JPH01194907A - 膜処理装置 - 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、逆浸透圧法、限外濾過法或いは精密濾過法に
よって原液を処理する方法及び装置に関する。

（従来の技術） 食品工業における溶液の分離、濃縮、工場排水や下水の
直接膜分離処理或いは排水や下水を活性汚泥処理又は鎌
気性処理等の生物学的処理によって浄化する際の微生物
を含む汚泥を高濃度に維持する場合に従来から膜処理装
置を用いている。

この膜処理装置は第６図に示すように、原液１００を満
たしたタンク１０１から循環ポンプ１０２によって透過
膜１０３を備えた膜処理装置１０４に原液１００を供給
し、透過膜１０３によって原液を透過水と濃ｍ液に分離
し、濃縮液をタンク１０１に戻すようにしたものである
。

上述した膜処理にあっては、濃度分極等によって膜面に
溶質が析出してゲル状となって付着したり、原液中の異
物が膜面に付着し、透過水量が低下する不利がある。

斯る不利を解消すべく従来から種々の方法が採られてい
る。具体的には管状の膜モジユール内にスポンジポール
或いはプラスチックポールを流し、膜面の付着物を除去
する方法、膜モジユール内における原液の流れに積極的
に乱流を生じさせて膜面の付着物を除去する方法及び膜
モジユール内に原液と気体とを混合して供給して付着物
を除去する方法があり、気体を混合する方法としては特
公昭５５−２３８４４号及び特開昭８１−１２９０９４
号に開示されるものが知られている。

特公昭５５−２３８４４号に開示される方法は、透過流
束がある程度低下した時点で、電磁弁を開として圧１ｉ
！気体を瞬間的に膜モジユール内に導入して付着物を除
去するようにしたものであり、特開昭ｆ（＋−１２９０
ｆｌＡ号に開示される方法は、曝気槽内に散気管を設け
、この散気管の上方に膜装置を配置し、散気管からの気
液混合流を膜間通路に通すことで、膜面での濃度分極及
び膜面の汚損を防止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） 特公昭５５−２３６４４号に開示される方法にあっては
、間欠的に膜装置（膜モジュール）の圧力を開放すると
ともに圧縮気体を膜装置に供給するため、昇圧・降圧を
繰返すこととなる。特に限外濾過法にあっては２〜１０
Ｋｇ・ｆ／ｃｍ２．逆浸透圧法にあっては３０〜１００
Ｋｇ・ｆ／ｃｍ２の圧力をかけて行うため、昇圧・降圧
を繰返すと、膜だけでなく、ハウジング、配管、バッキ
ング、圧力計、流量計等装置を構成する部材全てに圧変
化の繰返しによる疲労を与え、部材の寿命が短くなると
ともに部材の破損も生じやすい、また、膜装置への原液
の供給は循環ポンプを用いなければならず運転コストの
面で問題がある。

一方、特開昭８１−１２９０９４号に開示される方法に
あっては、膜装置を曝気槽内に設けているため、膜装置
にトラブルが発生すると曝気槽の運転を停止しなければ
ならず、且つ膜装置を目視によって観察できないので、
異常検出が困難となり、更に膜装置を長期間曝気槽に浸
漬しておくと外筒ジャケット等が汚染し、膜装置全体を
交換しなければならないという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、原液タンクにつなが
るヘッダータンクにガス導入口を設け、ヘッダータンク
から導出される降下管の途中に膜モジュールを設けるよ
うにした。

（作用） 原液タンクからヘッダータンクへの原液供給量を調整す
ることで、ヘッダータンクから降下管内へ流下する原液
はガスを巻き込み、膜モジユール内の一次側の流れは気
液二相流動状態となる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係る膜処理装置の全体図であり、図中
１は原液タンクとしての嫌気性バイオリアクタであり、
このバイオリアクタ１の底部には原液導入管２が接続さ
れ、上部には攪拌装置３が設けられ更に上面開口は蓋体
４で閉塞され、この蓋体４にはメタンガスホルダーにつ
ながる配管５を接続している・ また嫌気性バイオリアクタｌの上部から原液供給管６を
導出し、この原液供給管６を介して原液を水頭差によっ
てヘッダータンク７に供給するようにしている。このヘ
ッダータンク７にはガス導入口８が形成され、このガス
導入口８と前記配管５とを配管９にて接続し、ヘッダー
タンク７内にガス（メタンガス）を導入し得るようにし
てｌ／）る。

一１方、ヘッダータンク７の漏斗状底部の最下部からは
下方に向けて降下管１０を導出し、この降下管１０の途
中に膜モジュール１１・・・を垂直状態で上下に離間し
て接続している。この膜モジュール１１は第２図に示す
ように、透明樹脂等からなる筒状ジャケラ）１２内に多
数のセラミックス製管状透過ｌ１５！１３を配置し、管
状透過膜１３内側の一次側流路１４を前記降下管１０に
接続し、管状透過膜１３外側の二次側流路１５を透過水
の取り出し管１６（第１図参照）に接続している。そし
て、この取り出し管１６は集合して透過液タンク１７に
接続され、透過液タンク１７内に貯った透過液はポンプ
１８によって図示しないタンクに排出され、また透過液
タンク１７内のガスは真空ポンプ１９によって排出され
る。

また、最下位の膜モジユール１１下端から導出された降
下管１０は返送タンク２０に接続され。

この返送タンク２０の上部にはガス抜き管２１が接続さ
れ、返送タンク２０の下部からは戻し管２２が導出され
、この戻し管２２の途中には返送ポンプ２３を設け、こ
の返送ポンプ２３よりも下流側において戻し管２２を前
記導入管２につながる配管２２ａとへラダータンク７に
つながる配管２２ｂに分岐し、膜モジュール１１・・・
内を通過することで濃くなった原液の一部を鎌気性パオ
オリアクタ１内に、また他の一部をヘッダータンク７内
に戻すようにしている。

ところで、嫌気性バイオリアクタ１からヘッダータンク
７に供給された原液はへラダータンク７の底部から降下
管１０内を流下して膜モジユール１１内に供給されるの
であるが、ヘッダータンク７はガス導入口８及び配管９
を介してメタンガスホルダーにつながる配管５に接続さ
れているため、原液が降下する際にヘッダータンク７内
のガス（メタンガス、炭酸ガス等）を巻き込み、膜モジ
ュール１１の管状透過膜１３内は原液（ｆＬ）とガス（
ｇ）とが混在する気液二相流動状態となる。その結果、
管状透過膜１３の表面には気相の流れと流体塊の流れが
交互に発生し、膜表面の擦過効果が大となり、膜表面に
形成されているスケールＳが有効に除去される。

第３図及び第４図は別実施例を示す図であり、複数の膜
モジュール１１・・・を第３図に示すように千鳥状に配
列したもの、或いは第４図に示すように横置きにして上
下に離間したものであってもよいが、管状透過膜におい
て完全な気液二相波状態を生じさせるには第１図に示し
配列が最も有利となる。また図示例にあっては水頭差に
よってバイオリアクタ１から原液をヘッダータンク７に
供給するようにしたが、ポンプによって供給するように
してもよい。

（発明の効果） 第５図は第１図に示した本発明装置と、従来装置とを実
験結果に基いて比較したグラフであり、実験に用いた膜
モジュールの透過膜は、外径５．２ｆｆｌ履、内径３．
９■、長さ５００ｍ層、平均気孔径０．４２１Ｌｍ、気
孔率４７％のアルミナセラミック膜とし、原液は平均粒
径０．４８ルｌのポリメチルメタアクリレート粒子が５
　、　ＯＯＯｐｐｍとなるようにイオン交換水中に分散
させたもの（２５℃）を用いた。

グラフからも明らかなように本発明方法によれば透過流
束が５．０ｍ”７ｍ”・ｄａ！にも達し、従来法に比べ
大巾に改善されていることが分る。

また本発明によれば、原液の流下に伴ってガスを巻き込
むようにしているため、ガスを吹き込むためのボンベ、
或いはコンプレッサー等が不要となり、コスト的にも有
利となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る膜処理装置の全体構成図、第２図
は膜モジュールの拡大断面図、第３図及び第４図は別実
施例を示す要部構成図、第５図は透過流束と経過時間と
のｒＡ係を示すグラフ、第６図は従来の膜処理装置の構
成図である。 尚、図面中、１は原液タンク、７はヘッダータンク、１
０は降下管、１１は膜モジュールである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原液を貯溜する原液タンクにヘッダータンクを接続し、
   このヘッダータンクにガス導入口を形成するとともに、
   ヘッダータンクから導出される降下管の途中に透過膜を
   備えた膜モジュールを設けたことを特徴とする膜処理装
   置。