JPH04150924A

JPH04150924A - 膜分離装置

Info

Publication number: JPH04150924A
Application number: JP27701690A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ishiguro; 石黒　克己; Shigeki Sawada; 沢田　繁樹
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1992-05-25
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JP3036041B2

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］本発明は膜分離装置に係り、特に、分離膜面へのケーキ
やゲルの付着が少な（、水透過流束（水フラックス）を
大きく維持することができ、しかも、ケーキやゲルの付
着による原水流路の閉塞を防止することができる膜分離
装置に関する。

［従来の技術］限外濾過（ＵＦ）膜や精密濾過（ＭＦ）膜を用いて、Ｓ
Ｓやコロイド物質を含む液を膜分離処理する場合、操作
する圧力領域が高いほど、水フラックスが圧力に依存し
ない状態になるという現象がしばしば生じる。特に、原
水中に高分子状有機成分や水酸化鉄、水酸化アルミニウ
ム等の金属水酸化物を含む場合には、このような現象が
顕著であり、例えば、水酸化鉄や水酸化アルミニウムを
含む場合には、長期間膜分離処理を継続している過程で
、上記の現象が生じてくる。

［発明が解決しようとする課題］ところで、通常のクロス・フロー型膜分離装置は、同一
種類の、即ち、純水透過係数の等しい、複数の分ｌ膜を
用いて多段で構成されている。また、多段で構成されて
いるので、原水入口部側はど高圧となる。しかしながら
、上記の現象が生じる場合には、原水入口部の高圧部に
おいても、出口部の低圧部においても、水フラックスが
変わらない状態となる。むしろ、第４区に示す如く、高
圧部の方が水フラックスが少ないことが多い。

即ち、例えば、比較的純水透過係数の大きい、同一種類
の分離膜を複数枚多段に用いて水酸化鉄や水酸化アルミ
ニウムを含む原水を処理する場合には、原水入口部側の
高圧部において、分離膜面にそれらのケーキが付着、成
長し、原水流路を細（、狭くし、原水の流路抵抗を増大
せしめる。そして、この流路抵抗の増大により、更に入
口部側の圧力が増加し、流路閉塞を速めることになる。

このため、頻繁に洗浄操作を行う必要があった。

また、原水入口部側の高圧部ではケーキの成長のみなら
ず、ケーキを圧密させる現象が生じることが多く、これ
により分離膜面に付着したケーキは堅いケーキとなり、
洗浄に長時間を要するという問題があった。

これに対して、比較的純水透過係数の小さい、同一種類
の分離膜を複数枚多段に用いて処理する場合には、分離
膜面へのゲルやケーキの付着は少ないが、出口部側の低
圧部において、分離膜の抵抗が大きすぎるために、水フ
ラックスが小さ（なるという欠点を有し、このため、こ
のような構成は、経済性の面から実用化されていない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、分Ｍ膜面へのケー
キやゲル付着が少なく、水フラックスを大きく維持する
ことができ、しかも、ケーキやゲルの付着による原水流
路の閉塞を防止することができる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、原水入口より導入された原水を
分離膜と接触させ、分ｌＩｉ膜を透過した透過水を原水
から分離すると共に、分離膜と接触した原水を原水出口
より排出する膜分離装置において、純水透過係数の異な
る複数の分ｌｉＩ膿を設け、原水を純水透過係数の低い
順序にて各分離膜に接触させるようにしたことを特徴と
する。

即ち、本発明は、多段流路ないし、同一ベッセル内に直
列に膜エレメントを接続した膜分離装置において、純水
透過係数の異なる複数の分１ｌｉＩ膜（膜エレメント）
を、高圧部から低圧部にかけて純水透過係数の低い膜か
ら純水透過係数の高い膿の順に設置したものである。

なお、本発明において、膜性ｉ！装置の形式は多段流路
のクロス・フロー濾過形式であれば良く、その膜モジュ
ールの形状には特に制限はな（、平膜、チューブラ−１
中空系等のいずれであっても良國［作用］ＵＰＩやＭＦ膜において、純水フラックスＪｗは次式で
表される。

Ｊｗｉ＝ＡｉΔＰＪｗｉ・１という分離膜の純水フラックスＡｉ＋　ｉと
いう分！ｉ膜の純水透過係数へＰ：ｔｌｉ間有効差圧本発明においては、例えば、膜性ＩＩ装置の各流路にお
いて、その流路の平均運転圧力に分離膜の純水透過係数
が反比例するように設定する。即ち、純水透過係数の異
なる複数の分離膜（膜エレメント）は、次式に示す指標
により選定する。

Ａｉ４／Ｉ’ｉＰｌ；１番目の流路の平均圧力Ａｉ：ｉ番目の流路に入れる分！！膜の純水透過係数にコ定数ここで、定数には、水性状、流路形状、原水流量、その
他の運転条件等により定められる値であって、実験的に
確認することができ、容易に最適な値を設定できる。ま
た、純水透過係数は、同一圧力および時間における純水
の透過流束をもって表わしたものである。

このような構成によれば、各分子ｌｕ膜の最適圧力域に
て膜分離が行なわれることとなり、膜分離装置全体とし
ての水フラックスは著しく増大する。

そして、各分ＩＩＩ膜は、各々の純水フラックスに近い
水フラックスで運転される。即ち、分離膜面へのケーキ
やゲルの付着、蓄積が少ないために、ケーキやゲルによ
る水フラックス損失が少ない。

例えば、３段流銘の膜分離装置に、３種類の異なる純水
透過係数の分離膜を設置する場合、各流路の平均運転圧
力丁、、ｖ、、　ｖ、に対して最適な純水透過係数Ａ、
、Ａ、、Ａ、の分離膜Ｎｏ、１．２．３を選定すること
により、膜分離装置全体の総水フラックスは、第５図の
斜線部で示す如く、著しく増大する。また、各分ｎ膜Ｎ
ｏ、１２．３は各々の純水フラックスＪ１１゜Ｊ　Ｗ２
＋　Ｊ　ｗ３に近い水フラックスで運転される。このこ
とは、ゲルやケーキの付着、蓄積による、水フラックス
損失が少ないことを示している。

［実施例］以下に図面を参照して本発明の膜性ｉｔ装置の実施例に
ついて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る平板型膜を内蔵した膜分
離装置を示す断面図である。この膜分離装置１０は５枚
の仕切板１２により４つの分離室１４．１６．１８．２
０が形成されており、各分離室１４内には多数枚の分＠
ＵＡ２２が配設されている。この分離膜２２は、通水路
を有した透過水流路形成材２２ａの両側に分離膜本体２
２ｂを配置した構成のものである。各分離１！２２の両
端はスペーサ２４を介して重ね合わされている。なお、
これらのスペーサ２４と前記仕切板１２並びに分離膜２
２とは第１図の左右方向から重ね合わさる方向に締めつ
けられ、互いに水畜的に接している。

第１図の最も左側の分離室１４には原水の入口２６が設
けられ、最も右側の分離室２０には原水出口２８が設け
られている。

原水入口２６からは分岐流路３０により各分離膜２２．
２２同志の間（及び分離膜２２と仕切板１２との間）の
原水室に原水が導入される。この分離室１４では、原水
は第１図の下向きに分離膜２２に沿って流れ、移送流路
３２を介して隣接する分離室１６の各分１ＩｉＩ膜２２
の間（及び分離膜２２と仕切板１２との間）の原水室に
導入される。

この分離室１６では、原水は第１図の上向きに流れ、移
送流路３４を経て隣接する分離室１８に導入される。原
水はこの分離室１８を第１図の下向きに流れ、移送流路
３６にて分離室２０に導入され、次いで原水出口２８か
ら排出される。分離室１８．２０内における原水の中で
は、分離室１４．１６内における原水の流れと同様であ
る。

しかして、本実施例にあっては、第１の分離室１４にお
ける分離膜本体２２ｂは、他の分離室１６．１８．２０
内の分Ｉｆ膜２２ｂのいずれよりも純水透過係数が小さ
い。そして、分離室１６の分離膜２２ｂはその次に純水
透過係数が小さく、分離室１８の分離膜本体２２ｂはそ
の次に純水透過係数が小さく、分離室２０の分離膜本体
２２ｂは純水透過係数が最も大きなものとなっている。

原水の圧力は第１の分離室１４が最も高く、分離室１６
．１８．２０と原水出口２８に近づくほど原水圧力が小
さ（なる。

このように、原水の圧力が低（なるほど純水透過係数の
高い分離膜２２と原水を接触させることにより、各分離
室１４から２０における透過水量を平準化させ、全体と
しての水フラックス量を高めることが可能となる。また
、特に第１の分離室１４における分離膜膜面へのゲルや
ケーキの付着が減少し、かつその蓄積も減少される。そ
して、この結果、分離膜の洗浄頻度を減少させることが
できると共に、原水流路の閉塞を防止することが可能と
なる。

第２図は、耐圧容器４０内に分離膜４２（４２ａ、　４
２　ｂ、　４２　ｃ）を配置してなる膜分離装置単体４
４を複数個（本実施例では３個）、原水が直列的に流れ
るように配管接続してなる膜分離装置の系統図である。

なお、分離膜４２ａ〜４２ｃの純水透過係数は、分離膜
４２ａの値が最も小さ（、分１ｉ１１Ｊ（４２ｃの値が
最も大きく、分離膜４２ｂの値がその中間となっている
。

原水は、最も左側の膜分離装置単体４４の原水入口４６
から原水室４８に導入され、分離１１１ｊ４２と接触す
る。分離膜４２を透過した透過水は透過氷室５０から膜
分離装置単体４４外に取り出される。分離膜４２と接触
した原水は、原水室４８から移送管５２により第２段目
の膜分離装置単体４４に導入される。同様に、膜分離処
理を受けた原水は、更に別の移送管５４を経て第３段目
の膜分離装置単体４４に導入され、原水出口５６から排
出される。第２８目及び第３段目の膜分離装置単体４４
にて分離された透過水は、それぞれ膜分離装置単体４４
から取り出される。

この第２図の実施例装置によっても、第１図の実施例装
置と同様の作用効果を得ることができる。

第３図は１個の耐圧容器６０内に３個のスパイラル型エ
レメント６２．６４．６６を設けた実施例装置の断面図
である。この耐圧容器６０は筒状のものであり、両端側
がエンドプレート、６８．７０で封じられ、エンドプレ
ート６８に原水人ロア２が設けられている。又、エンド
プレート７０には原水圧ロア４が設けられると共に、透
過水の取出管７６が貫通されている。透過水の取出管７
６は、一端側がエンドプレート６８に支持されており、
途中部分に前記スパイラルエレメント６２．６４．６６
が巻回されている。

各スパイラルエレメント６２．６４．６６は、分！ｉｌ
膜とスペーサとを重ね合わせて透過氷取出管７６に巻回
したものであり、分離膜を透過した透過水がスペーサに
沿って透過氷取出管７６に向かって流れ、該透過氷取出
管７６に形成された開口を通って透過氷取出管７６内に
流入する。

なお、原水は各スパイラルエレメント６２．６４．６６
の図の左側の端面からスパイラルエレメント６２．６４
．６６の分ａ膜同志の間の原水流路に流入する。そして
、各スパイラルエレメント６２．６４．６６の右側の端
面から流出し、下段側のスパイラルエレメント６４又は
６６に流入する。なお、スパイラルエレメント６６を通
過した原水は原水圧ロア４から排出される。

各スパイラルエレメント６２．６４．６６の図の左側の
外周面には耐圧パツキン７８が装置されており、原水が
各スパイラルエレメント６２．６４．６６の端面にのみ
流入するように各エレメント６２．６４．６６の外周面
と耐圧容器６０の内周面との間隙を封じている。

しかして、スパイラルエレメント６２の分離膜の純水透
過係数は最も小さくなっており、スパイラルエレメント
６４の分離膜の純水透過係数は中位のものとされ、スパ
イラルエレメント６６の分離膜の純水透過係数は最も大
きなものとされている。各スパイラルエレメント６２．
６４．６６に接する原水の圧力は、図の左側のエレメン
ト６２において最も高（、エレメント６４においては中
位の圧力、エレメント６６においては原水水圧が最も小
さくなっている。

この第３図の実施例装置によっても、上記実施例と同様
の作用効果を得ることができる。

［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、純水
透過係数の異なる分離膜を適宜選択設置することにより
、 ■　分ｌｉｉ膜面へのゲルやケーキの付着が減少し、そ
の蓄積が防止され、水フラックスが向上する。

■　ゲルやケーキの付着が減少し、蓄積防止が図れるの
で、分離膜の洗浄頻度を減少させることができる。

■　原水流路閉塞が防止される。

等の効果が奏され、処理効率は大幅に向上する。

このような本発明の膜分離装置は、既存の膜分離装置に
ついて、分離膜を適宜、変更・設定することにより、容
易に適用することができ、工業的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明の膜分離装置の一実
施例を示す断面図である。第４図は従来装置のフラック
スを示すグラフ、第５図は本発明装置のフラックスを示
すグラフである。１４．１６，１８．２０・・・分離室２２．４２ａ、４２ｂ、４２ｃｍ・・分離膜、６４　。６６・・・スパイラルエレメント。

Claims

【特許請求の範囲】

原水入口より導入された原水を分離膜と接触させ、分離
膜を透過した透過水を原水から分離すると共に、分離膜
と接触した原水を原水出口より排出する膜分離装置にお
いて、純水透過係数の異なる複数の分離膜を設け、原水
を純水透過係数の低い順序にて各分離膜に接触させるよ
うにしたことを特徴とする膜分離装置。