JPH0380921A - 膜濾過装置の運転方法 - 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、限外濾過膜や精密濾過膜等を用いた膜濾過装
置の運転方法に関し、詳細には、濾過膜面の付着物の増
大による′ａ過性能の低下を、その濾過運転の過程にお
いて回復させ得る膜濾過装置の運転方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

近年、排水処理、純水製造、医薬品製造等の分野におい
て、限外濾過膜や精密濾ｉ！Ａ膜等を用いた膜濾過装置
が広く使用されるようになっている。

これら膜濾過装置は、一般に、原液を濾過膜面に沿って
ｉＪｔ遇させつつ原液の濾過を行うことで、原液中に含
まれる微粒子や高分子物質等が、濾過膜面に捕捉される
ことを抑制し、濾過膜面の付着物や濃度分極による濾過
性能の早期低下を防止する構成が採られている。また、
この観点より、原液を濾過膜面に沿ってより高速で流過
させたり、バッフル等により濾過膜面で乱流を発生させ
る方法なども採られている。

しかし、原液を高速で流過させたり、乱流を発生させた
りする場合、原液の送給量の増加や、流路抵抗の増大を
伴うので、大容量の原液ポンプが必要となり設備費が高
くなり、しかも、濾過膜面に積度に高速な流れや乱流を
形成させると、該濾過Ｍ崩に局部的な圧力変動が生し、
必ずしも、その動力効率および濾過効率を向上させるこ
とにはならず、その効果にも限界がある。このため、こ
れら膜濾過装置を長時間運転すると、濾過運転のｍ続に
伴い、濾過膜面に付着物層が漸増形成され、その濾過性
能は経時的に低下して行く。

そこで、できるだけ長期間の安定した濾過を続けて生産
性を高めるべく、濾過運転を中断して、ないしは濾過運
転の中途で、濾過膜面に形成された付着物層を除去ない
しは軽減させて、その濾過性能を回復させる種々の方法
が適用されている。

これら濾過膜面の付着物層を除去・軽減させて、濾過性
能を回復させる方法としては、例えば、■ブラシやスポ
ンジ等を用いて、付着物層を物理的に除去する極＜−船
釣な洗浄方法、■物理的手段では除去し難い濾過膜面の
付着物を、薬液を用いて、化学的に溶解させて洗浄する
方法、■原液中に微細気泡を導入して濾過膜面を洗浄す
る方法（特開昭５３−２１３８７号）、■原液の通水を
断続させて、原液室内を断続的に圧力開放することで、
濾過膜面の付着物を除去させる運転方法等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記従来の技術について、詳細に検討を加える
と、それぞれ以下の問題がある。

■ブラシやスポンジ等を用いる洗浄方法は、精密な濾過
Ｍ表面を損傷し易いので好ましくない。

■薬液を用いて洗浄する方法は、原液と用いるＮ？＆と
の特性相関の如何で、濾過膜の耐用寿命を短くするので
、その適用を制約される一方、薬液を供給および回収処
理するための特別の管路および装置が必要となり設備費
が高くなる。また、その洗浄は濾過運転の中断を伴い、
比較的に長時間を要する。

■原液中に微細気泡を導入して′ａ過成膜面洗浄する方
法（特開昭５３−２１３８７号）は、洗浄が短時間で行
えるという利点を有するものの、原液中に微細気泡を導
入するための気体圧縮機や高圧タンク等が必要となり設
備費が高くなる。

■原液の通水を断続させることで濾過膜面の付着物を除
去させる運転方法は、薬液や気体等の原液以外の物質の
導入が不要で、これら物質の導入に伴う適用範囲の制約
や設備費の高騰等を排除し得るものの、原液の通水を断
続させることは、原液を圧送するポンプに、保全上好ま
しくない負荷変動の繰り返しを強いることになり、また
、原液を濾過装置の前で還流させるなどして、原液室へ
の通液を停止しても、それだけでは濾過膜面の付着物の
除去効果は少ない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、原液以外の物
質を導入を不要とし、それに伴う特別の付帯設備や管路
および弁を設けることなく、かつ、原液ポンプに負荷変
動を強いる原液供給流量・圧力の変更を行うことなく、
濾過膜面に形成された付着物層を、その濾ｉ！運転の過
程における簡単な操作により、迅速に除去・軽減し得て
、低下した濾過性能を回復させ得る膜濾過装置の運転方
法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〕

上記目的を達成するために、本発明の膜ａ過装置の運転
方法は、濾過膜にて原液室と両底された濾液室を備える
膜濾過装置を用い、原液を濾ｉＩ！Ｊ膜面に沿って流過
させつつ原液の濾過を行う方法において、濾液室の濾液
出口を断続して一時閉鎖しながら運転することを特徴と
するものである。

〔作用〕

膜濾過装置を用いる濾過は、濾過膜にて１ｉＩｉｉＦＩ
ｉ、された原液室側と濾液室側との間に、液圧差が存在
して、濾過膜を経る濾液室側への濾液流が生じて初めて
達成される。

このため、その濾過に際して、原液中に含まれる微粒子
や高分子物質等が、濾過膜を経る濾液室側への濾液流に
より、濾過膜面に押し付けられて付着物層や濃度分極層
を形成する。また、濾過膜面の付着物層は、濾液室側に
向けて下がる液圧差が存在する限り、該濾過膜面に拘持
される。

反面、原液室側と濾液室側との間の液圧差がなくなると
、濾過膜を経る濾液室側への濾液流が停止して、濾過膜
面の付着物に対する濾過膜面への拘持力が解除されので
、これら濾過膜面の付着物は離脱され易い状態となる。

そして、この拘持力が解除されて１１１脱され易い状態
にある濾過膜面の付着物層に、原液流等の外力を加える
とき、これらを濾過膜面から容易に１ｌｉｉ脱させこと
ができる。

本発明者らは、上記の観点に更に検討を加えた結果、原
液室側と濾過室側との間の液圧差をなくすることは、濾
液室側の増圧にても達成でき、また、このようにした場
合、前述した従来技術の内の最後者のように、原液の供
給を停止ないしは減少させて、該原液室側の圧力解放を
する必要がなくなり、その問題点を解消し得るとの結論
に達して、本発明をなしたものである。

すなわち、本発明の膜濾過装置の運転方法においては、
原液を濾過膜面に沿って流過させながら、ｉｌｌ液室の
濾液出口を一時閉鎖するので、原液室側とｉＩｌ液室側
との液圧差を、略等圧にすることができる。

そして、原液室側と濾液室側との間の液圧差をなくすこ
とにより、濾過膜面の付着物に対する拘持力を低下させ
て、これらｉｌｔ過膜面の付着物を離脱され易い状態と
する一方、このｉｌｌ過膜面に沿って流過する原液流に
より、離脱され易い状態にされたｉｌｌ遇膜面の付着物
を離脱させると共に、この原液流に随伴流出させて、そ
の濾過性能を回復させることができる。

また、濾液室の濾液出口を断続して一時閉鎖しながら運
転することで、その運転過程において、その都度に濾過
性能を断続的に回復させることができる。

なお、上に述べた濾液出口の一時閉鎖とは、原液室側と
濾液室側の液圧が略等圧となり、濾過膜面への拘持力が
低下した付着物が、原液流により剥離されて、原液室か
ら流出するに要する時間の閉鎖である。

また、付着物による濾過膜面の汚染の度合、すなわち、
濾過性能の低下は、原液の種類、性状によって異なるの
で、濾液出口の断続閉鎖は、原液の種類、性状に対応さ
せ、一定濾過時間経過毎の定期的に行っても良く、また
、濾過性能があるレベルまで低下し、原液室側と１Ｉｔ
ｓ室側との間の液圧差が、ある値以上に増加した時点毎
に行うものとしても良い。

〔実施例〕

本発明の実施例を、以下に、図面を参照して説明する。

第１図は、本実施例に用いた膜濾過装置の概念説明図で
ある。

第１図において、（１）は膜濾過装置であって、該膜ｉ
ｌ！過装置（１）は、上下方向に配された濾過膜（２）
により垂直方向に画成された原液室（３）と濾液室（４
）とを備えたものである。また、原液室（３）の下部に
は給液口（３ａ）が、上部には排液口（３ｂ）が設けら
れである。一方、濾液室（４）内には多孔質部材等の通
液性をもつ濾過膜支持材（４ａ）が充填されてあり、そ
の上下部には濾液出口（５）（５’）が設けられである
。

また、膜濾過装置（１）の原液室（３）は、給・排液管
路（６ａ）　（６ｂ）を介して、原液攪拌手段を有する
原液槽（６）に連通されである。また、この給液管路（
６ａ）には、原液ポンプ（７）が設けられである。一方
、濾液室（４）の濾液出口（５）（５’）は、濾液弁（
８）を備える回収管路（９）を介して、ここでは図示を
省略する濾液回収装置に連通されである。また、濾液弁
（８）は、電磁制御により自動開閉可能とされである。

０■、００および０２）は圧力計であって、これら圧力
計ＧＯ）０１）　０７Ｊは、給・排液管路（６ａ）　（
６ｂ）および濾液出口（５）（５°）の合ｉＪｔ部それ
ぞれに設けられである。

このような構成において、原液槽（６）内の原液りは、
原液ポンプ（７）にて、給液管路（６ａ）を介して給液
口（３ａ）から原液室（３）内下部に圧送され、第１図
中に矢印で示すように、濾過膜（２）面に沿って上方に
流れる一方、該濾過膜（２）にて濾過されて濃縮され、
上部の排液口（３ｂ）から排液管路（６ｂ）を介して原
液槽（６）内に還流させられる。

一方、濾過膜（２）にて濾液室（４）内側に濾過された
濾液Ｆは、濾液出口（５）（５’）および濾液弁（８）
を備える回収管路（９）を介して、濾液回収装置により
系外に回収される。

本実施例においては、上記構成を具備し、濾過面積０．
５ａｍ”の限外濾過膜を配設した同一規模の２台の膜濾
過装置を準備して、これら２台の膜濾過装置により、水
にベントナイトを０．５Ｗ／Ｗ％で懸濁させたものを原
液とし、この原液を液温３０℃、濾過圧を力１．６ｋｇ
／ａｍ”　、濾過膜面に対する原液の流速を０．８ｍ／
ｓｅｃとする条件にて濾過を行った。

そして、１台の膜濾過装置では、上記の条件で原液を供
給し続けながら、濾液弁を、１時間毎に３分間閉鎖させ
て、濾液室からの濾液の流出を断統帥に閉鎖させながら
濾過運転した。

一方、比較のために、他の１台の膜濾過装置では、上記
の条件で原液を供給し続けながら、濾液弁を開放したま
まで、濾過運転した。

同時間の濾過運転をした後、これら２台の膜濾過装置そ
れぞれにおける、濾過運転経過時間と濾液量との関係を
、比較調査した。

その結果を第２図のグラフに対比して示す、同図のグラ
フにおいて、Ａは本実施例の結果を示す曲線で、Ｂは比
較例の結果を示す曲線である。

第２図のグラフに示すように、濾液弁を定期的に一時閉
鎖させて、濾液室からの濾液の流出を断続的に閉鎖させ
ながら濾過運転した本実施例では、３分間の濾液弁の閉
鎖の都度に、その濾過性能を回復させることができ、結
果として、濾液弁を開いたまま濾過運転した比較例との
対比において、約１０％の濾過性能の向上を図ることが
できた。

また、本実施例の濾過運転においては、原液ポンプは、
終始定常運転の状態におかれ、変動負荷運転を強いられ
ることがないので、その性能および耐用寿命を損なう悲
念がない。

なお、本実施例において、濾液弁の一時閉鎖時間を３分
間としたが、この時間は、原液室側と濾液室側との液圧
が略等圧となり、濾過膜面から離脱し易い状態となった
付着物が、原Ｗ１．流によって剥離・排出されるに要す
る時間である。また、この閉鎖時間が長いほど、付着物
の除去効果は高くなる反面、濾過が停止した時間分だけ
濾液の量が少なくなるので、両者の兼ね合いで、必要最
小限の時間とする。

また、本実施例においては、濾液弁を１ｔｉｆｆ制御に
より、１時間経過する毎に３分間閉鎖させるものとした
が、この閉鎖ピッチと閉鎖時間とは、濾過する原液の種
類、性状と、用いる膜濾過装置の規模・特性および濾過
条件によって設定される。

また、濾液弁の断続閉鎖は、本実施例のように一定濾過
時間経過毎の定期的に行っても、例えば、濾過性能があ
る程度まで低下し、原液室側と濾液室側との間の液圧差
が、ある値以上に増加した時点毎に行うものとしても良
いが、いずれにしても、濾過する原液の種類、性状に対
応させて、設定されることが望ましい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明の膜濾過装置の運転方法は
、原液以外の物質を導入を不要とし、それに伴う特別の
付帯設備や管路および弁を設けることなく、しかも、原
液ポンプを定常運転させながら、濾過進行に伴い濾過膜
面に不可避的に形成される付着物層を、濾液弁の開閉と
いう簡単な操作で、迅速に除去・軽減し得て、その濾過
運転の過程において濾過性能を回復させることができ、
その生産性を格段に向上させることができ、加えて、運
転および設備保全上の容易性をも得るという優れた効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた膜濾過装置の概念説明
図、 第２図は本発明に関わる濾過による濾液量と濾過時間と
の関係を示すグラフである。 （１）−膜濾過装置、　　（２）−濾過膜、（３）−原
液室、 （３ｂ）−一徘液口、 （５）（５“）−濾液出口、 （７）−原液ポンプ・ （９）−回収管路、 Ｆ−濾液。 （３ａ）−一給液口、 （４）−１液室、 （６）−原液槽、 （８）−濾液弁、 Ｌ−原液・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 濾過膜にて原液室と画成された濾液室を備える膜濾過装
   置を用い、原液を濾過膜面に沿って流過させつつ原液の
   濾過を行う方法において、濾液室の濾液出口を断続して
   一時閉鎖しながら運転することを特徴とする膜濾過装置
   の運転方法。