JPH0268121A - 膜分離方法 - 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、ＳＳ（繊維きょう雑物）を含む被処理液の膜
分離方法に関するものである。

従来の技術 従来より、し尿処理等においては、まず、活性汚泥を含
有する被処理液を限外ろ過膜を有する膜モジュールによ
り固液分離し、その結果生じた１次の透過液に凝集剤を
添加して液中にフロックを形成し、次に、このフロック
を含有する１次の透過液を、限外ろ過膜または精密ろ過
膜を有する別の膜モジュールにより再度固液分離するこ
とにより清浄な２次の透過液を得るという膜分離方法を
採用することが少なくない。この２度目の固液分離を第
９図に基づいてさらに詳しく説明すると。

１は膜モジュールで１円筒状のケース２の内部が管状の
ろ過膜３により内側の循環液流路４と外側の透過液流路
５とに仕切られている。循環液槽６内のフロックを含有
する１次の透過液を循環液７として循環液ポンプ８によ
り操作圧力をかけて膜モジュール１の循環液流路４内に
供給すると、循環液７はろ過１１Ａ３により固液分離さ
れ、濃縮された循環液７は循環液槽６内にもどり、ろ過
膜３を透過して清浄になった透過液９は透過液流路５か
ら流出して透過液槽１０内に送られるのである。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の膜分離方法によれば、循環液７の膜
面流速と透過液９の透過流速とを独立して制御すること
ができないため、膜面にフロックによるケーキ層が形成
され、ろ過膜３の目詰りを防止することができないとい
う問題があった。すなわち、従来の膜モジュール１のよ
うなりロスフローろ過においてケーキ層の形成を防止す
るには。

透過液流束を循環液流量の１／１０以下に低く押えるこ
とと、膜面流速を１．５ｍ／ｓｅｃ以上に十分早くする
ことが必要となるが、膜面流速を速くするとろ過膜３に
よる圧力損失が増加し、結果として、第１０図に示すよ
うに、循環液流路４内の循環液７の入口側操作圧力ｐ、
を０．５ｋｇ／ａ＃程度に増加することとなり、透過流
束をも循環液流量の１１１０以上に増加させてしまうた
め、膜面流速の増加と透過流束の抑制とを同時に達成す
ることはできないという理由によるものである。また、
第１０図に示すように、循環液流路４内の循環液７の操
作圧力Ｐ１は入口から出口に行くに従って次第に低下し
、出口でＯｋｇ／ａＪになるのに対し、透過液流路５内
の透過液９の圧力Ｐ３は常にＯｋｇ／ａＪである。した
がって、循環液７と透過液９との圧力差Δｐ＝ｐ１−Ｐ
、はろ過膜３の出口に近付くに従って次第に小さくなり
、ろ過膜３の全面を有効に利用できなくなる上に、膜面
に部分的劣化が発生するという問題もあった。

本発明は、従来の膜分離方法を改良して、上述のような
問題点を解消することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の膜分離方法は、内
部がろ過膜により循環液流路と透過液流量とに仕切られ
てなる膜モジュールにより循環液の固液分離を行ない、
その結果透過液流路から流れ出た透過液の一部を再び透
過液流路内に圧力をかけて循環液の流れと同じ方向に循
環させることにより、透過液流路内に循環液流路内の原
液の圧力勾配よりも一定圧力だけ低い透過液の圧力勾配
を形成する構成としたものである。

作用 上記本発明の構成においては、循環液流路内の循環液の
操作圧力を従来よりも高く設定するとともに、透過液流
路内の透過液に循環液の操作圧力の増加に対応して適当
な圧力をかけることにより。

透過流束を増加させることなく膜面流速を増加させ、循
環液中のフロックにより膜面にケーキ層が形成されるの
を防止している。また、循環液流路内の循環液の圧力勾
配と透過液流路内の透過液の圧力勾配との差圧を一定に
しているので、ろ過膜の全面を有効に利用することがで
き、かつ、膜面が部分的に劣化するのを防止することが
できる。

第１実施例 以下、本発明の第１実施例を第１図〜第４図に基づいて
説明する。

第１図において、　１１は膜モジュールであって、円筒
状のケース１２の内部が管状のる過ｓ１３により内側の
循環液流路１４と外側の透過液流路１５とに仕切られて
なる。１６はろ過膜１３を支持する管状の膜支持部材で
、側壁に多数の透孔を有している。ろ過１！１１３は、
直径が０．２μ程度の透過孔を多数有する精密ろ過膜で
、３ｍの長さを有する。１７は循環液槽で、内部に循環
液１８を貯留している。循環液１８は１図示省略したが
、活性汚泥を含有する被処理液を膜モジュール１１とは
別個の限外ろ過膜を有する膜モジュールにより固液分離
し、その結果生じた透過液に塩化第２鉄等の凝集剤を１
１０００ｐｐ添加して液中にフロックを形成し、苛性ソ
ーダ等を添加してそのＰＨを４〜４．５に調整したもの
で、そのＳＳ濃度は８０００〜１００００である。そし
て、循環液１８を循環液ポンプ１９により操作圧力をか
けて循環液管２０を経由して膜モジュール１１の循環液
流路１４内に供給する。循環液１８はろ過膜１３により
固液分離され、濃縮された循環液１８は循環液管２１を
経由して循環液槽１７内にもどるとともに、ろ過膜１３
を透過して清浄になった透過液２２は透過液流路１５か
ら流出し、透過液管２３を経由して透過液槽２４内に貯
留される。その際、原液管２１の途中に接続された背圧
弁２５の開度を調節して、循環液流路１４内に第２図に
示すような循環液１８の圧力勾配Ｐ。

（入口圧力０．９ｋｇ／ａＪ、出口圧力０．２ｋｇ／ａ
Ｊ）を形成する。このときの循環液流路１４内の膜面流
速は１、ａｍ／ｓｅａとなっている。他方、透過液槽２
４内の透過液２２の一部を透過液ポンプ２６により圧力
をかけて透過液管２７を経由して透過液流路１５内に循
環液１８と同じ方向に再び循環させ、透過液流路１５内
に第２図に示すような透過液２２の圧力勾配Ｐ２（入口
圧力０．７ｋｇ／ｃｄ、出口圧力Ｏｋｇ／ｃｄ）を形成
する。面圧力勾配Ｐ工、Ｐ、の差圧ΔＰ＝Ｐ、−Ｐ２は
常にほぼ一定の値０．２ｋｇ／ａｉを保っている。２８
は透過液管２７の途中に接続された逆洗弁であって。

膜モジュール１１を１０分間使用するごとに逆洗弁２８
を閉じ、透過液ポンプ２６により透過液槽２４内の透過
液２２の一部を透過液流路１５から循環液流路１４内に
逆流させ、約１０秒間ろ過膜１３を逆洗する。そして、
膜モジュール１１に循環液１８を単位膜面積当り２０ｒ
ｎ’／ｒｒｒ通水するごとにしゆう酸と苛性ソーダの薬
液により膜面を薬洗する。なお、２９は汚泥引抜ポンプ
で、循環液槽１７内に蓄積した余剰汚泥を汚泥引抜管３
０を介して外部に引き抜くためのものである。

本実施例の方法により循環液１８の固液分離を行なった
結果を従来の方法との比較において第３図および第４図
に示す。第３図は従来の方法によった場合で、このとき
の循環液流路１４内の循環液１８の入口圧力は０．２ｋ
ｇ／ａＪ、出口圧力はＯｋｇ／ｃｊ、膜面流速は０．９
ｍ／ｓｅｅであり、膜面の薬洗は９ｒｎ’／耐通水ごと
に行なったが、透過流束が循環液流量の１７ＩＯ以上に
なっているため、供用開始時１５０１２／ｒｒｒ・ｈｒ
あったフラックス（ｆ立ｕｘ）が３日後にば１１０１２
／ｎ？・ｈｒ以下に低下し、フラックスの３日間の平均
値は１２０１ｉ・ｈｒであった。これに対し、本実施例
の場合は、第４図に示すように、供用開始から６日後で
も１３０１２／ｒｒｒ・ｈｒ以上のフラックスを維持し
、３日間の平均値は１４５　Ｑ　／ｒｒｒ・ｈｒもあっ
た。したがって、本実施例によれば、薬洗ひん度を減少
することができ、薬洗ひん度を同じにすれば処理量を約
２０％増加させることができ、また。

薬洗によるフラックスの回復性がよくなるので、薬洗時
間を短縮することができる。

第２実施例 次に、本発明の第２実施例を第５図〜第８図に基づいて
説明する０本実施例は、ろ過膜を限外ろ過膜としたこと
以外は、第１実施例とほとんど同じ構成である。したが
って、第５図〜第８図中の部分で、第１図〜第４図中の
部分と同一のものには、第１図〜第４図中の符号と同一
のものを付すものとする。

第５図において、３Ｌは本実施例の膜モジュールであっ
て、そのろ過膜３２は分画分子量がｉｏｏ、ｏｏ。

程度の限外ろ過膜で、５．７４ｍの長さを有する。３３
は水洗タンクで、内部に洗浄水３４を貯留し１分岐管３
５を介”して原液管２０の途中に設けられた三方弁３６
に接続されている。これに伴い、第１実施例の逆洗弁２
８は省略されている。その他の構成は第１実施例と同じ
である。

第１実施例の場合と同様に、循環液１８を循環液ポンプ
１９により操作圧力をかけて循環液管２０を経由して膜
モジュール３１の循環液流路１４内に供給する。循環液
１８はろ過膜３２により固液分離され、濃縮された循環
液１８は循環液管２１を経由して循環液槽１７内にもど
るとともに、ろ過膜３２を透過して清浄になった透過液
２２は透過液流路１５から流出し、透過液管２３を経由
して透過液槽２４内に貯留される。

その際、背圧弁２５の開度を調節して、循環液流路１４
内に第６図に示すような循環液１８の圧力勾配ＰＬ（入
口圧力１．０５ｋｇ／ａＪ、出口圧力０．２５ｋｇ／ｃ
ｄ）を形成する。このときの循環液流路１４内の膜面流
速は２ｍ／ｓｅｅとなっている。他方、透過液２２の一
部を透過液ポンプ２６により圧力をかけて透過液管２７
を経由して透過液流路１５内に循環液１８と同じ方向に
再びｍ環させ、透過液流路１５内に第６図に示すような
透過液２２の圧力勾配Ｐ２（入口圧力０．８ｋｇ／ｃｄ
、出口圧力０）ｃｇ／ｃｄ）を形成する。両圧力勾配ｐ
、、ｐ、の差圧Δｐ＝ｐ、−ｐ、は常にほぼ一定の値０
．２５ｋｇ／ｃｄを保っている。そして、膜モジュール
３１を３分間使用するごとに洗浄水３４を循環液流路１
４内に流し、約１分間ろ過膜３２を水洗する。

さらに、膜モジュール３１に循環液１８を単位膜面積当
り２７ｎｆ／−通水するごとにしゆう酸と次亜塩素酸の
薬液により膜面を薬洗する。

本実施例の方法により循環液１８の固液分離を行なった
結果を従来の方法との比較において第７図および第８図
に示す、第７図は従来の方法によった場合で、このとき
の循環液流路１４内の循環液１８の入口圧力は０．５ｋ
ｇ／ａＪ、出口圧力はＯｋｇ／ａＪ、膜面流速は１．５
ｍ／ｓｅｅであり、膜面の薬洗は１２ｎ？／ｎｒ通水ご
とに行なったが、透過流束が循環液流量の１／１０以上
になっているため、供用開始時１２（Ｈ１／−・ｈｒあ
ったフラックスが５日後には９０Ｑ／ｎｆ・ｈｒ以下に
低下し、フラックス５日間の平均値は１００Ω／−・ｈ
ｒであった。これに対し、本実施例の場合は、第８図に
示すように、供用開始から１０日後でも１００Ｑ／ｒｄ
・ｈｒ以上のフラックスを維持し、５日間の平均値は１
１５Ｑ／ｎｆ・ｈｒもあった。したがって１本実施例の
場合も、第１実施例の場合と同様に、薬洗ひん度の減少
、処理量の増加、フラックス回復性向上、薬洗時間の短
縮が可能である。

上述のように、第１．第２両実施例とも、透過流束を増
加させることなく膜面流速を増加することができるので
、フラックスの低下がきわめて少なく、フロックによる
膜面へのケーキ層形成を防止することができる。また１
両圧力勾配Ｐ□、Ｐ２の差圧ΔＰがろ過膜１３．３２の
全長にわたり平均化しているので、膜面の一部に負担が
かかることがなく、ろ過膜１３．３２の急速な劣化を防
止することができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、膜モジュールにより
循環液の固液分離を行なった結果化じた透過液の一部を
再び透過液流路内に圧力をかけて循環液の流れと同じ方
向に循環させることにより。

透過液流路内に循環液流路内の循環液の圧力勾配よりも
一定圧力だけ低い透過液の圧力勾配を形成しているので
、透過流束を増加させることなく膜面流速を増加させて
、循環液中のフロックにより膜面にケーキ層が形成され
るのを防止することができる。また、循環液流路内の圧
力勾配と透過液流路内の圧力勾配との差圧を一定にして
いるので。

ろ過膜の全面を有効に利用することができるとともに、
膜面の一部に負担がかかることによるろ過膜の急速な劣
化を防止することができる。さらに、透過液流路内にお
ける圧力損失は、流路面積、流路形状、流速、透過液粘
度等により決まるので、これらを適当に設定することに
より最適の運転条件を得ることができる。したがって、
ろ過膜を平膜にすることも可能となる。さらにまた、精
密ろ過膜の場合には、逆洗弁の操作により一定時間ごと
に逆圧洗浄を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に使用する装置の回路図、
第２図は第１実施例の膜モジユール内の圧力勾配を示す
グラフ、第３図は従来の方法による固液分離の結果を示
すグラフ、第４図は第１実施例による固液分離の結果を
示すグラフ、第５図は本発明の第２実施例に使用する装
置の回路図、第６図は第２実施例の膜モジユール内の圧
力勾配を示すグラフ、第７図は従来の方法による固液分
離の結果を示すグラフ、第８図は第２実施例による固液
分離の結果を示すグラフ、第９図は従来の方法に使用す
る装置の一例を示す回路図、第１０図は従来の方法にお
ける膜モジユール内の圧力勾配を示すグラフである。 １１・・・膜モジュール、１３・・・ろ過膜、１４・・
・循環液流路、１５・・・透過液流路、　１ｇ・・・循
環液、２２・・・透過液、３１・・・膜モジュール、３
２・・・ろ過膜、Ｐｌ・・・循環液の圧力勾配、Ｐ２・
・・透過液の圧力勾配、ΔＰ・・・差圧。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第 図 第２図 Ｈ−一機す１エール ！３・−・ろ過積 とコ　−−−　透がら４（り斥力り配 ４Ｐ・−裟瓜 第５図 μ 第 図 ａｔ　　−、、績ミシ”：Ｌ−ｎｓ 第 図 崎＃ｉ　（射 ３θ僕 第４図 ＩｅＡ’％（＋、ン １１東 第 図 台間（勾 りＢ僕 第１図 祷藺（４シ＼ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部がろ過膜により循環液流路と透過液流路とに仕
   切られてなる膜モジュールにより循環液の固液分離を行
   ない、その結果透過液流路から流れ出た透過液の一部を
   再び透過液流路内に圧力をかけて循環液の流れと同じ方
   向に循環させることにより、透過液流路内に循環液流路
   内の循環液の圧力勾配よりも一定圧力だけ低い透過液の
   圧力勾配を形成することを特徴とする膜分離方法。