JPH02122815A - 逆洗再生式中空糸膜フイルタ装置およびその運転方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、精密ろ過、限外ろ過、あるいは逆浸透用等に
用いられる中空糸膜フィルタ装置およびその運転方法に
関する。

（従来の技術） 中空糸膜は、断面が微小な環状をなしており、単位容積
内の膜面積を大きくとろことができ、かつ耐圧性にも優
れているので、各種の膜分離装置に広く用いられている
。

ところで、このような中空糸膜においては、ろ過時間の
経過とともに膜表面に処理対象の微粒子が付着濃縮され
て次第にろ過性能が低下したり、膜面で捕捉濃縮された
微粒子の回収（処理装置からの排出）が充分に行われな
くなる。このため、このような状態になった場合には、
中空糸膜の内側から気体または液体を外側に透過させる
とともに、中空糸膜外から中空糸膜に向けて多数の気泡
を噴出させて中空糸膜を収容した容器内の液体を撹拌振
動させ、これにより膜面に付着した微粒子を除去する、
いわゆる逆洗処理が行われている。

第４図は、このような逆洗処理により膜面の再生を行い
ながらろ過を行う従来の中空糸膜フィルタ装置の一例の
構成を概略的に示す系統図である。

同図において、１は複数本の中空糸膜からなる中空糸膜
フィルタを示している。この中空糸膜フィルタ１は、中
空糸膜フィルタ収納容器２の内部に固定されている。中
空糸膜フィルタ収納容器２の内部は、しきり板３により
原液室４とろ液室５の２室に分けられている 原液室４の側面上方には、原液供給用配管６およびオー
バーフロー用配管７が接続されている。

原液供給用配管６の中空糸膜フィルタ収納容器２に接続
されていない他端は原液タンク８に接続されている。ま
た原液室４の底部には逆洗処理水排出用配管９が接続さ
れている。

なお、原液供給用配管６には弁１０、流量調整弁１１お
よび給液ポンプ１２が、オーバーフロー用配管７には弁
１３が、逆洗処理水排出用配管９には弁１４がそれぞれ
設けられている。さらに原液の供給圧力を調節するため
のバイパス用配管１５および弁１６が、原液供給用配管
６から分岐して設けられている。

中空糸膜フィルタ収納容器２のろ液室５の頂部には、ろ
液排出用配管１７が接続されており、このろ液排出用配
管１７には弁１８、ろ液流量計１９および温度計２０が
設けられている。

なお、中空糸膜フィルタ装置のろ過差圧（圧力損失）を
δ―１定するために、原液供給用配管６およびろ液排出
用配管１７には、それぞれ圧力計２１．２２が設置され
ている。

さらに、この装置においては、上述したような給排液用
配管系統（６，７，９，１５，１７）のほかに、空気供
給用配管系統が設けられている。

すなわち、空気供給用配管２３は加圧空気を供給するニ
アコンプレッサ２４から高圧空気貯溜タンク２５、圧力
調整弁２６を経て、加圧空気供給用配管２７および気泡
噴出用配管２８に接続されている。空気供給用配管２３
には圧力計２９も設けられている。また、加圧空気供給
用配管２７には弁３０と流量計３１とが設けられており
、その他端は中空糸膜フィルタ収納容器２のろ液室５頂
部に接続されている。この接続部はろ液排出用配管１７
と開口部を共用している。この加圧空気供給用配管２７
の一部は分岐し、この分岐部分には圧力逃がし用の弁３
２が設けられている。気泡噴出用配管２８には、同様に
弁３３と流量計３４とが設けられており、その端部は中
空糸膜フィルタ収納容器２の原液室４の底部に接続され
ている。

このように構成された中空糸膜フィルタ装置は、次のよ
うに運転される。

すなわち、第５図に示すように、原液タンク８に一旦貯
溜されたろ過処理すべき原液は、弁１０．１６および流
量調整弁１１、給液ポンプ１２を調節して、原液供給用
配管６を経て中空糸膜フィルタ収納容器２の原液室４へ
供給される。このとき逆洗処理水排出用配管９の弁１４
、加圧空気供給用配管２７の弁３０および気泡噴出用配
管２８の弁３３は閉じられており、またオーバーフロー
用配管７の弁１３も閉じられている。そして、ろ液排出
用配管１７の弁１８を調節しながらろ過処理が行われる
。このとき、原液が中空糸膜フィルタ１を透過する際に
、膜面に原液中の微粒子が捕捉され、微粒子が取り除か
れたろ液はろ液室５に流入し、ろ液排出用配管１７から
排出される。

このようなろ過処理の進行に伴い、中空糸膜フィルタ１
の膜面に微粒子が付着してろ過差圧が上昇した場合には
、ろ過処理を終了させ、次のような手順で逆洗処理が行
われる。

まず、逆洗処理の準備段階として、第６図に示すように
、原液供給用配管６の弁１０およびろ液排出用配管１７
の弁１８を閉状態とし、オーバーフロー用配管７の弁１
３を開く。空気供給用配管２７に接続された高圧空気貯
溜タンク２５には、予めニアコンプレッサ２４により加
圧された空気が貯溜されている。これは、逆洗処理にお
いて中空糸膜フィルタ１の内側に導入した気体または液
体に圧力をかけて中空糸膜フィルタ１の内側から外側へ
と透過させ、透過流速を大きくして逆洗効果を高めるた
めである。

次いで、加圧空気供給用配管２７の弁３０を開き、空気
供給用配管２３の圧力調整弁２６を調節して、ろ液室５
に加圧空気を供給してろ液を逆流させることにより、中
空糸膜フィルタ１の外側に付着した微粒子を剥離させる
。さらに、気泡噴出用配管２８の弁３３を開き加圧空気
を原液室４に供給し、気泡として噴出させて中空糸膜フ
ィルタ１を脈動させ、微粒子を洗い落す。なお、このと
き逆流したる液は、原液とともにオーバーフロー用配管
７を経て中空糸膜フィルタ収納容器２外に排出される。

この後、弁３０．３３を閉じて弁３２を一旦開けて圧力
を開放する。次いで再び弁３２を閉じ、原液室４の底部
に接続された逆洗処理水排出用配管９の弁１４を開けて
微粒子を含んだ逆洗処理水を排出して、逆洗処理工程を
終了する。そして次のろ過処理工程にはいる。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、逆洗再生式の中空糸膜フィルタ装
置においては、逆洗処理時の逆洗効果を高めるために中
空糸膜の内側に導入した気体または液体に圧力を加える
必要がある。そして、その圧力は逆洗効率に大きく影響
を与えるので、逆洗処理上の大事な要件の一つである。

そのために空気供給用配管には、ニアコンプレッサとと
もに高圧空気貯溜タンクが設けられている。しかしなが
ら、このようなタンクを設置することは、例えば原子力
発電所のように限られた床面積で大容量の原液を処理せ
ねばならない場所において、かなりの床面積がタンクに
より占有されるため、好ましいことではない。また、中
空糸膜フィルタ収納容器から離れた場所にタンクを設置
した場合には、配管中を空気が圧送される際の圧損を考
慮する必要があり、その結果ニアコンプレッサの大容量
化、配管の大口径化などの問題をひきおこしている。

したがって、設備費面で高コストとなっている。

このように従来の中空糸膜フィルタ装置においては平面
効率の面、あるいは設備費の面からも、高圧空気貯溜タ
ンクの存在が大きな障害となっており、その撤去が望ま
れていた。

本発明はこのような事情に対処してなされたものであり
、逆洗効率を低下させることなく、高圧空気貯溜タンク
が不要な逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置およびその運
転方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置は、しきり板
により原液室とろ液室とに仕切られた中空糸膜フィルタ
収納容器と、前記しきり板から前記原液室内に吊設され
前記ろ液室と連通された中空糸膜フィルタと、前記原液
室に接続された原液供給用配管および逆洗処理水排出用
配管と、前記ろ液室に開口するろ液排出用配管とを具備
する逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置において、前記ろ
液室内のしきり板より上方でろ液排出用配管より下方に
その端部が開口し、前記ろ液室内のろ液の一部分を排出
可能にろ液室に接続されたろ液一部排出用配管を備えて
なることを特徴としている。

また、本発明の逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置の運転
方法は、処理対象となる微粒子を含む原液を、しきり板
により原液室とろ液室とに仕切られた中空糸膜フィルタ
収納容器内に前記しきり板から前記原液室内に吊設され
た中空糸膜フィルタの膜面の外側から内側に透過させて
ろ液を前記中空糸膜の内側に排出するとともに前記中空
糸膜の外表面において微粒子を捕捉濃縮するろ過処理工
程と、前記ろ液の流れの方向を切換えて液体を前記中空
糸膜フィルタの膜面の内側から外側に透過させて前記ろ
過処理工程により前記中空糸膜フィルタの外表面に捕捉
された微粒子を除去する逆洗処理工程とを繰り返し行う
ことからなる逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置の運転方
法において、前記ろ過処理工程終了後に、ろ過室内のろ
液の一部分を抜き出してろ過室内に空間を生ぜしめ、こ
の空間に中空糸膜フィルタ収納容器外より空気を送り込
んで加圧することにより、前記逆洗処理工程を行うこと
を特徴としている。

（作　用） このように構成された本発明の中空糸膜フィルタ装置に
おいては、ろ過室内にろ液一部排出用配管を設けており
、ろ過処理終了後、ろ過室内のろ液の一部分を抜き出す
ことによりろ過室内に空間が生ずる。中空糸膜は空気を
通し難いという性質を有するため、この空間内に中空糸
膜フィルタ収納容器外より空気を送り込むと空気は加圧
されて、ある圧力までの加圧空気がこの空間に貯溜され
ることになる。さらに空気が送り込まれ圧力がある値ま
で上昇すると、ろ過室内に残留しているる液は中空糸膜
の内側から外側へと透過を開始する。すなわちろ液の流
れを切り換えて、ろ液室から原液室へとろ液を逆流させ
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は、本発明の中空糸膜フィルタ装置の構成を概略的に
示す系統図である。なお、同図において従来装置と共通
する部分には同じ番号を付しである。

同図において、１は複数本の中空糸膜からなる中空糸膜
フィルタを示している。この中空糸膜フィルタ１は、中
空糸膜フィルタ収納容器２の内部に固定されている。中
空糸膜フィルタ収納容器２の内部は、しきり板３により
原液室４とろ液室５の２室に分けられている。

原液室４の側面上方には、原液供給用配管６およびオー
バーフロー用配管７が接続されている。

原液供給用配管６の中空糸膜フィルタ収納容器２に接続
されていない他端は、原液タンク８に接続されている。

また原液室４の底部には逆洗処理水排出用配管９が接続
されている。

なお、原液供給用配管６には弁１０、流量調整弁１１お
よび給液ポンプ１２が、オーバーフロー用配管７には弁
１３が、逆洗処理水排出用配管９には弁１４がそれぞれ
設けられている。さらに原液の供給圧力を調節するため
のバイパス用配管１５および弁１６が、原液供給用配管
６から分岐して設けられている。

中空糸膜フィルタ収納容器２のろ液室５の頂部には、ろ
液排出用配管１７が接続されており、この配管には弁１
８、ろ液流量針１９および温度計２０が設けられている
。

ろ液室５の側面にほろ液一部排出用配管３５が接続され
ている。この実施例においては、このろ液一部排出用配
管３５は、接続部より水平方向にのびて、その開口端付
近は水平部分から垂直に立ち上がっている。開口端の位
置は、しきり板３より上方、かつろ液排出用配管１７の
開口部より下方となっている。

なお、中空糸膜フィルタ装置のろ過差圧（圧力損失）を
測定するために、原液供給用配管６およびろ液排出用配
管１７には、それぞれ圧力計２１．２２が設置されてい
る。

さらに、この装置においては、上述したような給排液用
配管系統（６，７，９，１５，１７）のほかに、空気供
給用配管系統が設けられている。

すなわち、空気供給用配管２３は加圧空気を供給するニ
アコンプレッサ２４から圧力調整弁２６を経て、加圧空
気供給用配管２７および気泡噴出用配管２８に接続され
ている。第４図に示した従来装置の高圧空気貯溜タンク
２５は、この実施例においては設置されていない。空気
供給用配管２３には圧力計２９も設けられている。また
、加圧空気供給用配管２７には弁３０と流量計３１とが
設けられており、その他端は中空糸膜フィルタ収納容器
２のろ液室５頂部に接続されている。この接続部はろ液
排出用配管１７と開口部を共用している。この加圧空気
供給用配管２７の一部は分岐し、この分岐部分には圧力
逃がし用の弁３２が設けられている。気泡噴出用配管２
８には、同様に弁３３と流量計３４とが設けられており
、その端部は中空糸膜フィルタ収納容器２の原液室４の
底部に接続されている。

次に、このように構成された本発明の中空糸膜フィルタ
装置の運転方法について説明する。

まず、第２図に示すように、原液タンク８に一旦貯溜さ
れたろ過処理すべき原液は、弁１０．１６および流量調
整弁１１、給液ポンプ１２により流量調節されて、原液
供給用配管６を経て中空糸膜フィルタ収納容器２の原液
室４へ供給される。

このとき逆洗処理水排出用配管９の弁１４、加圧空気供
給用配管２７の弁３０、気泡噴出用配管２８の弁３３、
ろ液一部排出用配管３５の弁３６、オーバーフロー用配
管７の弁１３は閉じられている。そして、ろ液排出用配
管１７の弁１８を調節しなからろ液処理が行われる。こ
のとき、原液が中空糸膜フィルタ１を透過する際に、膜
面に原液中の微粒子が捕捉され、微粒子が取り除かれた
ろ液はる液室５に流入し、ろ液排出用配管１７から排出
される。

ろ過処理工程の進行に伴い、中空糸膜フィルタの膜面に
微粒子が付着してろ過差圧が上昇した場合にはろ過処理
工程を終了させ、次のような手順で逆洗処理工程を行う
。

まず、逆洗処理の準備段階として、第３図に示すように
、原液供給用配管６の弁１０、ろ液排出用配管１７の弁
１８を閉状態とし、オーバーフロー用配管７の弁１３を
開く。

また、ろ液一部排出用配管３５に設けられた弁３６を開
けて、ろ液室５内のろ液の一部を排出させる。この操作
により、ろ液室５内の上方には空間が生ずる。所定量の
ろ液が排出されたのち、再び弁３６は閉じられる。

次いで、加圧空気供給用配管２７の弁３０を開き、空気
供給用配管２３の圧力調整弁２６を調節しながらニアコ
ンプレッサ２４を駆動してろ液室５内の上記空間に加圧
空気を供給する。圧送された空気は空間内でさらに加圧
されたのち、ろ液を逆流させて中空糸膜フィルタ１の外
側に付着した微粒子を剥離させる。次いで、気泡噴出用
配管２８の弁３３を開き加圧空気を原液室４に供給し、
気泡として噴出させて中空糸膜を脈動させ、微粒子を洗
い落す。なお、このとき逆流したろ液は、原液とともに
オーバーフロー用配管７を経て中空糸膜フィルタ収納容
器２外に排出される。

この後、弁３０と３３を閉じて弁３２を一旦開けて圧力
を解放する。次いで再び弁３２を閉じ、原液室４の底部
に接続された逆洗処理水排出用配管９の弁１４を開けて
微粒子を含んだ逆洗処理水を排出して、逆洗処理工程を
終了する。そして次のろ過処理工程にはいる。

この実施例の装置を用い、このようなろ過処理工程およ
び逆洗処理工程を交互に繰り返す本発明の運転方法をお
こなったところ、逆洗処理工程においてろ液を安定して
逆流させることができ、逆洗効率は従来方法とほぼ同等
な値が得られた。

なお、本実施例においては、ろ液一部排出用配管として
Ｌ字型の配管を用い、ろ液室側面に接続しているが、本
発明は上記実施例によって限定されるものではなく、ろ
液室内にろ液を所定量残して上部に空間を発生させるこ
とができるならば、どのような接続方法、配管形状であ
ってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、逆洗処理工程時に
ろ液室内に空間を発生させてここに加圧空気を貯溜させ
ることにより、従来必要であった高圧空気貯溜タンクを
廃除することが可能となる。

また空気供給時の圧損を考慮する必要がなくなるため、
従来より小容量のニアコンプレッサによっても所定の逆
洗処理水透過流速を確保することができる。さらに同様
の理由から、逆洗処理用の加圧空気供給用配管の小径化
が可能となる。したがって、本発明によれば、逆洗効率
をいささかも低下させることなく、装置の大幅なコスト
ダウンが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図および第３
図はその運転状態を説明するため図、第４図は従来の中
空糸膜フィルタ装置の系統図、第５図および第６図はそ
の運転状態を説明するための図である。 １・・・・・・・・・中空糸膜フィルタ２・・・・・・
・・・中空糸膜フィルタ収納容器３・・・・・・・・・
しきり板 ４・・・・・・・・・原液室 ５・・・・・・・・・ろ液室 ６・・・・・・・・・原液供給用配管 １７・・・・・・ろ液排出用配管 ３５・・・；・・ろ液一部排出用配管 出願人　　　　　　日本原子力事業株式会社同　　　　
　　　株式会社　東芝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）しきり板により原液室とろ液室とに仕切られた中
   空糸膜フィルタ収納容器と、前記しきり板から前記原液
   室内に吊設され前記ろ液室と連通された中空糸膜フィル
   タと、前記原液室に接続された原液供給用配管および逆
   洗処理水排出用配管と、前記ろ液室に開口するろ液排出
   用配管とを具備する逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置に
   おいて、前記ろ液室内のしきり板より上方でろ液排出用
   配管より下方にその端部が開口し、前記ろ液室内のろ液
   の一部分を排出可能にろ液室に接続されたろ液一部排出
   用配管を備えてなることを特徴とする逆洗再生式中空糸
   膜フィルタ装置。
2. （２）処理対象となる微粒子を含む原液を、しきり板に
   より原液室とろ液室とに仕切られた中空糸膜フィルタ収
   納容器内に前記しきり板から前記原液室内に吊設された
   中空糸膜フィルタの膜面の外側から内側に透過させてろ
   液を前記中空糸膜の内側に排出するとともに前記中空糸
   膜の外表面において微粒子を捕捉濃縮するろ過処理工程
   と、前記ろ液の流れの方向を切換えて液体を前記中空糸
   膜フィルタの膜面の内側から外側に透過させて前記ろ過
   処理工程により前記中空糸膜フィルタの外表面に捕捉さ
   れた微粒子を除去する逆洗処理工程とを繰り返し行うこ
   とからなる逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置の運転方法
   において、 前記ろ過処理工程終了後に、ろ過室内のろ液の一部分を
   抜き出してろ過室内に空間を生ぜしめ、この空間に前記
   中空糸膜フィルタ収納容器外より空気を送り込んで加圧
   することにより、前記逆洗処理工程を行うことを特徴と
   する逆洗再生式中空糸膜フィルタ装置の運転方法。