JPH01139114A - 回転濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は回転濾過装置に関し、詳細には簡単な構成にて
濾過素子の目詰まりを抑制し得て、効率良く長時間継続
濾過が可能な回転濾過装置に関するものである。

〔従来の技術〕

精密濾過膜や限外濾過膜等を使用し、菌体などを含む懸
濁液を加圧または真空濾過するｉｌｌ過方法においては
、濾過の進行に伴い被濾過液に含まれる粒子やゼラチン
質などが濾過素子の表面に捕捉され、該濾過面に付着層
が形成され、また、この微粒子や高粘度物質で構成され
る付着層はｉｆ！過圧縮性が大きいので、濾過の進行と
共に急激に濾過面を目詰まりさせて濾過素子の濾過抵抗
を増大させる。

この濾過面における付着層の形成を抑制し、濾過効率の
低下を防ぎ継続的に濾過する装置として代表的なものに
回転濾過装置、すなわち、内部に中空小室を備えた複数
個の回転濾過素子を回転軸上に直列的に間隙を隔てて設
け、これらを一体的に回転させ、該濾過素子表面に捕捉
される粒子等に遠心力を与えて排除し、また被濾過液と
濾過素子との相対速度差により被濾過液に乱流や渦流を
発生させることで付着層の形成を抑制し、その濾過抵抗
の増大を防止する濾過装置がある。

しかし、これら回転′ｔＪ１．過装置においては、単に
複数の濾過素子を間隙を隔てて回転軸に取付けてこれら
を一体的に回転させるだけでは、被濾過液が濾過素子と
同一方向に随伴流動するいわゆる共回り現象が生じて、
濾過面における付着層の形成を抑制するという所期の目
的を達成し得なくなるので、この随伴流動の発生を防止
するための構成について種々の工夫が加えられ、また数
多くの提案がなされている。

これら従来の回転濾過装置としては、例えば、回転軸上
に取付けた複数個の回転濾過素子の間に固定濾過素子を
配したもの（特開昭４７−２３９４９号公報）とか、外
周に濾過槽壁と接触回転する逆送羽根を備え、かつ回転
軸近傍に流通部を設けた環状回転濾過素子と、外周部に
流通間隙を有する回転濾過素子とを交互に回転軸上に取
付け、かつ、これら回転濾過素子の間に掻取刃を回転自
在に配したもの（特開昭４８−８７４７３号公報）とが
、回転軸上に取付けた複数個の回転濾過素子の間、およ
び該回転濾過素子の内部に設けた中空部に、濾過素子の
回転方向にほぼ直交する方向に延びた１個または複数個
の流動制御体を配したもの（特開昭５０−６９６５７号
公報）等が知られている。

これら従来の回転濾過装置は、いずれも被濾過液をポン
プ等により外部より圧送循環させ、その強制的な被濾過
液の流れを上記の構成にて濾過素子表面に導いたり、濾
過素子間の間隙に配置した流動制御体にて随伴流の発生
を防ぐと共に乱流や渦流を発生させ、濾過素子表面と被
濾過液とに相対速度差を生じさせることで、濾過面にお
ける付着層の形成を抑制するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の従来の回転′／ｊ１．遇９’ｌｌは、回
転濾過素子と、固定濾過素子や掻取刃や流動制御体等と
を交互に、しかもできるだけ少ない間隙で設置する必要
があり、その構造が非常に複雑かつ精密なものとなるた
め、−その組立や分解に煩雑な手順を要するものとなり
、また、流動制御体を用いる例では回転軸近傍における
濾過素子と被濾過液との速度差が小さくなるため、該回
転軸近傍における付着層の形成を充分に抑制できない。

一方、被濾過液をポンプ等により循環流動させるについ
て、その内部に強制的な流れを形成させるためには比較
的に被濾過液の循環流量を多く要し、しかもその流路構
成が複雑なため流動抵抗も大きなものとなり、比較的に
大きな容量・出力のポンプ等を要とするという問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の従来装置における上記問題点の解決を目
的としたもので、その要旨は、被ｉ！１ｉ１２液を連続
的に送入するよう構成された容器内に、駆動手段にて回
転され、濾過液の取出し手段と連通ずる中心孔を存する
回転軸を設けると共に、該回転軸上に内部に中空小室を
有する複数個の円盤状濾過素子を液体流通自由な間隙を
隔てて同芯状に取付け、かつ該濾過素子の小室と回転軸
の中心孔とを液体流通可能に連通させてなる回転濾過装
置において、前記各濾過素子の回転軸との取付は部近傍
に被濾過液を軸方向に貫流させる開口部を設け、被濾過
液の随伴流を利用して各濾過素子間の間隙に外周方向に
向かう被濾過液Ｗ１環流を発生させるようにしたもので
ある。

〔作用〕

濾過素子が回転するとき、濾過素子表面に接する被濾過
液は、その粘性に応じて濾過素子の回転力を受けてその
回転方向に随伴して流れると共に、該回転による遠心力
を受は濾過素子の外周方向すなわち回転半径方向にも流
れようとする。

本発明においては、この随伴流を有効に利用するもので
、回転軸上に複数個の円盤状濾過素子を液体流通自由な
小間隙を隔てて同芯状に取付け、前記各濾過素子の回転
軸との取付は部近傍に被濾過液を軸方向に貫流させる開
口部を設けであるので、これら複数個の濾過素子を一体
的に回転させるとき、濾過素子間の被濾過液は、該濾過
素子の回転に随伴して回転し、この回転による遠心力に
よって外周方向に流される。

そして、外周方向に流された被濾過液は、容器の壁面に
沿って流動して両側壁面部から濾過素子の回転中心方向
に向かって流れ、各濾過素子の取付は部近傍にに設けた
貫流開口部を経由して各濾過素子間の間隙に還流供給さ
れるため、それぞれの濾過素子間の間隙に中心側より外
周方向に向う被濾過液の流れが生じる。なお、この流れ
は濾過素子の中心寄りで最大となり、この中心寄りの濾
過素子表面における付着層の形成を抑制する。

また、濾過素子間の被濾過液は、濾過素子の回転に随伴
流動してその回転方向に流れようとするが、濾過素子の
回転中心部側の貫流開口部を経由する還流すなわち回転
半径方向の流れとの複合流となって濾過素子の外周方向
に流される。

このため、濾過素子の回転時においては、回転する濾過
素子表面と被濾過液の流れとの間に相対速度差が濾過面
全体に生じ、当該濾過素子表面における付着層の形成が
抑制される。

〔実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して、以下に説明する。

第１図は本発明の実施例の回転濾過装置の要部を示す正
断面図で、第２図はこの装置の回転ｄ１．過素子を示す
一部を切欠いた側面図である。

第１図および第２図において、（１）は容器であって、
該容器（１）は図外の被濾過溶液の供給手段と連通ずる
入口管００）と、図外の？ａ縮濾過溶液の回収・循環手
段と連通する出口管（１１）とを備えた圧力容器である
。

（２）は中空回転軸であって、核中空回転軸（２）は、
軸封装置（６）を介して回転自在かつ水密に容器（１）
内に挿入配置され、容器（１）外の端部において伝導お
よび軸受装置（７）に保持されると共に、伝導および軸
受装置（７）と連結された電動Ｒ（８）にて駆動・回転
されるもので、その容器（１）外の軸端部に図外の濾過
液回収手段と連通ずる濾過液出口管（９）を備えたもの
である。

（３）は濾過素子であって、該濾過素子（３）は内部に
中空小室を備えた円盤状とされ、回転中心寄りに貫流開
口部（５）を設けたもので、その中空小室と中空回転軸
（２）の中心孔とを液体流通可能に連通して円周方向に
等角度で３個配された濾液パイプ（４）を介して中空軸
（２）に接続されてあり、かつ中空回転軸（２）に対し
直交して軸方向に等間隙を隔て直列的に複数個配設され
てあり、それぞれ中空回転軸（２）と一体的に回転可能
とされたものである。

上記構成の本実施例の回転濾過装置においては、被濾過
液は入口管００より容器（１）内に加圧供給され、濾過
素子（３）で濾過された濾液は濾液パイプ（４）および
中空回転軸（２）の中心孔を経て濾過液出口管（９）よ
り取出される。一方、容器（１）内で濾過により濃縮さ
れた液は適時排出管（１１）より排出される。

また、容器（１）内における被濾過液は、第１図中の矢
印で示すように、回転する濾過素子（３）の遠心力を受
けて該濾過素子（３）の外周方向に送られ、そして、容
器（１）の壁面に沿って流動して両側壁面部より濾過素
子（３）の回転中心部に向かって流され、各濾過素子（
３）の回転中心寄りに設けた貫流開口部（５）を経由し
て各濾過素子回転中心寄りから各Ｍ過素子間の間隙、す
なわち各濾過素子表面に還流供給される。

上記構成の本実施例の回転ｉＩ！過装置において、その
濾過面に限外濾′ＪＰＪ膜を用い、直径を３００ｍｍと
した１０個のｉ！＃過素子（３）を中空回転軸（２）に
各１０ｍｍの間隙を隔てて配設し、これに濃度１２００
ｍｇ／　ｌ　、温度２４°Ｃの下水活性汚泥を圧力０．
３ＭＰａで供給して、回転数を種々変えて濾過を行った
。

なお、各濾過素子（３）間の間隙は、小さくし過ぎると
各濾過素子を均等な間隙をもって組立てることが困難と
なり、また隣接する濾過素子同志が接触して濾過効率を
低下させたりし、また、大きくし過ぎると濾過素子間の
間隙の中央部に外周方向からの逆流を生じる余地を与え
、濾過素子（３）の外周方向に送られる流れ、すなわち
貫流開口部（５）を経由する還流量が低下するという結
果を招く、装置の規模にもよるが、本例では各５ｍｍ〜
各２０ｍｍが好適な範囲であった。

上記の濾過における透過液量と濾過素子外周部の回転周
速との関係を第３図のグラフに示す。

なお、第３図のグラフ中の○印のプロントを結ふ曲線で
示すものは本実施例のもので、同グラフ中の・印のプロ
ットを結ぶ曲線で示すものは、各濾過素子に貫流開口部
を設けない点以外は上記本実施例と同じ構成および条件
にて濾過を行った比較例のものである。

第３図のグラフで明らかなように、同一の周速において
は、貫流開口部を設けた本実施例のものの方が、貫流開
口部を設けない比較例のものに比べて透過液量が格段に
多く得られ、本発明の効果が示されている。

また、本実施例のもの、においては、濾過素子外周部の
周速を約２１１１／ｓｅｃ以上とするとき、濾過素子の
全面にわたって付着層の成長を抑制するに充分な濾過面
と被濾過液との相対的な速度差が得られ、より好ましい
効果が得られる。

なお、本実施例においては、横型の回転濾過装置につい
て例示したが、これを縦型のものとしても同等の効果が
得られる。

〔発明の効果〕 以上のように、本発明に係る回転濾過装置は、濾過素子
の回転に伴う被′ｔＪ、ｖ過液の随伴流を有効に利用す
るもので、濾過素子の回転中心寄りに被濾過液を回転軸
方向に貫流させる開口部を設けることにより、濾過素子
の回転中心付近で被濾過液が停滞せず、ｉｌｔ過面全面
全体たって被濾過液の循環流を発生させることができ、
これにより濾過素子のｉｉｔ過面における付着層の形成
を抑制し得て高いｉｌ＃過効率にて長時間継続して濾過
を行うことが可能なり、しかも、濾過素子間に掻取刃や
流動制御体等を配することを不要とする分だけ同容量の
容器内により多くの濾過素子を配設し得て濾過効率を高
め得、かつその組立および分解が容易となり、そして濾
過液の流動抵抗も大幅に低め得て被濾過液を圧送するポ
ンプの容量・出力も比較的に小さくし得る等の効果を簡
易な構成にて得ることを可能とするものであって、菌体
などを含む活性懸濁液を簡単な装置で経済的に長時間継
続して濾過を行うことを可能とするその実用効果大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回転濾過装置の要部を示す正
断面図、 第２図は第１図の回転濾過素子を示す一部を切欠いた側
面図、 第３図は濾過素子外周部の周速と透過液量との関係を例
示したグラフである。 （１）−容器、（２）−中空回転軸、（３）−濾過素子
、（４）−濾液バイブ。 特許出願人　　神鋼ファウドラー株式会社代　理　人　
　弁理士　　金丸　章− 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被濾過液を連続的に送入するよう構成された容器内に、
   駆動手段にて回転され、濾過液の取出し手段と連通する
   中心孔を有する回転軸を設けると共に、該回転軸上に内
   部に中空小室を有する複数個の円盤状濾過素子を液体流
   通自由な間隙を隔てて同芯状に取付け、かつ該濾過素子
   の小室と回転軸の中心孔とを液体流通可能に連通させて
   なる回転濾過装置において、前記各濾過素子の回転軸と
   の取付け部近傍に被濾過液を軸方向に貫流させる開口部
   を設け、被濾過液の随伴流を利用して各濾過素子間の間
   隙に外周方向に向かう被濾過液の循環流を発生させるよ
   うにしたことを特徴とする回転濾過装置。