JP4292153B2 - 通気方法 - Google Patents

Description

本発明は、膜ろ過システムに関し、とりわけ逆洗方法及びその装置の改良に関する。

近年、膜ろ過システム（membrane filtration system）の利用が急速に増大している。このシステムの成功は、効果的かつ効率的な膜洗浄方法を採用したことによる部分が大きい。物理的に洗浄する方法として、通常、浸透液又はガスを利用しての逆洗（パルス洗浄（backpulse）、フラッシュ洗浄（backflush））や、液体内に泡を形成してガスで膜を磨き又は擦り洗いすることを含む方法が使用されている。後者の方法の例として、イシダらの特許文献１、コートらの特許文献２、ヘンショウらの特許文献３及び４、並びに我々の特許文献５及び６がある。

これらの従来技術には、効果的かつ効率的な表面洗浄を行うための膜配列にガス泡を導入する様々な技術が使用されている。配列内に泡を均一に導入し、かつ、膜の表面を効率的に洗浄するために、配列内にできるだけ多くの泡を保持することによって効果的な清浄が達成されることがわかってきた。
米国特許第５，１９２，４５６号明細書 米国特許第５，２４８，４２４号明細書 米国特許第５，６３９，３７３号明細書 米国特許第５，７８３，０８３号明細書 国際公開第９８／２８０６６号パンフレット 国際公開第００／１８４９８号パンフレット

本発明の目的の一つは、従来技術の一つ或いはそれ以上の欠点を克服し或いは少なくとも回復させ、又は便利な代替手段を少なくとも提供して、膜配列にガスを導入するための改善された方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の側面によれば、液中に上下方向に配置された多孔性の中空膜の配列の内部にガス泡を供給して前記中空膜の外表面を洗浄する方法であって、前記配列の垂直軸に直交する方向にガス泡を供給するステップを備えている。

前記方法は、長さ方向の少なくとも一部に沿って前記配列を取り囲むスリーブを使用して前記配列内にガス泡を保持するステップを備えていることが好ましい。

本発明のさらなる側面によれば、液中で配列の垂直軸に直交する方向にガス泡を供給するガス供給手段として使用される多数の上下方向に配された多孔性中空膜（porous hollow membranes）を備えている膜ろ過モジュールを提供する。

前記モジュールは、さらに、前記配列内にガス泡を保持するために、前記配列の長さ方向の少なくとも一部に沿って前記配列を取り囲むスリーブを備えていることが好ましい。スリーブは、前記配列長さの１７％又はそれよりも長く延びていることが好ましい。

前記多孔性中空膜が中空繊維膜（hollow fibre membranes）を備えていることが好ましい。繊維膜は通常円筒形束に形成されていることが好ましい。さらに、前記スリーブがガス供給手段に近接し、かつその上に配されていることが好ましい。ガス供給手段は、膜配列の周辺に延設され、膜配列にガスを供給するために膜配列に近接する内面に多数の開口が配されたチューブを備えていることが好ましい。多数のガス供給手段が、配列又は束の長さ方向に沿って配されていることがさらに好ましい。チューブに配された複数の開口は、配列内に延びてチューブ状に形成された延長部（extension）を含むことが好ましい。スリーブは前記膜の長さ方向の大部分に沿って延設されていることが好ましい。

多孔性中空繊維膜に関する好ましい実施形態を示すが、本発明はこのような形態に制約されるものではなく、他の類似する膜配列に等しく適用可能である。

図面によれば、繊維膜モジュール５は、図１に示すように、相対的に高い位置の防湿スリーブ（potting sleeve）７と相対的に低い位置の防湿スリーブ８との間で延びる中空繊維膜６を備えている。繊維膜６は、スリーブ７及び８の間に同様に延設されたスクリーン９によって支持されている。

ガス供給リング１０は、下側防湿スリーブ８から離間して配された繊維束６の周囲に配されている。チューブ又はスリーブ１１は、ガス供給リング１０の上方で束６のまわりに、かつ束６の長さ方向に沿って延設されている。チューブ１１は、繊維束６の周囲を好適なシート材で外装する硬質チューブとして形成されていてもよい。チューブ材は、ガス泡に対して不浸透性とされるべきであり、これによって繊維束内でガス泡が保持されるが、液体に対して不浸透性とされる必要はない。防湿スリーブそれぞれの上下の領域１２は、ガス供給リング１０によって束に供給される泡と同様の通常プロセスによって膜から逆洗された材料を離脱させるのと同様に繊維膜への供給を許容するため、チューブ１１外装されないままの状態となっている。

図２及び図３により詳細なガス供給リング１０を示す。リングは、図１に示すように、束の周囲に配された際に繊維配列内にガスを供給させるために、内周にわたって互いに離間して形成された孔又は開口１６を備える環状チューブ１５とされている。ガス又は空気は、リングの一側面に配されたポート１７を通してリング１０に供給される。

このシステムは多くの有利な点を有する。多くのガス供給リングの使用によって、長さ方向に沿って多くの箇所から膜束内に空気やガスが供給され得る。このことは束内を研磨する泡となるガスをより均一に供給することができる。 チューブ又はスリーブ１１にて束内に泡を保持することによって、より効率的に繊維表面を磨くことができる。このように磨き泡を供給することは、繊維の母管（header）とは独立して、繊維モジュールの両端の何れかから出て行くろ過を許容し、逆洗時には繊維モジュールの片端又は両端からの逆ろ過を許容する。図４は、繊維束に沿ったスリーブ又は外装長さの増加にともなうＴＭＰ増加の減少を示す。

本発明の趣旨或いは目的を逸脱しない範囲において、上記実施形態や例示を超えるものも可能である。

本発明の一実施形態に係るガス供給リングを有する中空繊維膜を示す破断正面図である。 図１に示すガス供給リングを示す斜視図である。 図２に示すガス供給リングを示す断面斜視図である。 膜の膜間圧力とモジュールの巻付長さの割合が異なるろ過モジュールの稼働時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

５ 膜ろ過モジュール
６ 膜
１０ ガス供給リング（ガス供給手段）
１１ スリーブ
１６ 開口

Claims (24)

1. 液体をろ過するときに使用するための膜の外表面を洗浄する方法であって、
   相対的に高い位置及び相対的に低い位置の第１スリーブの間に取り付けられかつ液体に浸された多孔性中空膜の束を準備するステップと、
   前記第１スリーブから離間して配置されたガス供給手段を用いて、前記束の周囲から前記束に向けて前記束の垂直軸に直交する方向にガス泡を導くステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記束を囲む第２スリーブを用いて前記ガス泡を前記束内における前記束の長さ方向の少なくとも一部に沿って保持するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上下方向に配置されている多孔性中空膜の束と、前記束の周囲に配置されてガス泡が前記束の垂直軸に直交する方向で導かれるガス供給手段と、を備えることを特徴とする膜ろ過モジュール。
4. 前記束について前記束の長さ方向の少なくとも一部に沿って配置されたスリーブをさらに備え、
   前記スリーブが、ガス泡に対して不浸透性であることを特徴とする請求項３に記載の膜ろ過モジュール。
5. 前記スリーブが、前記束の長さの１７％以上延設されていることを特徴とする請求項４に記載の膜ろ過モジュール。
6. 前記スリーブが、前記束の長さ方向の大部分に沿って延設されていることを特徴とする請求項４に記載の膜ろ過モジュール。
7. 前記スリーブが、前記ガス供給手段に近接し、かつ該ガス供給手段の上に配されていることを特徴とする請求項４に記載の膜ろ過モジュール。
8. 前記多孔性中空膜が、中空繊維膜を備えることを特徴とする請求項３に記載の膜ろ過モジュール。
9. 前記束が、円筒形状であることを特徴とする請求項８に記載の膜ろ過モジュール。
10. 前記ガス供給手段が、該ガス供給手段の内周に配置された複数の開口が形成されたチューブを備えることを特徴とする請求項３に記載の膜ろ過モジュール。
11. 前記ガス供給手段が、前記開口の周囲に配置されたチューブ状延長部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の膜ろ過モジュール。
12. 前記束の長さ方向に沿って配置された複数のガス供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の膜ろ過モジュール。
13. 第１スリーブの間に取り付けられて上下方向に配置された多孔性中空膜の束と、
    ガス泡を前記束の周囲から前記束に向けて、前記第１スリーブと独立して前記束の垂直軸に直交する方向に導くためのガス供給手段と、
    を備えることを特徴とする膜ろ過モジュール。
14. 前記束について前記束の長さ方向の少なくとも一部に沿って配置された第２スリーブをさらに備え、
    前記第２スリーブが、前記ガス泡に対して不浸透性であることを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過モジュール。
15. 前記第２スリーブが、前記束の長さの１７％以上延設されていることを特徴とする請求項１４に記載の膜ろ過モジュール。
16. 前記第２スリーブが、前記束の長さ方向の大部分に沿って延設されていることを特徴とする請求項１４に記載の膜ろ過モジュール。
17. 前記第２スリーブが、前記ガス供給手段に近接し、かつ該ガス供給手段の上に配されていることを特徴とする請求項１４に記載の膜ろ過モジュール。
18. 前記多孔性中空膜が、中空繊維膜を備えることを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過モジュール。
19. 前記束が、円筒形状であることを特徴とする請求項１８に記載の膜ろ過モジュール。
20. 前記束の長さ方向に沿って複数のガス供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過モジュール。
21. 前記ガス供給手段が、該ガス供給手段の内周に配置された複数の開口が形成されたチューブを備えることを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過モジュール。
22. 前記ガス供給手段が、前記開口の周囲に配置されたチューブ状延長部をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の膜ろ過モジュール。
23. 前記多孔性中空膜を支持して配置されたスクリーンをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の膜ろ過モジュール。
24. 前記多孔性中空膜を支持して配置されたスクリーンをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過モジュール。

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