排出口
3を介して容器4外、つまり液貯留タンク15側へ排出
される。前記電界内を上昇して油と分離された液は、隔
離板兼用円筒アース電極30の横側に形成された空間3
3内に下降し、濾過前液循環戻し口21から排出され、
濾過前液循環液戻り調整弁22を通して送りポンプ5に
吸い込まれ、循環するのである。濾過圧力や濾過流量
は、前記濾過前液循環液戻り調整弁22で調整するので
ある。前記浮上油13は、浮上油界面センサ26で感知
されると、バルブ14で自動的に排出して、循環液の油
分濃度を低く維持し、膜の負荷を低減する。膜の目詰ま
りで濾過圧力が上昇すると、前述同様に逆洗を行うので
ある。この逆洗時には、ドレン兼逆洗液自動排出弁23
を開き、逆洗ダスト沈降水分をドレン兼逆洗液排出口2
4から排出することになる。図に示す34,35は、荷
電極10の上方開口部及び下方開口部をそれぞれ閉じる
ための蓋体であり、又、36,37は、前記蓋体34,
35との絶縁をすると共に蓋体34,35と金属パイプ
アース電極31との隙間をシールするための絶縁シール
部材であり、下側の絶縁シール部材37をスプリング3
8の付勢力により蓋体35に圧接し、上側の絶縁シール
部材36を金属パイプアース電極31の上端に螺合する
ビス39により蓋体34に締め付け固定することによっ
て、シール機能を発揮できるようにしている。
分離を主とした構成になっている。尚、図1、図2、及
び図3と同一のものに同一符号を付し、共通部分の説明
を省略するとともに、異なる部分のみ説明する。図3で
示した隔離板兼用円筒アース電極30の下端が密閉容器
4の流入口2よりも上方に位置するように形成すること
によって、水分の沈降分離が効率的に行われるように構
成している。又、沈降分離水40と逆洗液の排出がバル
ブ14の開閉により一挙に行える利点がある。又、界面
センサ26が密閉容器4の底部に設けている点と、濾過
前液循環戻し口21が密閉容器4の上部に形成している
点の2点が図3と異なる点である。送りポンプ5により
被処理液が流入口2から圧入されると、その被処理液
は、上向きに流動案内されながら、隔離板兼用円筒アー
ス電極30と荷電極10との間及び隔離板兼用円筒アー
ス電極30と密閉容器4内面との間の電界内を上昇し、
この上昇中に水滴とダストのコロイドは電気凝集され、
水滴は自重により密閉容器4の底部に沈降し、ダストコ
ロイドは膜上にケーク層を作り、中空糸フィルター8を
通過した処理済み液は、油とダストを完全に除去した濾
過済み液として金属パイプアース電極31の上方に形成
の濾過済み液集液口32に取り込まれ、下端の排出口3
を介して容器4外、つまり液貯留タンク15側へ排出さ
れる。膜の目詰まりで濾過圧力が上昇すると、前述同様
に逆洗を行うのである。この逆洗時には、バルブ14を
開いて前記のように沈降分離水40と逆洗液の排出を行
うのである。
は、図1〜図4で示した構成に限定されるものではな
い。例えば、図1〜図4では、密閉容器4をアース電極
に兼用構成したが、密閉容器4を電極に構成しないで、
該密閉容器4の内部にアース電極を設けて実施してもよ
い。前記被処理液が水溶液である場合には、アース電極
4と荷電極10の間隔が10mm当たり0.5V〜10
Vの交流電圧又は交流と直流の重畳電圧を印加し、又、
前記被処理液が固有抵抗の高い電気絶縁性液、例えば油
である場合には、アース電極4と荷電極10の間隔が1
0mm当たり10V〜200Vの直流電圧を印加するよ
うに前記荷電源トランス11を構成することになる。前
記被処理液が水溶液の場合、交流電圧を使用するのは、
直流電圧を使用すると、電気分解作用に伴って電極の腐
食が発生すること、及び水素発生した水素による爆発等
で装置が破損すること等を防止するためである。又、前
記被処理液が電気絶縁性液の場合、電気絶縁性が高いの
で電圧を上げないと電気凝集効果が少なく、しかも電極
の腐食の懸念がないため、直流電圧を使用することによ
って効率よく電気凝集作用を高めるようにしている。
内側に向かって被処理液を圧入する構成にすることによ
って、従来のように密閉容器の内側から外側に向かって
圧入するものに比べて、圧入された被処理液の貯留空間
を密閉容器内に多く確保することができるから、アース
電極と荷電極による電気凝集作用により濾目の内径より
も大きくなったゴミにより被処理液の供給流路が塞がっ
て、濾過不能となることがない。従って、濾目の小さな
中空糸フィルタにより濾過するものであっても、被処理
液の流速を従来の1/5程度遅くしても濾目が目詰まり
してしまうことを回避することができるから、小型の送
りポンプを使用することができ、しかもプレフィルタ等
の特別な前処理装置を設けることを不要にすることがで
きることから、設備コスト及びランニングコストの低減
化を図ることができ、しかも膜の逆洗回数も従来の1/
3程度に減らすこともでき、もって、ランニングコスト
の低減化を一層図ることができるとともに、洗浄液の廃
棄問題に対しても有効であり、環境の点においても有利
な濾過装置を提供することができる。そして、このよう
に3Kg/cm程度の低い圧力で被処理液を圧入するこ
とによって、コロイド粒子やエマルジョン油滴等の極微
小粒子を濾過除去し、除菌された透明液が得られるか
ら、ビール、酒、ジュース等の食品の製造工程や一般産
業界における廃液のリサイクル、排水の前処理等、生産
技術は勿論のこと、資源のリサイクル、排水の浄化等環
境対策技術として注目されるものである。
を別々に形成することが不要になるだけでなく、2つの
部材を組付けることも不要になるから、装置全体のコス
ト低減につながるものである。
面のどの部位までの距離をも同一にすることによって、
アース電極と荷電極による電気凝集作用を効果的に発揮
させることができるから、被処理液の処理効率を高める
ことができ、この点からもランニングコストの削減化を
図ることができる。
果を発揮することができるように構成することによっ
て、その分荷電効果を高めることができ、膜の目詰まり
対策の効果を向上させることができる。
けることによって、特別に逆洗手段を設けるものに比べ
て、部材の兼用化や逆洗処理剤の不要化を図ることがで
き、コストの低減化を図ることができる。
(アース電極) 5 送りポンプ 6 サクション
ホース 7 逆止弁 8 中空糸フィ
ルター 9 通液孔 10 荷電極 10A,10B 電極 11 荷電源トラ
ンス(電源) 12A 荷電導入碍子 12B 荷電極保持
碍子 13 浮上油 14 バルブ 15 液貯留タンク 16 逆洗処理手
段 17 逆洗エアー弁 18 濾過済み液
出口ホース 19 濾過済み液出口弁 20 濾過済み液
集液室 21 濾過前液循環戻し口 22 濾過前液循
環液戻り調整弁 23 ドレン兼逆洗液自動排出弁 24 ドレン兼逆
洗液自動排出口 25 排出口 26 浮上油界面
センサ 27 側流防止板 28 浮上油回収
空間 29 下部空間 30 隔離板兼用円筒アース電極( 第2 のアース電極) 31 金属パイプアース電極 32 濾過済み液
集液口 33 空間 34,35 蓋体 36,37 絶縁シール部材 38 スプリング 39 ビス 40 沈澱分離水
Claims (7)
- 【請求項1】 流入口と排出口とを有する密閉容器を設
け、この密閉容器の内部に、精密濾過膜又は限外濾過膜
の中空糸フィルターと、前記中空糸フィルターの外面側
に対向位置させ、且つ、前記流入口から流入してきた被
処理液を該中空糸フィルターに外方から内方に向かって
流動案内させるための複数の通液孔が形成された荷電極
と、この荷電極の外面側に設定距離隔てた位置にアース
電極とを設けるとともに、これらアース電極と荷電極と
の間に液中不純物粒子が有しているゼーター電位を低下
若しくは消失し得る大きさの電圧を印加する電源を設け
てなる精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循環濾過装置。 - 【請求項2】 前記アース電極を前記密閉容器に兼用構
成してなる請求項1記載の精密濾過膜又は限外濾過膜外
圧循環濾過装置。 - 【請求項3】 前記密閉容器を円筒状に形成するととも
に、前記荷電極を密閉容器に対して同心状に設けてなる
請求項1又は2記載の精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循
環濾過装置。 - 【請求項4】 前記被処理液が水溶液である場合には、
前記両電極の間隔が10mm当たり0.5Vから10V
の交流電圧又は交流と直流の重畳電圧を印加する請求項
1記載の精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循環濾過装置。 - 【請求項5】 前記被処理液が固有抵抗の高い電気絶縁
性液である場合には、前記両電極の間隔が10mm当た
り10Vから200Vの直流電圧を印加する請求項1記
載の精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循環濾過装置。 - 【請求項6】 前記中空糸フィルターを通過した処理済
み液を集めて外部に排出するための筒状パイプを設ける
とともに、この筒状パイプを前記密閉容器に貫通支持さ
せて、該筒状パイプをアース電極に構成してなる請求項
1又は2記載の精密濾過膜又は限外濾過膜外圧循環濾過
装置。 - 【請求項7】 前記排出口から排出される処理済み液の
一部を貯留するための液貯留タンクを設けるとともに、
この液貯留タンク内の処理済み液を前記排出口側に逆流
させて中空糸フィルターの逆洗処理を行う逆洗処理手段
を設けてなる請求項1記載の精密濾過膜又は限外濾過膜
外圧循環濾過装置。
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1996
- 1996-10-25 JP JP28358496A patent/JP3155212B2/ja not_active Expired - Fee Related
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