JP3440684B2 - 濾過装置及び濾過装置の洗浄方法 - Google Patents

濾過装置及び濾過装置の洗浄方法

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JP3440684B2 JP08099196A JP8099196A JP3440684B2 JP 3440684 B2 JP3440684 B2 JP 3440684B2 JP 08099196 A JP08099196 A JP 08099196A JP 8099196 A JP8099196 A JP 8099196A JP 3440684 B2 JP3440684 B2 JP 3440684B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば洗浄液の再
利用や排水処理を行うために用いられる膜利用型濾過手
段と、この膜利用型の濾過手段に膜透過液や圧縮空気等
の逆洗流体を逆流させて膜透過方向を逆転させて膜を洗
浄する逆洗手段を備えた濾過装置と、その洗浄方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、洗浄液の再利用や排水処理を
行うために用いられる濾過装置に、精密濾過膜や限外濾
過膜等の膜を利用した油水分離を行う膜利用型濾過手段
を採用しているものがある。
【0003】これは、油滴の大きさよりもはるかに小さ
な微細孔を有する膜を透過させて油水の濾過を行い、油
と水を分離して油分の含まない洗浄液を得るものであ
る。
【0004】図4は膜利用型濾過手段を利用した従来の
濾過装置の一例である。この濾過装置100は、洗浄対
象となるワークW101に付着した汚れや油分を除去す
るもので、洗浄槽101の内部に水と洗剤を主成分とす
る洗浄液L101を入れ、その中にワークW101を浸
漬して、超音波や攪拌、揺動といった物理的作用によ
り、汚れや油分を除去するものである。ここでは102
を超音波発振器として例示した。
【0005】この洗浄槽101の中に次々と連続的にワ
ークW101を投入すると、洗浄槽101内の洗浄液L
101の油分濃度が上昇して、ワークに対する洗浄能力
が低下するので、濾過装置100には以下に説明する濾
過手段を備えている。
【0006】これは排出経路103の下流に設けられた
2段の濾過手段であり、1段目は第1循環経路110に
よるものであり、ポンプ111と浮上油回収手段112
を備えている。
【0007】また、2段目は第1循環経路110の下流
の第2循環経路120によるものであり、ポンプ121
と膜利用型濾過手段122を備えている。1段目の循環
経路110で比較的大きな油滴が分離された洗浄液L1
01が第2循環経路120の経路内に流入して濾過を行
う。濾過された油成分の除去された洗浄液は戻し経路1
31により洗浄槽101の中に戻される。
【0008】浮上油回収手段112の原理は、図5に示
すように、滞留槽112a内に油滴L111a同士が接
触しやすいように洗浄液L110を溜めて、水成分L1
12と油滴L111aの比重差によって微小な油滴(例
えば数〜数十μm)を集合させて大きな油滴(例えば数
百μm)として上方に浮上させ、洗浄液L101中の水
成分L112と油成分L111を分離するものである。
滞留槽112aの中では、図5(a)、図5(b)、図
5(c)の順に油成分L111が分離されていく。
【0009】さらに、図5には示さなかったが、滞留槽
内に極細繊維構造体のコアレッサーフィルターを備え、
このコアレッサーフィルターに洗浄液L101を透過さ
せることによって油滴L111aをさらに大きくして比
重差分離を促進させているものもある。
【0010】次に、膜利用型濾過手段122としては、
多数本の中空糸膜124を束ねたものを限外濾過膜とし
て用いた中空糸膜モジュール123を使用しており、第
2循環経路120中に設けられたポンプ121にて供給
された洗浄液を中空糸膜124の膜壁の内側表面に対し
て平行に流し、そのときの油水の一部が膜壁を通ること
で濾過するクロスフロータイプとなっている。このクロ
スフロータイプとは、膜利用型濾過手段122を長期間
運転するために、中空糸膜モジュール123を濾過対象
となる洗浄液の循環経路中(循環経路120)に設け、
常に膜に対して平行の流れをつくって膜表面の汚染やつ
まりを最小限に予防する方法である。
【0011】また、中空糸膜モジュール123内の中空
糸膜124を透過しなかった洗浄液は第2循環経路12
0を循環することになり、油成分濃度が上昇するので、
二次側圧力調整弁113を通り、第1循環経路110に
戻って油成分が浮上油回収手段112により分離され
る。
【0012】濾過装置100は、従って、洗浄液中に乳
化分散されている油成分も、上記の第1及び第2循環経
路110,120を循環するに従い排出されるので、最
終的にはワークの持ち込んだ油持ち込み量と、浮上油回
収手段112からの油成分排出量が等しくなるように設
計されているものであり、同時に洗浄槽101、第1及
び第2循環経路110,120内の油成分濃度もそれぞ
れの所定値の範囲内で安定するものである。
【0013】尚、図4に含まれている構成要素で、説明
が不要なものはその説明を省略したが、125は排出
弁、126,127はそれぞれ、中空糸膜モジュール1
23の一次,二次側圧力計である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】但し、上記に説明した
濾過装置100は、クロスフロータイプの膜利用型濾過
手段122を採用しているとはいえ、長時間の濾過を続
けると、油成分や浮遊汚染物質等により中空糸膜モジュ
ール123の多数本の中空糸膜124の膜が目詰まりを
起こしてしまう。
【0015】これはクロスフロータイプの濾過方法にお
いては、膜表面の洗浄効果は平行に流れている濾過対象
洗浄液の流速と圧力のバランスにより決定されるもの
で、特に、内循環の中空糸膜を用いたものでは濾過時の
洗浄効果の向上を狙って濾過対象洗浄液の流速を速くし
ようとすると管内抵抗の上昇が大きく、必要とする濾過
圧力も増大してしまい、かえって膜表面に浮遊汚染物質
を付着させてしまう結果になる場合もあるからである。
【0016】従って、所定の間隔(例えば10〜60
分)に一回、逆洗弁132を切り換えて高圧エアや膜透
過液を中空糸膜モジュール123の方向に給送すること
(逆洗という)が行われている。
【0017】ここで133は中空糸膜モジュール123
と逆洗弁132との間に配設された逆洗タンクであり、
中空糸膜モジュール123により濾過された膜透過液を
逆洗流体として利用するために一次的に蓄積するもの
で、逆洗時に高圧エアをこの逆洗タンク133に供給す
ることにより内部の膜透過液(逆洗流体)が中空糸膜1
24の膜の逆方向から透過させて目詰まりを解消させる
ものである。
【0018】また逆洗時はモータ121とモータ111
は停止しているので、中空糸膜124の膜を逆方向に透
過し、油成分と汚染物質の混入した逆洗流体が第2循環
経路120及び第1循環経路110内から排出経路10
3を逆流して洗浄槽101に戻されることのないように
排出弁125より循環経路より経路外へと排出してい
る。
【0019】しかしながら、逆洗タンク133内部に蓄
積される逆洗流体の量には限度があり、1回の逆洗によ
り完全に汚染物質を膜表面から剥し取ることの不可能な
場合がある。また、逆洗によって膜表面から剥し取られ
装置内に残存した汚染物質は中空糸膜の膜表面に再付着
しやすい。
【0020】従って、逆洗タンク133内部に蓄積され
た逆洗流体を膜の透過方向と逆方向に流すだけでは膜に
付着した汚染物質を完全に除去することは困難である。
【0021】そして、この状態で濾過装置を再稼動させ
ると残留している汚染物質が循環経路内を再循環し始め
て膜表面の目詰まりを促進させてしまうという結果にな
っていた。
【0022】従って従来の逆洗方法により、より完璧に
汚染物質を除去しようとすると逆洗の回数を増やした
り、逆洗時に流す逆洗流体の量を増加させたりしなけれ
ばならない。
【0023】このことは、逆洗のオペレーションコスト
を増大させ、装置の稼動率を低下させると共に、逆洗時
に発生する廃液量を増大させることになり、省資源化や
環境保護の観点からも改善を必要とする問題であった。
【0024】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、逆洗の
効率を向上させることにあり、効果的に膜表面に付着し
た汚染物質を除去し、また除去した汚染物質の膜への再
付着を防止し、さらに排液量を減少させることが可能な
濾過装置及び濾過装置の洗浄方法を提供する。
【0025】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明にあっては、循環経路と、この循環経路内
に備えられた膜利用型濾過手段と、該膜利用型濾過手段
の膜の透過方向を逆転させる逆洗手段とを備えた濾過装
置において、前記循環経路に逆洗時にのみ利用される経
路を有し、逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過側か
ら逆洗流体を逆流させ、次に前記逆洗手段により高圧空
気を用いて膜の透過側の高圧状態を維持した状態で、前
記逆洗時にのみ利用される経路と膜利用型濾過手段とを
つなぐ経路内で第2の逆洗流体を循環させることを特徴
とする。
【0026】従って、逆洗手段を作動させると、膜の表
面に付着した汚染物質は、膜の透過側の高圧状態と、逆
洗時に循環する逆洗流体により、膜の表面から除去され
る。除去された汚染物質は逆洗流体の中に混在し循環経
路を循環するが、透過側が高圧状態に保たれ濾過ができ
ないので、汚染物質の膜の表面への再付着量が低減す
る。
【0027】前記循環経路としての膜利用型濾過手段の
濾過対象流体の流入経路と流出経路とを接続する独立し
たバイパス経路と、このバイパス経路内の流体を循環さ
せるポンプと、前記バイパス経路内の流体を排出する排
出弁とを備え、逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過
側から逆洗流体を逆流させ、次に前記逆洗手段により
圧空気を用いて膜の透過側の高圧状態を維持した状態で
前記バイパス経路内で第2の逆洗流体を循環させ、その
後前記排出弁より該第2の逆洗流体を排出可能とするこ
とを特徴とすることも好適である。
【0028】これによると、除去された汚染物質は逆洗
流体の中に混在して独立したバイパス経路を循環して、
その他の経路へは流出しない。汚染物質が混在した逆洗
流体は排出弁より排出される。
【0029】前記バイパス経路に、循環する流体中の汚
染物質を取り除くフィルター手段を備えたことも好適で
ある。
【0030】これによると、逆洗流体が循環している状
態でその中に混在する汚染物質を除去することができる
ので、逆洗流体を排出することなく汚染物質を取り除く
ことができる。
【0031】また、濾過装置の洗浄方法では、循環経路
と、この循環経路内に備えられた膜利用型濾過手段と、
該膜利用型濾過手段の膜の透過方向を逆転させる逆洗手
段とを備え、逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過側
から逆洗流体を逆流させ、次に前記逆洗手段により高圧
空気を用いて膜の透過側の高圧状態を維持した状態で、
逆洗時にのみ利用される経路と膜利用型濾過手段とをつ
なぐ経路内で第2の逆洗流体を循環させる。
【0032】さらに、前記循環経路としての膜利用型濾
過手段の濾過対象流体の流入経路と流出経路とを接続す
る独立したバイパス経路と、このバイパス経路内の流体
を循環させるポンプと、前記バイパス経路内の流体を排
出する排出弁とを備え、逆洗時に、まず前記逆洗手段で
高圧空気を用いて膜の透過側から逆洗流体を逆流させ、
次に前記逆洗手段により膜の透過側の高圧状態を維持し
た状態で前記バイパス経路内で第2の逆洗流体を循環さ
せ、その後前記排出弁より該第2の逆洗流体を排出する
ことも好適である。
【0033】さらに、前記濾過装置のバイパス経路に、
循環する流体中の汚染物質を取り除くフィルター手段を
備え、逆洗時にバイパス経路内を循環する流体中の汚染
物質を取り除くことも好適である。
【0034】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。
【0035】(実施の形態1)図1は本発明を適用した
濾過装置の第1の実施の形態である。この濾過装置S1
は、本発明により膜利用型濾過手段1の逆洗時における
問題を解決することを特徴とするものであり、従来技術
の項で一例として説明した図4の濾過装置100から逆
洗に関係する構成部分を抜粋し、それに本発明特有の構
成を付加したものである。
【0036】従って、図の左側の不図示の構成は、従来
技術に説明したものと同様の構成であっても良いし、ま
たこの構成に限定されるものではなく、本発明は様々な
構成の装置に適用可能なものである。
【0037】図1において、1は膜利用型濾過手段であ
り、内部に中空糸膜1aを複数本束ねたものを濾過膜と
して用いた中空糸膜モジュール1bを使用している。
【0038】この膜利用型濾過手段1は濾過対象流体の
流入経路2と流出経路3を備えたクロスフロータイプの
ものであり、濾過動作中は常に濾過対象流体が中空糸膜
モジュール1bの内部を中空糸膜1aの方向と平行に流
れている。中空糸膜1aの膜を透過した膜透過液は、そ
の後の使用のために排出経路4を流れて矢印A1方向へ
と排出されていく。
【0039】5は排出経路4の途中に設けられ、逆洗時
に膜を逆流する逆洗流体として利用される膜透過液を一
時的に蓄える逆洗タンクである。
【0040】6は通常の濾過時と逆洗を行う時に切り換
わる切換弁であり、逆洗時のみ矢印A4の方向に圧縮気
体としての高圧空気を逆洗タンク5へと流入させて逆洗
タンク5内部に蓄えられた膜透過液(逆洗流体)を逆流
させ、またさらに必要であれば、高圧空気自体も中空糸
膜モジュール1bの透過側へと流入して透過側を高圧状
態とすることができるものである。
【0041】これらの排出経路4、逆洗タンク5及び切
換弁6等により逆洗手段が構成されている。
【0042】7は流出経路3に設けられた経路切換弁で
あり、通常の濾過時には経路8へと流体を流し、逆洗時
に、循環経路として利用される経路9へと流体を流すよ
うに切り換わる。
【0043】10は通常時に膜利用型濾過手段1に濾過
対象流体をクロスフローさせるための循環経路であり、
流体は経路11とポンプ12及び流入経路2を通過して
膜利用型濾過手段1に再度濾過対象流体が循環して流入
する。
【0044】また、13は、経路8を流れてきた流体の
一部を矢印A3方向の不図示の循環経路へと分岐させる
ための圧力調整弁である。
【0045】一方、逆洗時に経路9へ流入した流体も経
路11の下流側とポンプ12及び流入経路2を通過して
膜利用型濾過手段1に再度循環して流入する。また、1
4は逆洗時の汚染物質の混在した流体を排出するための
排出弁である。また、この逆洗時の循環経路を独立した
バイパス経路K1と呼ぶ。
【0046】上記の構成の濾過装置S1における作用を
通常の濾過時の場合から以下に説明していく。通常の濾
過時においては、濾過対象流体は矢印A2から経路11
に流入し、ポンプ12で搬送され流入経路2を経て膜利
用型濾過手段1にクロスフローの様式で流入し、膜を透
過した膜透過液は排出経路4から排出され、膜を透過し
なかった流体は流出経路3により経路切換弁7、経路8
及び循環経路10を流れ再び経路11へと戻るように流
れ、この経路を何度も循環しながら膜利用型濾過手段1
で濾過される。この時流体の一部が矢印A3の方向へと
分岐して流れていくことは上記した通りである。
【0047】次に、本発明の構成による濾過装置の洗浄
方法として、上記構成の逆洗手段を利用した逆洗方法を
説明する。まず、逆洗時には経路切換弁7を逆洗側に切
り換える。ポンプ12はこの状態で一端停止させること
が好ましいが、停止させないで稼動を継続させてもよ
い。
【0048】次に切換弁6を逆洗側に切り換えて矢印A
4に示す高圧空気を逆洗タンク5へと流入させて逆洗タ
ンク5に蓄積されていた逆洗流体を排出経路4から中空
糸膜モジュール1bへと逆流させる。
【0049】逆洗タンク5に蓄積されていた逆洗流体を
逆流させると、一時的に経路3,9,2に存在する流体
が過剰になるので、適宜排出弁14を開け、流入した逆
洗流体の過剰分を排出する。また、この時汚染物質の混
在した逆洗流体が経路11を流れて経路10等へと逆流
することを完全に防止するために、経路11に逆止弁を
設けても良い。
【0050】
【0051】(a)逆洗タンク5内の逆洗流体が完全に
なくなるまで一気に逆洗を行い、また排出弁14も流入
経路2と膜利用型濾過手段1内の流体(逆洗流体)が完
全に排出されるまで開けておく。ここで排出弁14を閉
じるが、切換弁6は逆洗側にしておき、高圧空気により
膜の透過側の圧力を高圧状態に維持しておく。
【0052】
【0053】本発明ではさらにこの状態からポンプ12
を作動させて、逆洗流体を循環経路K1中で循環させて
膜利用型濾過手段1内を流れさせる。但し上記(a)の
弁操作を行った場合には経路内に流体が存在しないの
で、矢印A2より濾過対象流体を供給させて逆洗流体と
して循環させる。
【0054】すると、膜の透過側が高圧状態であるた
め、循環する逆洗流体は膜を通過することができずに濾
過は行われないが、先の逆洗で剥離された汚染物質で排
出されずに残留したもの、及び循環により新たに剥離し
た汚染物質が、循環する逆洗流体中に混在して存在する
ようになる。また、膜の透過側(中空糸膜においては外
径側)の圧力が高いので膜表面への汚染物質の再付着も
発生せず、循環する流体の流れにより表面の汚染物質も
除去される。
【0055】循環経路K1における逆洗流体の循環が終
了したら、汚染物質が含まれる逆洗流体を排出弁14か
ら完全に排出させれば良い。
【0056】(実施の形態2)図2に本発明を適用した
第2の実施の形態を示す。第2の実施の形態の濾過装置
S2は上記第1実施の形態で説明した濾過装置S1と、
基本構成は同じであるが、経路9に流体中に浮遊してい
る汚染物質を取り除くフィルター手段20を備えたもの
である。
【0057】図2において、第1の実施の形態と同じ構
成部分には同じ符号を付して第1の実施の形態と同様な
ものとして扱い、その詳細な説明を省略する。
【0058】この実施の形態においては、逆洗時に逆洗
流体が循環経路K2を循環する際に逆洗流体の中に含ま
れる汚染物質がフィルター手段20により取り除かれる
ので、排出弁14を開けることなく逆洗を行い、かつ汚
染物質を除去することが可能となるものである。
【0059】従って、逆洗流体が循環している状態でそ
の中に混在する汚染物質を除去することができるので、
逆洗流体を排出することなく汚染物質を取り除くことが
でき、逆洗による廃液量を低減することができる。
【0060】(実施の形態3)図3に本発明を適用した
第3の実施の形態を示す。第3の実施の形態の濾過装置
S3は上記第2の実施の形態で説明した濾過装置S2
と、基本構成は同じであるが流出経路3に設けられた経
路切換弁7のかわりに、経路8に経路遮断弁7bを設け
たものである。
【0061】濾過装置S3では、通常の濾過時は経路遮
断弁7bが開いているが、逆洗時には経路8を遮断す
る。その他の構成は第2の実施の形態と同様である。
【0062】しかし、濾過装置S3では、通常濾過時に
も循環する流体の一部がフィルター手段20を通過する
ため、第2の実施の形態の濾過装置S2よりさらに膜利
用型濾過手段1の目づまり抑制効果が期待できる。
【0063】
【発明の効果】以上のように説明された本発明による
と、濾過装置の逆洗時において、逆洗流体の使用量が少
なくても、膜の表面に付着した汚染物質が逆洗流体の循
環により取り除かれるので逆洗効率が向上する。また、
除去された汚染物質は逆洗流体の中に混在して循環経路
を循環するので、汚染物質の膜の表面への再付着量が低
減する。
【0064】独立したバイパス経路を備えることで、除
去された汚染物質を他の経路へ流出させずに逆洗を行え
る。また、汚染物質が混在した逆洗流体は排出弁より排
出される。
【0065】バイパス経路にフィルター手段を備えたも
のは、逆洗流体が循環している状態でその中に混在する
汚染物質を除去することができるので、逆洗流体を排出
することなく汚染物質を取り除くことができ、逆洗によ
る廃液量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施の形態に係る濾過装
置の図。
【図2】図2は本発明の第2の実施の形態に係る濾過装
置の図。
【図3】図3は本発明の第3の実施の形態に係る濾過装
置の図。
【図4】図4は従来の濾過装置の図。
【図5】図5は浮上油回収手段の説明図。
【符号の説明】
1 膜利用型濾過手段 1a 中空糸膜 1b 中空糸膜モジュール 2 流入経路 3 流出経路 4 排出経路 5 逆洗タンク 6 切換弁 7 経路切換弁 8,9,11 経路 10 循環経路 12 ポンプ 13 圧力調整弁 14 排出弁 20 フィルター手段 A1 矢印 K1 バイパス経路 S1 濾過装置

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】循環経路と、この循環経路内に備えられた
    膜利用型濾過手段と、該膜利用型濾過手段の膜の透過方
    向を逆転させる逆洗手段とを備えた濾過装置において、 前記循環経路に逆洗時にのみ利用される経路を有し、 逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過側から逆洗流体
    を逆流させ、次に前記逆洗手段により高圧空気を用いて
    膜の透過側の高圧状態を維持した状態で、前記逆洗時に
    のみ利用される経路と膜利用型濾過手段とをつなぐ経路
    内で第2の逆洗流体を循環させることを特徴とする濾過
    装置。
  2. 【請求項2】前記循環経路としての膜利用型濾過手段の
    濾過対象流体の流入経路と流出経路とを接続する独立し
    たバイパス経路と、 このバイパス経路内の流体を循環させるポンプと、 前記バイパス経路内の流体を排出する排出弁とを備え、 逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過側から逆洗流体
    を逆流させ、次に前記逆洗手段により高圧空気を用いて
    膜の透過側の高圧状態を維持した状態で前記バイパス経
    路内で第2の逆洗流体を循環させ、その後前記排出弁よ
    り該第2の逆洗流体を排出可能とすることを特徴とする
    請求項1に記載の濾過装置。
  3. 【請求項3】前記バイパス経路に、循環する流体中の汚
    染物質を取り除くフィルター手段を備えたことを特徴と
    する請求項2に記載の濾過装置。
  4. 【請求項4】循環経路と、この循環経路内に備えられた
    膜利用型濾過手段と、該膜利用型濾過手段の膜の透過方
    向を逆転させる逆洗手段とを備えた濾過装置の洗浄方法
    であって、 逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過側から逆洗流体
    を逆流させ、次に前記逆洗手段により高圧空気を用いて
    膜の透過側の高圧状態を維持した状態で、逆洗時にのみ
    利用される経路と膜利用型濾過手段とをつなぐ経路内で
    第2の逆洗流体を循環させることを特徴とする濾過装置
    の洗浄方法。
  5. 【請求項5】前記循環経路としての膜利用型濾過手段の
    濾過対象流体の流入経路と流出経路とを接続する独立し
    たバイパス経路と、このバイパス経路内の流体を循環さ
    せるポンプと、前記バイパス経路内の流体を排出する排
    出弁とを備えた濾過装置の洗浄方法であって、 逆洗時に、まず前記逆洗手段で膜の透過側から逆洗流体
    を逆流させ、次に前記逆洗手段により高圧空気を用いて
    膜の透過側の高圧状態を維持した状態で前記バイパス経
    路内で第2の逆洗流体を循環させ、その後前記排出弁よ
    り該第2の逆洗流体を排出することを特徴とする請求項
    4に記載の濾過装置の洗浄方法。
  6. 【請求項6】前記濾過装置のバイパス経路に、循環する
    流体中の汚染物質を取り除くフィルター手段を備え、 逆洗時にバイパス経路内を循環する流体中の汚染物質を
    取り除くことを特徴とする請求項5に記載の濾過装置の
    洗浄方法。
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