JPH0380922A - 電気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、濾過膜にて画成された原液室側と濾液側とに
配された電極間に直流通電して原液の濾過を行う電気膜
濾過装置の運転方法に関し、詳細には、濾過面の付着物
増大による濾過性能の低下を、その濾過運転の過程にお
いて回復させ得る電気膜濾過装置の運転方法に関する。

〔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・濾過膜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。

そして、これら膜ｉｌｌ過装置の濾過膜の原液側と濾液
側とに電極を配置し、両電極間に直流通電する電気膜濾
過装置では、原液中の荷電粒子の電気泳動現象や、膜面
付着物層内の液移動を促進させる電気浸透現象を利用で
きることより、原液の送給圧力のみを固液分離の馴動原
とする通常の膜・濾過装置に比べ、同じ′ａ過圧力で二
倍程度の濾液量が容易に得られる。

また、これら電気ＨｉＩｔ過装置では、一般に、直流通
電に併せて、原液を濾３ｙ４膜而に沿って流過さ仕つつ
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て付着物層を形成す
ることを抑制して、濾過性能の早期低下を防止する構成
が採られている。

しかし、これら電気膜濾過装置でも長時間運転すると、
濾過運転の継続に伴い、濾過膜面に付着物層が漸増形成
され、そのｉｆ！過性能が経時的に低下して行くことは
避けられない。

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、通常の膜濾過装置と同様に、濾過運転
を中断して、ないしは濾過運転の中途で、濾過膜面に不
可避的に形成される付着物層を除去ないしは軽減させて
、その′ａ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を除去・軽減させて、。

そのｔａ性能を同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
る極く一般的な洗浄方法、■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
膜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、原液と用いる薬液との
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−・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濾過膜面を洗浄する方法
（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！！！四の
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る付着物層を、その濾過運転の過程
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同復させ得る電気膜濾過装置の運転
方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を遠戚するために、本発明の電気膜濾過装置の
運転方法は、濾過膜にて両底された原液室内と濾液室内
とに配され、互いに対向して対をなす電極を備える電気
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、対の電極間に直流通電して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
運転するものである。

そして、濾液室の濾液出口を一時閉鎖するときに、対の
電極間の通電方向を逆転させて良い。

〔作用〕

本発明の電気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、原液室側と濾液室側とを略等圧
として、原液の圧力により濾過膜面に押しつけられてい
た付着物を、剥離され易い状態とする一方、剥離され易
い状態とされた付着物を、濾過膜面に沿って流過させ続
けている原液流によって剥離させると共に、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、この濾液出口の一時閉鎖のときに、原液室内と濾
液室内とに配された電極間の直流通電を停止すると、ｄ
液室内側の電極の極性と逆の極性を帯びた付着物の電気
的吸引力が解除されるので、付着物が濾過膜面から離脱
し易くなるが、必ずしも通電停止の必要はない、この連
山は、濾液室内側の電極面で発生し、該ｉｌｌ液室内に
閉じ込められるガスの圧力により、濾液室内の液圧を原
液室側の液圧を超えて増圧させることができ、そして、
このガスの圧力によって、濾液室側の液圧を原液室側よ
りも少し高圧とするとき、濾過膜を経る濾液の逆流によ
り、付着物が濾過膜面からより離脱され易い状態となる
一方、・濾過膜が原液室側へ膨らまされて原液流路を狭
め、この濾過膜面に沿う原ＮＩ＆流を高速化させて、付
着物の１１１離・随伴流出を促進させるからである。

また、ａ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：とができる。

そして、濾液室の濾液出口を一時閉鎖するときに、対の
電極間の通電方向を逆転させることにより、電荷を帯び
た濾過面の付着微粒子に逆方向の１佳進力を与えて濾過
膜面から離脱させ、濾過膜面に沿って流過する原液流に
随伴流出させて、その濾過性能を回復させることもでき
る。

なお、上に述べた濾液出口を一時閉鎖とは、原液室側と
濾液室側との液圧が、略等圧ないしは濾液室側が少し高
圧となり、濾過膜面の付着物が原液流によって剥離され
て、原液室から流出するに要する時間の閉鎖である。そ
して、その−時閉鎖は、濾液室内側の電極面で発生する
ガスの圧力により、濾液室側の液圧が濾過膜を損傷する
ほど過大にならない程度の時間内とされる。

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、ｍ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。

〔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、本実施例に用いた電気膜゛濾過装置の概念説
明図である。

第１図において、（１）は電気膜濾過装置であって、該
電気膜濾過’ｊ！ｊ置（１）は、上下方向に配された濾
過膜（２）により垂直方向に両底された原液室（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ｉｌｌ液出口
（５Ｈ５°）が設けられである。

また、該電気膜濾過装置（１）の原液室（３）は、給・
排液管路（６ａ）　（６ｂ）を介し、原液攪拌手段を有
する原液槽（６）に連通されである。また、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。

（１１）と０２）は電極であって、これら電極０１）０
２１は、炭素域維を炭素材料で結着させたもので、一方
の電極（１１）は原液室（３）の反濾過膜（２）側の内
壁部に、他の一方の電極０力は濾液室（４）の反濾過膜
（２）側の内壁部に、互いに対をなして配されである。

また、これら対の電極（１１）０２）は、通電方向逆転
手段を備えた直流電気供給器００に連結されである。

０３）、０４）および０５）は圧力計であって、これら
圧力計０３）　０４）　Ｑ５）は、給・排液管路（６ａ
）　（６ｂ）および濾液出口（５０５″）の合流部それ
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ＩＩ！　（２）面に沿って
上方に流れる−・方、対の電極（ＩＤＯ力間に通電され
る直流電流により直流電圧を印加されて、電気泳動や電
気浸透現象が加わり、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？ａ管路（６ｂ）を
介して原液槽（６）内に還流さ仕られる。

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）
を備える開成管路（９）を介して、濾液開成装置により
糸外に回収される。

本実施例においては、上記構成を具備し、濾過面積０．
５ｄ１の限外濾過膜を配設し、原液室の通液間隙を３Ｉ
ＩＩｌとされた、同一規模の３台の電気膜濾過装置を準
備した。

そして、これら３台の装置により、水にベントナイトを
０．泗／−％で懸濁さセたものを原液とし、この原液を
液温３０°Ｃ１濾過圧力を１．６ｋｇ／ｃｍ”　、濾過
膜面に対する原液の流速を０．８ａ／ｓｅｅとする一方
、対の電極間に通電する電圧を了りとし、このときの直
流を流値を０．２＾／ｄａ”として、原液室側の電極を
陽極、液室側の電極を陰極とする条件にて濾過を行った
。

第１例として、上記３台の内の１台の装置では、上記の
条件で原液を供給し続ける一方、濾液弁を１時間毎に３
分間閉鎖し、濾液室からの濾液流出を断続的に閉鎖させ
ながら濾過運転した。

第２例として、他の１台の装置では、上記の条件で原液
を供給し続ける一方、濾液弁を１時間毎に３分間閉鎖し
、濾液室からの濾液流出を断続的に閉鎖させると共に、
濾液弁の閉鎖の都度に、同時間、通電方向を逆転させて
濾過運転した。

また、比較例として、その他の１台の装置では、上記の
条件で原液の供給と直流′Ａ電とを続ける一方、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行った後、これら３台の装置による
運転例それぞれにおける、濾過運転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は第１例、Ｂは第２例の結果を示す曲線
で、Ｃ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
鎖して、濾液室からの濾液流出を断続的に閉鎖させなが
ら濾過運転した第１例では、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。

一方、濾液弁の閉鎖の都度に通電方向を逆転させてａ過
運転した第２例では、その都度に運転開始時の状態に近
い値まで、その濾過性能が回復するという顕著な効果が
確認された。

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懸
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、濾液室側と原液室側との液圧
が略等圧に、ないしは濾液室側が少し高圧になって、濾
過膜面から離脱し易い状態となった付着物が、原液流に
よって剥離・随伴流出されるに要する時間であり、また
、濾液室内の電極面で発生するガスの圧力が逆圧として
作用して、濾過膜に損傷を与えるおそれのない範囲内の
時間とする。

また、本実施例においては、濾液弁を電磁制御により、
１時間経過する毎に３分間閉鎖させるものとしたが、こ
の断続閉鎖ピッチと閉鎖時間とは、！遇する原液の種類
、性状と、用いる電気膜濾過装置の規模・特性および濾
過条件によって設定され、特に濾液室側の電極面に発生
するガス量は通電量によるので、これによっても設定さ
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、原液の種類、性状に対応さ仕て
、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、本発明の電気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同復させることがで
き、その生産性を格段に向上させることができ、加えて
、運転および保全上の容易性を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電気膜濾過装置の概念
説明図、 第２因は本発明に関わる′ａ、過による濾液量と濾過運
転時間との関係を示すグラフである。 （１）−電気膜濾過装置、（２）−濾過膜、（３）−原
液室、（３ａ）−給液口、（３ｂ）−排液口、（４）−
濾液室、（５）（５“）−濾液出口、（６）−原液槽、
（７）−原液ポンプ、（８）−濾液弁、（９）−回収管
路、００〜直流電気供給器、ＱＯＯ２）−電極、Ｌ−原
液、Ｆ−！？＆。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）濾過膜にて画成された原液室内と濾液室内とに配
   され、互いに対向して対をなす電極を備える電気膜濾過
   装置を用い、原液を濾過膜面に沿って流過させつつ、対
   の電極間に直流通電して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電気膜濾過装置の運転方法。
2. （２）濾液室の濾液出口を一時閉鎖するときに、対の電
   極間の通電方向を逆転させることを特徴とする第１請求
   項記載の電気膜濾過装置の運転方法。