JPH0240223A

JPH0240223A - 膜分離装置

Info

Publication number: JPH0240223A
Application number: JP19234288A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Sawada; 沢田　繁樹
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1990-02-09

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】［ａ業上の利用分野］本発明は膜分離装置に係り、特に膜エレメントが改良さ
れた膜分離装置に関する。

［従来の技術］逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜を備えた
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、分離膜を
装着した膜エレメントを備え、膜エレメントの分離膜の
一方の側に高い圧力状態に保持された被処理液（原水）
を流し、分離膜を透過した液を該分離膜の他方の側から
取り出すように構成されているものである。

従来より実用に供されている膜分離装置の膜エレメント
としては、平服型、スパイラル型、チューブラ−型、中
空糸型などがある。これらのうち、ＳＳ夾雑物を多量に
含む原水を通水しても閉塞することなく、実使用に耐え
得るものは平膜型とチューブラ−型である。スパイラル
型のものにおいても、波板状のスペーサ（コルゲートス
ペーサ）を用いたものであれば高濃度にＳＳを含む原水
の処理にも使用することができる。

［発明が解決しようとする課題］従来の膜エレメントのうち、実用的な膜エレメントとし
て挙げられる平膜型、チューブラ−型、コルゲートスペ
ーサを用いたスパイラル型膜エレメントは、それぞれ次
のような長所と共に短所を有し、いずれも十分に満足し
得る膜エレメントとは言えなかった。

■平膜型膜エレメント平膜型膜エレメントには２種類の形式がある。即ち、膜
を張った支持板を積層した積層体よりなり、この積層体
を締めつけた状態で耐圧構造にした膜エレメント（プレ
ート・アンド・フレーム）と、前記積層体を加圧容器に
封入した膜エレメントとである。

プレート・アンド・フレームの場合には、圧力に耐える
強固な支持板が必要であり、単位容積あたりの膜面積が
小さくなるという欠点がある。一方、解枠するだけで、
それぞれの支持板及び膜を取りはずすことができるので
、小型の膜エレメントの膜洗浄には比較的有利である。

しかしながら、大型の膜エレメントの場合には、解枠も
容易ではなく、多大な労力を必要とするという欠点があ
る。油圧等を利用して解枠を自動化することも可能であ
るが、この場合には、装置価格が高くなるという不具合
がある。

一方、加圧容器に積層体を封入したものでは、積層体が
大きくなるほど加圧容器の肉厚を厚くする必要があり、
大型の膜エレメントには不適である。しかも、積層体の
洗浄に際しては、加圧容器の両端面を取りはずして重い
積層体を取り出す必要があり、プレート・アンド・フレ
ームの場合と同様に多大な労力を要する。

■チューブラー型膜エレメントチューブラ−型膜エレメントは、円筒容器に複数のチュ
ーブ状膜を挿入したものであるが、径の小さいチューブ
保護管を耐圧構造にするだけで良いことから、高圧に良
く耐えてしかも経済的である。

しかしながら、円筒容器中にチューブ保護管の円管を挿
入する構造であるため、単位容積あたりの有効膜面積が
小さい。しかも、長い円筒容器内に複数の長い円管を挿
入するには多大な労力を要することから、膜の交換が容
易ではないという欠点を有する。

■コルゲート状スペーサーを用いたスパイラル型膜エレ
メント円筒容器に複数の膜エレメントを直列に挿入する構造で
あるため、他の膜エレメントに比較して膜エレメントの
出し入れが容易である。しかも、単位容積あたりの有効
膜面積が大きいという利点もある。

しかしながら、スペーサーと膜とを螺旋状に積層した構
造であることから、膜表面を露出させてスポンジブラシ
やスプレー等で物理的に洗浄するには、膜エレメントを
解体する必要があるが、このような解体を行なうことは
実用的ではない。従って、専ら、エレメントを解体する
ことなく薬品洗浄する化学的洗浄方法に頼らざるを得な
いのが実情であり、洗浄方法に制約を受ける上に、洗浄
効果も十分ではない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、容器を耐圧構造と
する必要がなく、単位容積当りの有効膜面積が大きく、
膜エレメントの出し入れが容易で、また、膜面の洗浄も
容易な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］本発明の膜分離装置は、中央の集水管から張り出した支
持板に分ｌＩｔ膜を張設してなる膜エレメントを備える
ことを特徴とする。

［作用］本発明の膜分離装置においては、分ｍ膜の支持板と反対
側に被処理水が供給される。分離膜を透過した水は支持
板に沿って流れて集水管に到り、該集水管から外部に取
り出される。

本発明の膜分離装置の膜エレメントは、中央に集水管を
備える構成とされているため、これを複数個接続コネク
タを用いて直列に連結して、長尺の円筒容器内に挿入す
ることにより、容易に大型化することができる。しかも
、この場合においても、容器を過度に高耐圧の容器とす
る必要もない上に、膜エレメントの出し入れは極めて容
易である。

また、分離膜は集水管から張り出した支持板に張設され
ているため、単位容積当りの有効膜面積を大きくするこ
とができ、しかも、容器から取り出した膜エレメントの
外周から、スプレーやスポンジブラシ等で容易に膜面の
物理的洗浄を行なうことができる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の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説
明する斜視図、第２図は第１図ＩＩ　−ＴＩ線に沿う断
面図、第３図は第２図の１１１部の拡大図である。

図示の膜分離装置の膜エレメント１は、集水管２と、こ
の集水管２の側面から、互いに反対の方向に放射状に張
り出した２枚の主支持板３．４と、主支持板からそれぞ
れ垂直に立設された副支持板３１，３２，３３，３４，
３５，３６゜３７．３８と、主支持板４からそれぞれ垂
直に立設された副支持板４１，４２，４３，４４゜４５
．４６，４７．４８と、集水管２から、副支持板３１〜
３８．４１〜４８と平行となるように立設された補助支
持板２１，２２，２３，２４゜２５．２６と、これらの
支持板３，４．３１〜３８．４１〜４８．２１〜２６に
張設された分離膜７とで構成される。

副支持板３１〜３８．４１〜４８及び補助支持板２１〜
２６は、互いに平行にかつ隣接する支持板との間隔が等
間隔となるように設けられている。また、各支持板３，
４．３１〜３８．４１〜４８．２１〜２６は、第２図に
示す如く集水管２を中心とする等径の円内に納まるよう
に設けられている。

第１図の符号８は膜エレメントを挿入する耐圧管状容、
器である。

支持板３，４．２１〜２６と集水管２との結合部及び主
支持板３，４と副支持板３１〜３８゜４１〜４８との結
合部には、分ｗｉ膜７の透過水を集水管へ送給するため
の複数の集水孔が設けられており、例えば、第３図に示
す如く、分ｍａ膜７を透過した処理水は、分離膜７と支
持板３３．３４との間を流れ、集水孔３３ａ、３４ａ、
２ａを通過して、集水管２内へ集水される（第３図の矢
印Ａ）。

第４図は本発明の膜分離装置の他の実施例装置に用いら
れる膜エレメントの断面図である。

第４図に示す膜エレメントＩＡの支持板は、集水管２Ａ
の側面から４等分位置において放射状に張り出した４枚
の主支持板３Ａ、４Ａ、５Ａ。

６Ａと、各主支持板３Ａ〜６Ａから約４５°の角度で傾
斜して立設された副支持板３１Ａ。

３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ、３５Ａ、３６Ａ。

４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａ、４５Ａ。

４６Ａ、５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ、５４Ａ。

５５Ａ、５６Ａ、６１Ａ、６２Ａ、６３Ａ。

６４Ａ、６５Ａ、６６Ａ及び集水管２Ａに対して直接に
立設された補助支持板２１Ａ、２２Ａ。

２３Ａ、２４Ａからなる。

主支持板３Ａ〜６Ａ、副支持板３１Ａ〜３６Ａ、４１Ａ
〜４６Ａ、５１Ａ〜５６Ａ。

６１Ａ〜６６Ａ及び補助支持板２１Ａ〜２４Ａは、集水
管２Ａを中心とする等径の円内に納まるよう構成されて
いる。また、副支持板３１Ａ〜３６Ａ、４１Ａ〜４６Ａ
、５１Ａ〜５６Ａ。

８１Ａ〜６６Ａ及び補助支持板２１Ａ〜２４Ａは、互い
に平行に、かつ隣接する支持板との間隔が等間隔となる
ように設けられている。第４図中、７Ａは分離膜である
。

第１図〜第３図に示す膜エレメント１において、分離膜
７は例えば第５図に示すようにして張設できる。即ち、
つづら折状に形成された分離膜７ａ、７ｂを用意し、図
の右手側に位置する副支持板３１〜３４．４１〜４４、
補助支持板２１〜２３及び主支持板３．４の右側面に一
方の分離膜７ａを接着剤にて張り付ける。同様に図の左
半側に位置する副支持板３５〜３８．４５〜４８、補助
支持板２４〜２６及び主支持板３．４の左側面に他方の
分離膜７ｂを張り付ける。接着剤による接着部は、各支
持板の長手方向両端部と主支持板３．４の張り出し端辺
部３Ｃ，４Ｃとする（即ち、分Ｓ膜７ａを平面状態に置
いたとぎの４側辺部を支持板に接着する。）。

第４図に示す膜エレメントＩＡにおいては、第６図に示
す如く、主支持板３Ａ、６Ａに囲まれた第１四半部位に
位置する副支持板３１Ａ〜３３Ａ、補助支持板２４Ａ、
副支持板６６Ａ〜６４Ａに１枚のつづら折状の分離膜７
ｃを接着剤にて張り付ける。同じようにして、第２、第
３及び第４四半部位の支持板にもそれぞれ分離膜７ｄ、
７ｅ、７ｆも接着剤にて張り付ける。

なお、このようにして分離膜を支持板に張り付けるにあ
たり、支持板と分離膜との間にネットのような通水用空
隙部形成部材を介在させることにより、透過水の流通を
よりスムーズにすることができる。

本発明においては、各支持板に補強用の突起、突条等の
リブを設けても良い。第７図は支持板に補強用リブを設
けた例を示す膜エレメントＩＢの正面図、第８図は支持
板の要部拡大斜視図である。本実施例は、第１図〜第３
図に示す膜エレメントの副支持板及び補助支持板に補強
用リブ１０を設けたものである。補強用リブ１０は、各
副支持板３１〜３８．４１〜４８及び補助支持板２１〜
２６の板面に、集水管２の軸心方向と直交方向に設けら
れた断面半円形状の突起よりなる。

このような補強用リブ１０を設けることにより、支持板
の強度を向上させることができると共に、リブ１０の突
起により原水の流れに撹乱を与え、乱流を促進させるこ
とにより、高い透過流束を維持することができる。

なお、補強用リブの形状には特に制限はなく、その断面
形状は半円形のほか、半楕円形、角形等、様々な形状と
することができるが、膜を損傷させないようにするため
に半円形とするのが好ましい。

第９図（ａ）〜（Ｃ）は、補強用リブの設置パターンを
示す膜エレメントの部分正面図であり、第９図（ａ）は
補強用リブｉｏを支持板の両板面に対象的に設けると共
に、隣接する支持板同志で千鳥配列としたもの、第９図
（ｂ）は補強用リブ１０を支持板の片面に設けたもの、
第９図（ｃ）は第９図（ｂ）において、補強用リブの配
置を千鳥配列としてものである。

このような補強用リブは、支持板面に貼り付けることに
より形成しても良いが、射出成形等により支持板と共に
一体成形するのが有利である。なお、支持板の素材とし
ては、ｐｖｃ　（ポリ塩化ビニル）、ＰＥ（ポリエチレ
ン）、ｐｐ（ポリプロピレン）等を用いることができる
。

また、本発明においては、第１０図に示す弾力性を有す
る素材（例えばゴム等）よりなるシール・リング１１を
膜エレメント１の両端ないし中央部の適当な位置に取り
付けることにより、管状容器８と膜エレメント１との間
隙を埋め、膜エレメント１の外周に逃げようとする原水
の流れを遮断し、膜処理効率を高めることができる。

この場合、シール・リング１１の内周に、各支持板間に
入り込みその間隔を保持するようなリブ１１Ａを形成し
ておくことにより、各支持板間隔を一定に維持すると共
に、膜エレメント１の補強を図ることができる。

本発明の膜分離装置は、上述のような膜エレメントを備
えること以外は、従来のスパイラル型膜分離装置と同様
な構成とすることができ、膜エレメントを必要に応じて
複数個直列に接続用コネクタで接続し、これを耐圧管状
容器に挿入して容器両端面を封じることにより、容易に
組み立てることができる。

なお、上記説明した例は、いずれも本発明の一実施例で
あって、本発明は何ら図示のものに限定されるものでは
ない０本発明において、集水管から直接張り出している
主支持板は、２枚以上であることが好ましく、これらは
互いに等間隔に立設されていることが好ましい。支持板
の枚数は少な過ぎると膜分離装置の単位容積当りの有効
膜面積が少なくなり、枚数が多過ぎると層間隔が狭くな
り膜表面の洗浄が容易でなくなる。従って、支持板の枚
数等は、膜分離装置の使用目的、要求特性等に応じて適
宜決定される。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の膜分離装置によれば、 ■　膜エレメントを複数個連結することにより、容易に
大型膜分離装置とすることができる。

■　■の場合においても、膜エレメントの出し入れが容
易で、また、高耐圧性の容器を用いる必要はない。

■　分離膜は集水管から張り出した支持板に張設されて
いるので、スプレーやスポンジブラシ等の物理的洗浄に
より、膜面を容易に洗浄することができる。

等の効果が奏され、処理効率が高く、洗浄も容易で安価
かつコンパクトな膜分離装置が提供される。

【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構成を示
す斜視図、第２図は第２図ＩＩ　−ＩＩ線に沿う断面図
、第３図は第２図の１１１部の拡大図、第４図は本発明
の他の実施例を示す膜エレメントの断面図、第５図及び
第６図は分ｍ膜の調節方法を示す側面図、第７図は本発
明の別の実施例を示す膜エレメントの正面図、第８図は
同エレメントの部分拡大斜視図、第９図は補強リブの配
設パターンを示す部分正面図、第１Ｏ図は本発明の異な
る実施例を示す斜視図である。１．１Ａ、ＩＢ・・・膜エレメント、２．２Ａ・・・集水管、３．４．３Ａ、４Ａ、５Ａ、６Ａ・・・主支持板、７．
７Ａ・・・分離膜、８・・・耐圧管状容器、１０・・・補強用リブ、１１・・・シール・リング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中央の集水管から張り出した支持板に分離膜を張
設してなる膜エレメントを備えることを特徴とする膜分
離装置。