JPH01293103A - 膜分離装置及びその運転方法 - 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］ 本発明は膜分離装置に関するものであり、詳しくは平膜
モジュールを備え、この平膜モジュールの処理水を吸引
により取り出すようにすることにより、膜分離効率を高
め、ＳＳ等による膜面の閉塞等を防止して、効率的な膜
分Ｈ処理を行うことができるよう改良された膜分離装置
に関するものである。

［従来の技術］ 逆浸透膜、限外濾Ａ膜、精密濾過膜等の分ｍ膜を備えた
膜分離装置が食品工業、化学工業或いは排水処理等の様
々な分野で使用されている。

この膜分離装置は、よく知られているように、分離膜の
一方の側に高い圧力状態に保持された被処理液（原液）
を流し、分離膜を透過した液を該分ＭＷＡの他方の側か
ら取り出すように構成されているものである。

このような膜分離ユニットを曝気槽に浸漬させて膜分離
を行う方法は公知である。この場合、膜分離のための推
進力（圧力）は、曝気槽の水圧を利用するか、加圧水槽
とすることによって得られる。これらの方法のうち、加
圧水槽を用いる方法は、水槽の肉厚を厚くする必要があ
るため、設備コストが高くつき、大型の水槽になるほど
経済的に不利になる。従フて、従来においては、主に、
水圧を利用する試みがなされており、具体的には次のよ
うなものが知られている。

■　曝気槽内に中空糸束の膜分離ユニットを懸垂する方
法。

■　平膜状の膜分離ユニットを曝気槽底部に浸漬する方
法。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の平膜状の膜分離ユニットを備えた膜分離装置は構
造が複雑であった。

また、上記■、■の方法では、膜分離が進むにつれて、
膜面にゲル状物質が蓄積して、膜面当りの透過水量（フ
ラックス）が極めて小さくなるという欠点があフた。即
ち、これらの方法では、曝気槽の旋回流や曝気用の気泡
が膜面に衝突する力を、ゲル槽の生成抑制に使用してい
るのであるが、このような力は極めて微弱であることか
ら、膜分離の進行に伴う膜面へのゲル状物質の蓄積を十
分に防止することができないのである。

一方、円盤状の膜を曝気槽内に浸漬し、これを垂直方向
（竪型）あるいは水平方向（横型）の軸芯回りに回転さ
せることにより、液と膜との相対速度を高めて、高い透
過水量を得ようとする方法も提案されている。しかしな
がら、この方法では次のような欠点があり、大型化が極
めて困難である。

■　竪型の場合には、軸シール部を水中に設ける必要は
ないが、水圧により膜円盤がたわむため、大型円盤膜と
することができない。

■　横型の場合には、駆カ伝達部と軸シール部を水中に
設ける必要があり、高度な保守管理作業を必要とする上
に、やはり膜円盤がたわむため、大型円盤膜には適さな
い。

本発明は上記従来の問題点を解決し、膜分離効率を高め
、かつＳＳ等による膜面の閉塞等を防止して、効率的な
膜分ｌ！Ｉ処理を行うことができ、しかも設備コストの
低廉化を図ることができる膜分離装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の膜分離装置は、容器内の集水管に懸垂す
るように設置された平原モジュールと、該平膜モジュー
ルの処理水取り出し側を吸引する吸引手段とを備えるこ
とを特徴とする 請求項（２）の膜分離装置は、請求項（１）の装置にお
いて吸引手段として間欠的に吸引作動するものを採用し
ている。

［作用］ 請求項（１）の膜分離装置は、集水管に懸垂された平膜
モジュールを備えており、構成が簡単である。また、こ
の平膜モジュールの処理水取り圧し側に設けられた吸引
手段を備えるため、膜内部が吸引手段により負圧となり
、効率的に膜分離を進行させることができる。

しかして、膜濾過の進行により膜面にゲル層が付着して
くるが、請求項（２）の如く、吸引手段による吸引を間
欠的に行って、膜面に付与する負圧を増減することによ
り、ゲル層の蓄積を有効に防止して、長期にわたって透
過水量を高く維持することができる。

しかも、従来の加圧による方法に出し、装置構成を簡単
なものとすることができるので、設備コストが低廉化さ
れ、また膜の耐久性も向上し、大型化も可能とされる。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る膜分離装置の構成を示
す内部透視斜視図、第２図は同君側面の概略図である。

この膜分離装置は容器１内に収容して用いる平膜モジュ
ール２及び平膜モジュール２の処理水取り出し側に設け
られた吸引手段（吸引ポンプ）３とから主として構成さ
れている。

本実施例において、容器１は曝気槽であって、その底部
には散気管４が配設され、該散気管４には空気供給用の
配管４ａが接続されている。

平膜モジュール２は、複数の単位モジュール２Ａより構
成される。単位モジュール２Ａは、平膜２ａ、２ｂを有
し、透過水の集水路を形成するように、平膜２ａと平膜
２ｂとの間には集水スペーサ（例えば平織等の織物状ス
ペーサ）が介在されている。平１１ｉ２ａ、２ｂの集水
スペーサの延在する方向と直交する端辺の一方の端辺（
本実施例では上側端辺）には、多数の孔を有する集水管
５が設けられ、他方、の端辺（本実施例では下側端辺）
には金属、プラスチック等の高密度（高比重）物質より
なる棒状体６が設けられている。該平膜２ａ、２ｂは該
集水管５、棒状体６及び集水スペーサ（図示略）を包む
ように四周が封じられて封塞袋状となっており、かつ該
集水管５及び棒状体６の両端は平１ｉ２ａ、２ｂから外
部に突出している。本実施例では、このように構成され
た単位モジュール２Ａを７個、それぞれの膜面が平行と
なるように一体的に組み付けである。

各単位モジュール２Ａの集水管５の一端５ａは集水母管
７に連結され、他端５ｂはシャフト８に連結されている
。集水母管７は駆動用ロッド（図示略）により支承され
ている。また、シャフト８の両端はそねぞれ容器１の側
壁１ａ、１ｂに設けられた凹部よりなる懸垂用サポート
９（側壁１ｂ側のサポートは図示せず）に懸架されてい
る。この平膜モジュール２は散気管４からの散気により
生ずる液の流れを妨げない位置に設置されている。

一方、棒状体６はその両端６ａ、６ｂがそれぞれタイロ
ッド１０．１１に連結されている。このように、単位モ
ジュール２Ａの下側端辺に高密度の棒状体６を組み込み
、各単位モジュール２Ａの棒状体６をタイロッド１０．
１１で連結することにより、単位モジュール２Ａの膜２
ａ、２ｂが曝気による旋回流等によフて揺動することな
く、ある程度の剛性をもって容器１内に懸垂されるよう
になる。

なお、本実施例において、集水母管７は集水管５の一端
５ａのみに連結されているが、他端５ｂ側にも集水母管
を連結し、集水管５の両端５ａ。

５ｂから集水を行うようにしても良い。

集水母管７に接続された処理水取り出し配管工２には、
真空ポンプ等の吸引ポンプ３が設けられている。本実施
例においては、このＩＡ理木取り出し配管１２はフレキ
シブルチューブとされている。

本実力籠例の膜分離装置では、平膜モジュール２は膜面
方向に回動可能とされている。即ち、集水母管７には図
示しない駆動用ロッドが接続されており、容器１外の駆
動装置により、第２図（第１図の右側面の概略図）に示
す如く、シャフト８を回動中心として集水母管７側が上
下動し、矢印のＲ方向に回動する。

このような本発明の装置によれば、容器（Ｉ＠気槽）１
内の被処理液は、散気管４による曝気により処理された
後、平膜モジュール２の各単位モジュール２Ａの膜２ａ
、２ｂの表面にて膜濾過される。この膜濾過に際し、膜
２ａ、２ｂで形成される単位モジュール２Ａ内部の透過
水路は、吸引ポンプ３による吸引により負圧とされてい
るため、被処理水の膜濾過は極めて円滑に進行する。

そして、透過水は集水管５、集水母管７及び処理水取り
出し配管１２を経て吸引ポンプ３による吸引力により効
率的に抜き出され、装置外へ排出される。

このような膜分ｉ処理を継続すると、通常は膜２ａ、２
ｂ面にＳＳ等のゲル層が蓄積するようになるが、本実施
例の装置では吸引ポンプの作動を間欠的に行うことによ
り、膜２ａ、２ｂ内部の負圧力を変化させて、［２ａ、
２ｂ表面にゲル層が蓄積するのを防止することができる
。

しかも、！Ａ理中に、平膜モジュール２を第２図に示す
如くＲ方向に回動させることにより、膜２ａ、２ｂと被
処理液との相対速度を高めて、膜２ａ、２ｂ面のゲル層
をはぎ取る剪断力を付与することもできる。また、この
ように膜モジュール２を回動させることにより、被処理
液が攪乱されて濃度分極層の生成が防止されると共に、
膜面流速が高くなり透過液量が高くなるという効果も奏
される。

また、この際、膜２ａ、２ｂ面には、集水スペーサによ
り複数の凸条２Ｃが形成されているため、この凸条２Ｃ
により膜２ａ、２ｂ面近傍の被処理水が効果的に攪乱さ
れ、濃度分極層の生成やゲル層の生成をより確実に抑制
することができる。

このように、吸引ポンプ３による吸引、平膜モジュール
２の回動、膜２ａ、２ｂ面の凸条２Ｃの作用により、ゲ
ル層の生成、蓄積が抑制され、長期間高い透過水量を維
持することが可能とされる。

本発明において、平膜モジュールに用いる分離膜には特
に制限はなく、目的に応じて、逆浸透膜、限外濾過膜、
精密濾過膜等の分ｗ１膜から適宜選定して採用すること
ができる。

なお、第１図に示す装置は、本発明の一実施例であって
、本発明はその要旨を超えない限り、図示のものに何ら
限定されるものではない。

例えば、平膜モジュールの単位モジュールの数、連結形
態等において、他の様々な態様を採用することができる
が、図示の如く、のれん状の単位モジュールを多数並列
して連結したものであれば、曝気槽の散気旋回流を損な
うことなく、多数の単位モジュールを組み入れて膜面積
を増大することができるので、極めて有利である。

また、各単位モジュールの構成についても特に制限はな
く、集水スペーサの形状等も任意である。膜の揺動を防
止するために取り付ける棒状体の取り付は方法等にも制
限はなく、第１図に示す如く、１ｉ２ａ、２ｂ内に収納
するようにして接着する方法の他、単に、単位モジュー
ルの下端辺に接着するのみでも良い。

更に、平膜モジュールの回動は必ずしも必要とするもの
ではなく、固定していても良い。しかしながら、前述の
如く、平膜モジュールを回動させることにより、透過水
量を高く維持できることから、好ましくは、平膜モジュ
ールを回動させるようにするのが良い。

この場合、平膜モジュールは、適当な手段にて往復運動
するものであれば良く、回動の支点は必ずしも第２図の
Ａ点に限られず、また必ずしも回動に限られるものでは
ない。

例えば、タイロッド１０又は１１を容器１の底面又は側
面に回動可能に固定し、タイロッド１０又は１１、即ち
、第２図のＢ点又は０点を支点として集水母管７を駆動
することにより回動させることもできる。また、ＡＤ間
あるいはＡＢ間の中点を支点とすることもできる。平膜
モジュールを適崩な懸吊部材により懸吊し、この懸吊部
材を容器上部において、平膜モジュールの膜面と直交す
る方向に容器の両側壁を貫通して回動自在に設けられた
支持軸に接続し、この支持軸を回動させることにより、
平膜モジュールを揺動することもできる。このように平
膜モジュールの膜面方向に平膜モジュールを動かすこと
により、水の抵抗を最小にして、膜の相対速度を大きく
とることができ、極めて有利である。

更に、本発明においては、このような回動に加えて、集
水管５と集水母管７及びシャフト８との接続部を可動な
ものとすることにより、膜モジュール２を第１図のＸ方
向に往復運動させること・もてきる。

その他、平膜モジュール２の往復運動は基本的には上記
以外の様々な方向の運動を採用することができ、例えば
特開昭６２−１８０７０４号に記載の構成による往復運
動等を採用することができる。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の請求項（１）、（２）の膜
分離装置は構成が簡単であると共に、 ■　平膜モジュールの処理水取り出し側に設けられた吸
引手段による吸引で効率的に膜分離を進行させることが
できる。

という効果を有する。請求項（２）の装置によれば、 ■　吸引手段による吸引を間欠的に行って、膜面に付与
する負圧を増減することにより、ゲル層の蓄積を有効に
防止して、長期にわたって透過水量を高く維持すること
ができる。

■　従来の加圧による方法に比べ、装置構成を簡単なも
のとすることができるので、設備コストが低廉化される
。

■　膜の耐久性も向上し、平膜であるため大型化も可能
とされる。

■　容器単位あたりの膜充填率、比表面積を増大させる
ことが可能である。

等の優れた効果が奏され、高い透過液量にて、長期間、
効率的な膜分離処理を行うことが可能とされる。本発明
の膜分離装置は、特に曝気槽内収容用膜分離装置等とし
て極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る膜分離装置の描成を示
す内部透視斜視図、第２図は同右側面の概略図である。 １・・・容器（曝気槽）、　　２・・・平膜モジュール
、２Ａ・・・単位モジュール、 ２ａ、２ｂ・・・平膜、　　　２ｃ・・・凸条、３・・
・吸引ポンプ、　　　　４・・・散気管、５・・・集水
管、　　　　　　７・・・集水母管、８・・・ロンド、 １２・・・処理水取り出し配管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内の集水管に懸垂するように設置された平膜
   モジュールと、該平膜モジュールの処理水取り出し側を
   吸引する吸引手段とを備えることを特徴とする膜分離装
   置。
2. （２）吸引手段は間欠的に吸引を行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の膜分離装置。