JPH0555199B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶解、懸濁及びコロイド状の固体を
水から除去して、水を家事用又は産業用に適した
ものに変える、クロスフロー・マイクロ過の水
の軟化に関する。より具体的に言えば、本発明
は、硬質成分例えばカルシウム及びマグネシウム
溶解塩の少なくとも一部分を除去する、硬水の石
灰軟化法及びその装置に関する。本明細書におい
て「石灰軟化」とは、石灰、水和石灰、石灰＋ソ
ーダ灰、過剰の石灰、通常の凝固剤、及びそれら
の任意の組合せを使用する、水の軟化方法を意味
する。 〔従来の技術〕 石灰軟化の水処理は、かなりの昔にさかのぼる
ことができる。1930年代以前の近代において、水
の軟化は４段階法によつて実施されていた。第１
段階では、硬水と石灰又は石灰＋ソーダ灰とを混
合タンク内で混合する。第２段階では、１種又は
それ以上の凝集室（フロキユレーシヨン・チヤン
バー）中で沈澱又は凝集を行なう。第３段階で
は、凝集化した水を沈降室に流し、その場所で、
沈澱したスラツジを底に沈積させ、沈降室の底か
ら取り除いて捨てる。こうして除去されるスラツ
ジの一部分は、軟化反応の速度を速くするため
に、混合タンク中に再循環させる（軟化速度は、
種結晶の濃度並びにカルシウム及び炭酸塩の濃度
に依在している）。第４段階では、清澄化した水
を沈降室の頂上からオーバーフローさせ、そして
過する。 1930年代における、石灰軟化の水処理法におけ
る１つの重要な進歩は、一般にスポルデイング
（Spaulding）接触反応と称する反応器の開発で
あつた。この反応器は、上記の混合工程、凝集工
程、沈澱工程、及び沈降工程を、単一の反応器構
造内に組込んだものであつた。しかしながら、ス
ポルデイング反応器においても、別の、通常の慣
通流（スルー・フロー）過装置が、一般には依
然として必要である。一般に、スポルデイング反
応器は、大型で、複雑で、煩雑であり、従つて投
下資本が非常に高価なものとなる。 水の軟化法で通常使用する慣通流フイルター
は、固体含量の多いものを取扱うことは一般に不
可能である。過された粒子が慣通流フイルター
媒質の上及び内部に連続的に沈積する。従つて、
フイルター通過速度が時間経過に伴つて低下〔又
は水頭損失（ヘツドロス）が増加する〕、そして
逆洗（又はブローバツク）を頻繁に行なつてフイ
ルター媒質から沈積した固体を除去する必要があ
る。前記の逆洗に生成水を使用する場合は、水生
成の合計量において正味量がかなり減少する。固
体含量の少ない廃水の体積が比較的大きい場合に
は、ある型の処理が更に必要になるという問題が
生じる。フイルター漏出の問題も生じる。 本発明は、石灰軟化に対するまつたく新しい、
しかも従来と異なるアプローチを構成するもので
ある。本発明は、コストの高いスポルテイング反
応器（凝集器／清澄器）の必要をなくし、その代
わりに、通常のブロー・ダウン弁を有する、簡単
な混合／再循環タンクで置き代えるものである。
更に、石灰軟化において通常使用する、別個の貫
通流型装置の代わりに、本発明ではクロスフロ
ー・マイクロ過モジユールを石灰軟化システム
内の一体の部分として含んでいる。 クロスフロー・マイクロ過は、供給水をフイ
ルター表面に平行に導入する点、及び過が供給
水の流れ方向に対する垂直方向で行なわれる点
で、慣通流型過と実質的に異なつている。クロ
スフロー・マイクロ過によれば、他の通常の手
段によつては得られない経済的な利点が得られ
る。クロスフロー・マイクロ過系では、一工程
段階で、清澄、過及び濃縮を行なうことができ
る。クロスフロー・マイクロ過によれば、装置
及び設備のコストは直接過のコストに接近して
いるにもかかわらず、懸濁固体を10000mg／Ｌ又
はそれ以上の濃度で含む流れを過することがで
きる。更に、クロスフロー系では、必要なスペー
スが通常の慣通流型系のものより少なく、しか
も、懸濁材料に関して高品質の液を提供する。
その他の利点として、以下の事項を挙げることが
できる。(1)長期の安定化時間を置かずに、系のオ
ン・オフが可能である。(2)フイルター漏出が起こ
らない。(3)過処理した水の再炭酸塩化の必要が
ない。(4)モジユール構造によつて広範囲の流量の
選択が可能となる。 従来技術における教示にもかかわらず、本発明
者は、管状のクロスフロー・マイクロ過系によ
つて、高固体濃度（例えば10〜12重量％）を操作
する石灰軟化が、マイクロ過管における急速な
悪性のスケール形成という通常予想される問題を
こうむらずに、達成できることを見出した。本発
明の石灰軟化剤におけるクロスフロー・マイクロ
過管は、従来技術において従来から示唆されて
いるのとは異なり、スケーリング（すなわち、非
透過性のスラツジ層の沈積）による急速な流量の
低下をまぬがれ、しかも、完全な酸洗浄が可能で
ある。 流量の急速低下、詰まりやすさ（又は沈着性）、
及び洗浄困難性（又は抵抗性）の問題は、商品名
「ハイドロペルム（Hydroperm）」として市販さ
れている、厚い壁をもつ多孔質熱可塑性管を使
う、新規のクロスフロー・マイクロ過法によつ
て実質的に解消した。前記の管の過特性は、多
媒質フイルターにおける「徹底的（in−depth）」
濾過の観点及び限外過膜フイルターにおける
肉薄の観点の両者を組合せたものである。ハイド
ロペルムの多孔性は、管壁における連続気泡の網
状構造に由来する。ハイドロペルム管は、それが
数ミクロンのオーダーの寸法の気泡であつて気泡
の長さが気泡直径の何倍にもなるものをもつ点
で、通常の限外過膜フイルターと異なつてい
る。前記の管についての詳細な説明は、例えば
Daniel L.Comstock等「Hydroperm cross flow
microfiltration」、Neptune Microfloc、Inc.、
ReportNo.KT7307、1982年５月、及びAmerican
Society of Mechanical EngineersのReportNo.
77−ENAS−51における「Removal of
Suspended and Colloidal Solids from Waste
Stream by the Use of Cross−Flow
Microfiltration」と題する論文に記載があり、
これらの論文は本発明の技術的背景を充分に理解
するための参考となる。 供給流は、比較的低い圧力、代表的には40psi
でハイドロペルム管の中央を通る。液は、外部
管壁に囲まれたジヤケツト内に代表的には収集さ
れ、そこから生成物ラインによつて取り出され
る。供給流は管を通つて循環するので、固体粒子
は管壁に向かう生成物流によつてゆつくりと流れ
る。従つて、壁に近い領域における粒子濃度は、
着実に増加する。 一般に、クロスフロー・過系においては、供
給流の方向がフイルター表面に対する接線方向で
あるので、過媒質上への過固体の沈積は供給
流の剪断作用によつて減少する。従つて、クロス
フロー・過は、推進差圧を一定に保つ場合に、
ほぼ一定の流量によつて準安定相操作の可能性を
与える。残念ながら、この論理的な可能性は、実
際上は未だ達成されていない。 一般に、それ自体の中から懸濁した固体を取り
除きたい液体は、数ミクロンからコロイド的寸法
の有効直径に亘る広範囲の寸法の粒子を含んでい
る。壁の厚い熱可塑性管例えばハイドロペルム管
の「徹底的」過特性のため、管の最大気泡寸法
より小さい粒子は、一定の状況下で、壁マトリク
スに入り込むことができる。いずれにしても、供
給流の一定固体濃度以上において、大部分の懸濁
固体は管の内壁に保持され、すぐに動的膜（フイ
ルターケーキ又はスラツジ層とも称する）を形成
する。この動的膜は、続いて起こる過に対して
大きな影響を与えるものと考えられる。 最初は管壁マトリクス内に入り込む前記の粒子
は、最終的には、不規則に曲がりくねつた気泡構
造のために、前記マトリクス内に閉じ込められる
ことになる。マイクロ過が進むのに伴つて、壁
マトリクス中に更に小粒子が浸入することは、動
的膜の存在によつて阻害される。動的膜の形成、
並びに閉じ込められた粒子による管の気泡構造に
おいて起こり得る目詰りは、過流量の減少をも
たらす。通常の系において、前記の減少は過時
間とほぼ指数関数的な関係である。 過流量値を回復するための種々の洗浄技術が
従来から研究されている。これらの洗浄技術は、
フイルター媒質表面の化学的及び（又は）物理的
洗浄を含むものである。例えば、化学的溶剤は、
層形成性の過粒子を溶解して、きれいで層を含
まないフイルター表面を得るために使用されてき
た。塩酸及び他の酸は、通常使用される溶剤の例
である。他方、通常使用する物理的洗浄は、フイ
ルター媒質の逆フラツシング、すなわち液流方
向の一時的逆転である。この洗浄技術は、中空管
状フイルターを使用するクロスフロー過法にお
いて頻繁に使用される。当業界に使用される他の
物理的洗浄技術として、多孔質管の縦方向の再循
環速度を定期的に増加させるものがある（例えば
米国特許出願第319066号明細書参照）。再循環速
度が速くなれば沈積物がはらい落とされ、従つ
て、管内におけるフイルターケーキの形成が少な
くなる。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、石灰軟化及びクロスフロー・マイク
ロ過を使用する水の軟化方法及び軟化装置を提
供して従来技術の問題点及び欠点を解消するもの
である。クロスフロー・マイクロ過は、液体か
ら懸濁固体を分離するために使用する。過の
際、供給水は過表面と平行に流れ、過は供給
水の流れ方向に対して直角の過管壁を通して行
なわれる。流体力学的剪断力（これは再循環速度
に比例する）と固体の沈積力（これは流量に比例
する）とを平衡させることにより、時間のオーダ
ー又は日のオーダーの期間に亘り、安定相操作が
維持される。懸濁固体の透過性に増加及び流体力
学的剪断効果の向上のために、化学物質を供給水
に加える。 本発明によるクロスフロー・マイクロ過の石
灰軟化方法及び軟化装置は、従来の軟化系と比
べ、以下のように明確な利点をもつている。 (1) 単一工程法において、高品質の過が得られ
る（粒子状材料に関して）。 (2) 軟化工程及び過工程が単一構造内に含まれ
るので、必要とされる物理的な設備の規模及び
投下コストが大幅に減少する。 (3) アツプセツトの問題が付随する複雑な清澄化
装置が不要となり、従つて、一層大量の水を一
層速くかつ効果的に処理できることも含めた経
済的な長所を含む有用な方法が得られる。 (4) 本発明によれば、キレート化剤が存在する水
（これが存在しない場合には、従来のユニツト
では、凝集及び沈降が妨げられる）の軟化が可
能となる。 本発明の他の目的及び利点については、その一
部分を以下に説明するが、その記載から明らかに
なる部分もあると思われる。あるいは、本発明の
実施によつて明らかになる点もあろう。本発明の
目的及び利点は、特に前記特許請求の範囲に記載
の手段及び組合せによつて理解できるものと考え
る。 既に大略を説明したとおり、本発明の目的を達
成するために、本発明は、 (a) 硬質成分含有流体（特には水）と、充分な量
の軟化剤（特には石灰を含む）及び予め沈澱さ
せた硬質成分（特には炭酸カルシウムを含む）
とを反応器内で混合し、反応器内で軟化反応を
起こさせて、前記流体中に含まれる硬質成分の
実質的な部分を沈澱させる工程、 (b) 前記沈澱させた硬質成分が実質的に沈降する
より先に、前記流体及び沈澱させた硬質成分の
一部分を反応器からスラリーとして除去し、細
長い過管少なくとも１個（特には多数個）を
含むクロスフロー・マイクロ過モジユールに
前記スラリーを通して過し、これによつて、
前記モジユールから液として排出する流体の
部分から、実質的にすべての沈澱硬質成分を除
去する工程、及び (c) 前記モジユールからスラリーとして排出す
る、別された沈澱硬質成分の少なくとも一部
分を、前記の予め沈澱させた硬質成分として、
前記反応器に戻す工程を含んでなる、硬質成分
含有流体（特には水）の軟化方向から成る。 更に本発明は、 (a) 硬質成分含有流体と、充分な量の軟化剤及び
予め沈澱させた硬質成分とを混合し、前記流体
中に含まれる硬質成分の実質的な部分を沈澱さ
せるための軟化反応を、その沈澱させた硬質成
分を実質的に沈降せずに、それ自体の内部で起
こさせる反応器、 (b) 前記流体及び実質的に沈降していない、沈澱
させた硬質成分の一部分を前記反応器からスラ
リーとして除去する手段、 (c) この実質的に沈降していないスラリーを過
して、クロスフロー・マイクロ過モジユール
それ自体から液として排出する液体部分から
実質的にすべての沈澱硬質成分を除去するため
の細長い過管少なくとも１個を含むクロスフ
ロー・マイクロ過モジユール、及び (d) 前記マイクロ過モジユールから排出する、
別された沈澱硬質成分の少なくとも一部分
を、予め沈澱させた硬質成分として、前記反応
器に戻す手段を含んで成る、硬質成分含有流体
の軟化装置から成る。 〔実施例〕 添付図面に本発明の種々の態様を示すが、それ
らの図面と以下の記載とによつて本発明の原理が
理解されるものと考える。 以下、本発明を好ましい態様に基づいて、より
詳細に説明する。その例を添付図面に示す。本発
明の石灰軟化の水処理法の一つの好ましい態様
（クロスフロー軟化器）を第１図に示し、これを
一般的に１で表わす。 軟化すべき未処理硬水は、混合／再循環タンク
１０〔又は反応器、反応タンクとも称し、開口で
あつても密閉であつてもよい〕に供給される。通
常の石灰（又は石灰＋ソーダ灰）及び好ましくは
化学物質例えば有機ポリマー例えば通常のカチオ
ン性ポリマー、アニオン性ポリマー又は非イオン
性ポリマーを、前記の混合／再循環タンク１０に
加え〔前記化学物質は過流量を増加するために
加える〕、かく拌により前記の水と混合し、炭酸
カルシウム及び水酸化マグネシウムをスラツジと
して沈澱させる。前記のかく拌は、沈澱粒子の沈
下を防止する、すなわち混合物を均一スラリーに
維持するのに充分激しく行なう必要がある。 タンク１０内の炭酸カルシウム〔及び（又は）
水酸化マグネシウム〕スラリーの濃度範囲を、約
１重量％〜約12重量％、更に好ましくは約１重量
％〜約４重量％、最も好ましくは約２重量％に保
つように、処理条件（例えば、添加する化学物質
量及び再循環量）を維持するのが好ましいい。前
記の濃度は、従来の石灰軟化系で維持される濃度
よりも高い。そうした高固体濃度下において、混
合／再循環タンク１０内の軟化反応は比較的短期
間、例えば、約４〜10分間のオーダーで行なわれ
る（水温が低くなればなる程、必要な時間は長く
なる）。従つて一般に、タンク１０に入る未処理
水及び戻つたスラツジがタンク内に留まる必要の
ある時間は、単に６分間又はそれ以下にすぎず、
これに対して、従来の石灰軟化器では、20〜30分
間が必要とされる。前記のように滞留時間が短か
いことは、それによつてかなり小さい混合／再循
環タンク１０の使用が可能となるので、重要であ
る。 上記の滞留時間の経過後、水及び沈澱スラツジ
のスラリーは、混合／再循環タンク１０からの供
給ライン１１及び１個又は複数の管状クロスフロ
ー・マイクロ過モジユール１２へ、通常の供給
ポンプ１３を使つてポンプ輸送される。マイクロ
過モジユール１２の構造及び操作は後に詳細を
説明する。前記スラツジは、マイクロ過モジユ
ール１２中で軟化水と別され、軟化水（液又
は透過液）はモジユールから生成物ライン１４へ
排出され、濃縮化スラツジはモジユールから再循
環ライン１５へ排出され、しかも、少なくともそ
の一部分は通常、混合／再循環タンク１０へ戻さ
れる。過後のスラツジスラリーの濃度は、勿
論、タンク１０内のスラリー濃度よりも高くな
り、好ましくは、約５％〜約７％の範囲内にあ
る。 連続的な又は間欠的なスラツジのブローダウン
は、混合／再循環タンク１０から通常のブローダ
ウンバルブ１６を通して、あるい再循環ライン１
５から同様のブローダウンバルブ（図示していな
い）を通して行なわれる。 第１図に示す石灰軟過系１は、マイクロ過モ
ジユール１２を通して洗浄溶液をフラツシングす
るための手段を含んでいることが好ましい。第１
図の態様においては、フラツシング手段は、洗浄
溶液例えば２重量％塩酸溶液を含む洗浄溶液タン
ク１７を備えている。洗浄溶液タンク１７の排出
バルブ１８を開き、供給ポンプ１３を使つて洗浄
溶液をライン１９からモジユール１２へポンプ輸
送することによつて、マイクロ過モジユール１
２を時々洗浄することが好ましい。この洗浄操作
の際は、供給ライン１１中のバルブ２０を閉鎖し
ておくとことが勿論である。モジユール１２から
再循環ライン１５へ排出される洗浄溶液の部分
（すなわち過管を透過しない溶液部分）は、洗
浄中にバルブ２１を開き、バルブ２２を閉じて、
溶液を戻りライン２３へ導くことにより、図示す
るように、洗浄溶液タンク１７へ戻す。 以下の表Ａには、第１図に示したものと同様の
石灰軟化系１を使用した実験によつて得られた、
未処理水及び軟化水の性質パラメータ、並びに標
準マーブル試験の結果を示す。
水から除去して、水を家事用又は産業用に適した
ものに変える、クロスフロー・マイクロ過の水
の軟化に関する。より具体的に言えば、本発明
は、硬質成分例えばカルシウム及びマグネシウム
溶解塩の少なくとも一部分を除去する、硬水の石
灰軟化法及びその装置に関する。本明細書におい
て「石灰軟化」とは、石灰、水和石灰、石灰＋ソ
ーダ灰、過剰の石灰、通常の凝固剤、及びそれら
の任意の組合せを使用する、水の軟化方法を意味
する。 〔従来の技術〕 石灰軟化の水処理は、かなりの昔にさかのぼる
ことができる。1930年代以前の近代において、水
の軟化は４段階法によつて実施されていた。第１
段階では、硬水と石灰又は石灰＋ソーダ灰とを混
合タンク内で混合する。第２段階では、１種又は
それ以上の凝集室（フロキユレーシヨン・チヤン
バー）中で沈澱又は凝集を行なう。第３段階で
は、凝集化した水を沈降室に流し、その場所で、
沈澱したスラツジを底に沈積させ、沈降室の底か
ら取り除いて捨てる。こうして除去されるスラツ
ジの一部分は、軟化反応の速度を速くするため
に、混合タンク中に再循環させる（軟化速度は、
種結晶の濃度並びにカルシウム及び炭酸塩の濃度
に依在している）。第４段階では、清澄化した水
を沈降室の頂上からオーバーフローさせ、そして
過する。 1930年代における、石灰軟化の水処理法におけ
る１つの重要な進歩は、一般にスポルデイング
（Spaulding）接触反応と称する反応器の開発で
あつた。この反応器は、上記の混合工程、凝集工
程、沈澱工程、及び沈降工程を、単一の反応器構
造内に組込んだものであつた。しかしながら、ス
ポルデイング反応器においても、別の、通常の慣
通流（スルー・フロー）過装置が、一般には依
然として必要である。一般に、スポルデイング反
応器は、大型で、複雑で、煩雑であり、従つて投
下資本が非常に高価なものとなる。 水の軟化法で通常使用する慣通流フイルター
は、固体含量の多いものを取扱うことは一般に不
可能である。過された粒子が慣通流フイルター
媒質の上及び内部に連続的に沈積する。従つて、
フイルター通過速度が時間経過に伴つて低下〔又
は水頭損失（ヘツドロス）が増加する〕、そして
逆洗（又はブローバツク）を頻繁に行なつてフイ
ルター媒質から沈積した固体を除去する必要があ
る。前記の逆洗に生成水を使用する場合は、水生
成の合計量において正味量がかなり減少する。固
体含量の少ない廃水の体積が比較的大きい場合に
は、ある型の処理が更に必要になるという問題が
生じる。フイルター漏出の問題も生じる。 本発明は、石灰軟化に対するまつたく新しい、
しかも従来と異なるアプローチを構成するもので
ある。本発明は、コストの高いスポルテイング反
応器（凝集器／清澄器）の必要をなくし、その代
わりに、通常のブロー・ダウン弁を有する、簡単
な混合／再循環タンクで置き代えるものである。
更に、石灰軟化において通常使用する、別個の貫
通流型装置の代わりに、本発明ではクロスフロ
ー・マイクロ過モジユールを石灰軟化システム
内の一体の部分として含んでいる。 クロスフロー・マイクロ過は、供給水をフイ
ルター表面に平行に導入する点、及び過が供給
水の流れ方向に対する垂直方向で行なわれる点
で、慣通流型過と実質的に異なつている。クロ
スフロー・マイクロ過によれば、他の通常の手
段によつては得られない経済的な利点が得られ
る。クロスフロー・マイクロ過系では、一工程
段階で、清澄、過及び濃縮を行なうことができ
る。クロスフロー・マイクロ過によれば、装置
及び設備のコストは直接過のコストに接近して
いるにもかかわらず、懸濁固体を10000mg／Ｌ又
はそれ以上の濃度で含む流れを過することがで
きる。更に、クロスフロー系では、必要なスペー
スが通常の慣通流型系のものより少なく、しか
も、懸濁材料に関して高品質の液を提供する。
その他の利点として、以下の事項を挙げることが
できる。(1)長期の安定化時間を置かずに、系のオ
ン・オフが可能である。(2)フイルター漏出が起こ
らない。(3)過処理した水の再炭酸塩化の必要が
ない。(4)モジユール構造によつて広範囲の流量の
選択が可能となる。 従来技術における教示にもかかわらず、本発明
者は、管状のクロスフロー・マイクロ過系によ
つて、高固体濃度（例えば10〜12重量％）を操作
する石灰軟化が、マイクロ過管における急速な
悪性のスケール形成という通常予想される問題を
こうむらずに、達成できることを見出した。本発
明の石灰軟化剤におけるクロスフロー・マイクロ
過管は、従来技術において従来から示唆されて
いるのとは異なり、スケーリング（すなわち、非
透過性のスラツジ層の沈積）による急速な流量の
低下をまぬがれ、しかも、完全な酸洗浄が可能で
ある。 流量の急速低下、詰まりやすさ（又は沈着性）、
及び洗浄困難性（又は抵抗性）の問題は、商品名
「ハイドロペルム（Hydroperm）」として市販さ
れている、厚い壁をもつ多孔質熱可塑性管を使
う、新規のクロスフロー・マイクロ過法によつ
て実質的に解消した。前記の管の過特性は、多
媒質フイルターにおける「徹底的（in−depth）」
濾過の観点及び限外過膜フイルターにおける
肉薄の観点の両者を組合せたものである。ハイド
ロペルムの多孔性は、管壁における連続気泡の網
状構造に由来する。ハイドロペルム管は、それが
数ミクロンのオーダーの寸法の気泡であつて気泡
の長さが気泡直径の何倍にもなるものをもつ点
で、通常の限外過膜フイルターと異なつてい
る。前記の管についての詳細な説明は、例えば
Daniel L.Comstock等「Hydroperm cross flow
microfiltration」、Neptune Microfloc、Inc.、
ReportNo.KT7307、1982年５月、及びAmerican
Society of Mechanical EngineersのReportNo.
77−ENAS−51における「Removal of
Suspended and Colloidal Solids from Waste
Stream by the Use of Cross−Flow
Microfiltration」と題する論文に記載があり、
これらの論文は本発明の技術的背景を充分に理解
するための参考となる。 供給流は、比較的低い圧力、代表的には40psi
でハイドロペルム管の中央を通る。液は、外部
管壁に囲まれたジヤケツト内に代表的には収集さ
れ、そこから生成物ラインによつて取り出され
る。供給流は管を通つて循環するので、固体粒子
は管壁に向かう生成物流によつてゆつくりと流れ
る。従つて、壁に近い領域における粒子濃度は、
着実に増加する。 一般に、クロスフロー・過系においては、供
給流の方向がフイルター表面に対する接線方向で
あるので、過媒質上への過固体の沈積は供給
流の剪断作用によつて減少する。従つて、クロス
フロー・過は、推進差圧を一定に保つ場合に、
ほぼ一定の流量によつて準安定相操作の可能性を
与える。残念ながら、この論理的な可能性は、実
際上は未だ達成されていない。 一般に、それ自体の中から懸濁した固体を取り
除きたい液体は、数ミクロンからコロイド的寸法
の有効直径に亘る広範囲の寸法の粒子を含んでい
る。壁の厚い熱可塑性管例えばハイドロペルム管
の「徹底的」過特性のため、管の最大気泡寸法
より小さい粒子は、一定の状況下で、壁マトリク
スに入り込むことができる。いずれにしても、供
給流の一定固体濃度以上において、大部分の懸濁
固体は管の内壁に保持され、すぐに動的膜（フイ
ルターケーキ又はスラツジ層とも称する）を形成
する。この動的膜は、続いて起こる過に対して
大きな影響を与えるものと考えられる。 最初は管壁マトリクス内に入り込む前記の粒子
は、最終的には、不規則に曲がりくねつた気泡構
造のために、前記マトリクス内に閉じ込められる
ことになる。マイクロ過が進むのに伴つて、壁
マトリクス中に更に小粒子が浸入することは、動
的膜の存在によつて阻害される。動的膜の形成、
並びに閉じ込められた粒子による管の気泡構造に
おいて起こり得る目詰りは、過流量の減少をも
たらす。通常の系において、前記の減少は過時
間とほぼ指数関数的な関係である。 過流量値を回復するための種々の洗浄技術が
従来から研究されている。これらの洗浄技術は、
フイルター媒質表面の化学的及び（又は）物理的
洗浄を含むものである。例えば、化学的溶剤は、
層形成性の過粒子を溶解して、きれいで層を含
まないフイルター表面を得るために使用されてき
た。塩酸及び他の酸は、通常使用される溶剤の例
である。他方、通常使用する物理的洗浄は、フイ
ルター媒質の逆フラツシング、すなわち液流方
向の一時的逆転である。この洗浄技術は、中空管
状フイルターを使用するクロスフロー過法にお
いて頻繁に使用される。当業界に使用される他の
物理的洗浄技術として、多孔質管の縦方向の再循
環速度を定期的に増加させるものがある（例えば
米国特許出願第319066号明細書参照）。再循環速
度が速くなれば沈積物がはらい落とされ、従つ
て、管内におけるフイルターケーキの形成が少な
くなる。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、石灰軟化及びクロスフロー・マイク
ロ過を使用する水の軟化方法及び軟化装置を提
供して従来技術の問題点及び欠点を解消するもの
である。クロスフロー・マイクロ過は、液体か
ら懸濁固体を分離するために使用する。過の
際、供給水は過表面と平行に流れ、過は供給
水の流れ方向に対して直角の過管壁を通して行
なわれる。流体力学的剪断力（これは再循環速度
に比例する）と固体の沈積力（これは流量に比例
する）とを平衡させることにより、時間のオーダ
ー又は日のオーダーの期間に亘り、安定相操作が
維持される。懸濁固体の透過性に増加及び流体力
学的剪断効果の向上のために、化学物質を供給水
に加える。 本発明によるクロスフロー・マイクロ過の石
灰軟化方法及び軟化装置は、従来の軟化系と比
べ、以下のように明確な利点をもつている。 (1) 単一工程法において、高品質の過が得られ
る（粒子状材料に関して）。 (2) 軟化工程及び過工程が単一構造内に含まれ
るので、必要とされる物理的な設備の規模及び
投下コストが大幅に減少する。 (3) アツプセツトの問題が付随する複雑な清澄化
装置が不要となり、従つて、一層大量の水を一
層速くかつ効果的に処理できることも含めた経
済的な長所を含む有用な方法が得られる。 (4) 本発明によれば、キレート化剤が存在する水
（これが存在しない場合には、従来のユニツト
では、凝集及び沈降が妨げられる）の軟化が可
能となる。 本発明の他の目的及び利点については、その一
部分を以下に説明するが、その記載から明らかに
なる部分もあると思われる。あるいは、本発明の
実施によつて明らかになる点もあろう。本発明の
目的及び利点は、特に前記特許請求の範囲に記載
の手段及び組合せによつて理解できるものと考え
る。 既に大略を説明したとおり、本発明の目的を達
成するために、本発明は、 (a) 硬質成分含有流体（特には水）と、充分な量
の軟化剤（特には石灰を含む）及び予め沈澱さ
せた硬質成分（特には炭酸カルシウムを含む）
とを反応器内で混合し、反応器内で軟化反応を
起こさせて、前記流体中に含まれる硬質成分の
実質的な部分を沈澱させる工程、 (b) 前記沈澱させた硬質成分が実質的に沈降する
より先に、前記流体及び沈澱させた硬質成分の
一部分を反応器からスラリーとして除去し、細
長い過管少なくとも１個（特には多数個）を
含むクロスフロー・マイクロ過モジユールに
前記スラリーを通して過し、これによつて、
前記モジユールから液として排出する流体の
部分から、実質的にすべての沈澱硬質成分を除
去する工程、及び (c) 前記モジユールからスラリーとして排出す
る、別された沈澱硬質成分の少なくとも一部
分を、前記の予め沈澱させた硬質成分として、
前記反応器に戻す工程を含んでなる、硬質成分
含有流体（特には水）の軟化方向から成る。 更に本発明は、 (a) 硬質成分含有流体と、充分な量の軟化剤及び
予め沈澱させた硬質成分とを混合し、前記流体
中に含まれる硬質成分の実質的な部分を沈澱さ
せるための軟化反応を、その沈澱させた硬質成
分を実質的に沈降せずに、それ自体の内部で起
こさせる反応器、 (b) 前記流体及び実質的に沈降していない、沈澱
させた硬質成分の一部分を前記反応器からスラ
リーとして除去する手段、 (c) この実質的に沈降していないスラリーを過
して、クロスフロー・マイクロ過モジユール
それ自体から液として排出する液体部分から
実質的にすべての沈澱硬質成分を除去するため
の細長い過管少なくとも１個を含むクロスフ
ロー・マイクロ過モジユール、及び (d) 前記マイクロ過モジユールから排出する、
別された沈澱硬質成分の少なくとも一部分
を、予め沈澱させた硬質成分として、前記反応
器に戻す手段を含んで成る、硬質成分含有流体
の軟化装置から成る。 〔実施例〕 添付図面に本発明の種々の態様を示すが、それ
らの図面と以下の記載とによつて本発明の原理が
理解されるものと考える。 以下、本発明を好ましい態様に基づいて、より
詳細に説明する。その例を添付図面に示す。本発
明の石灰軟化の水処理法の一つの好ましい態様
（クロスフロー軟化器）を第１図に示し、これを
一般的に１で表わす。 軟化すべき未処理硬水は、混合／再循環タンク
１０〔又は反応器、反応タンクとも称し、開口で
あつても密閉であつてもよい〕に供給される。通
常の石灰（又は石灰＋ソーダ灰）及び好ましくは
化学物質例えば有機ポリマー例えば通常のカチオ
ン性ポリマー、アニオン性ポリマー又は非イオン
性ポリマーを、前記の混合／再循環タンク１０に
加え〔前記化学物質は過流量を増加するために
加える〕、かく拌により前記の水と混合し、炭酸
カルシウム及び水酸化マグネシウムをスラツジと
して沈澱させる。前記のかく拌は、沈澱粒子の沈
下を防止する、すなわち混合物を均一スラリーに
維持するのに充分激しく行なう必要がある。 タンク１０内の炭酸カルシウム〔及び（又は）
水酸化マグネシウム〕スラリーの濃度範囲を、約
１重量％〜約12重量％、更に好ましくは約１重量
％〜約４重量％、最も好ましくは約２重量％に保
つように、処理条件（例えば、添加する化学物質
量及び再循環量）を維持するのが好ましいい。前
記の濃度は、従来の石灰軟化系で維持される濃度
よりも高い。そうした高固体濃度下において、混
合／再循環タンク１０内の軟化反応は比較的短期
間、例えば、約４〜10分間のオーダーで行なわれ
る（水温が低くなればなる程、必要な時間は長く
なる）。従つて一般に、タンク１０に入る未処理
水及び戻つたスラツジがタンク内に留まる必要の
ある時間は、単に６分間又はそれ以下にすぎず、
これに対して、従来の石灰軟化器では、20〜30分
間が必要とされる。前記のように滞留時間が短か
いことは、それによつてかなり小さい混合／再循
環タンク１０の使用が可能となるので、重要であ
る。 上記の滞留時間の経過後、水及び沈澱スラツジ
のスラリーは、混合／再循環タンク１０からの供
給ライン１１及び１個又は複数の管状クロスフロ
ー・マイクロ過モジユール１２へ、通常の供給
ポンプ１３を使つてポンプ輸送される。マイクロ
過モジユール１２の構造及び操作は後に詳細を
説明する。前記スラツジは、マイクロ過モジユ
ール１２中で軟化水と別され、軟化水（液又
は透過液）はモジユールから生成物ライン１４へ
排出され、濃縮化スラツジはモジユールから再循
環ライン１５へ排出され、しかも、少なくともそ
の一部分は通常、混合／再循環タンク１０へ戻さ
れる。過後のスラツジスラリーの濃度は、勿
論、タンク１０内のスラリー濃度よりも高くな
り、好ましくは、約５％〜約７％の範囲内にあ
る。 連続的な又は間欠的なスラツジのブローダウン
は、混合／再循環タンク１０から通常のブローダ
ウンバルブ１６を通して、あるい再循環ライン１
５から同様のブローダウンバルブ（図示していな
い）を通して行なわれる。 第１図に示す石灰軟過系１は、マイクロ過モ
ジユール１２を通して洗浄溶液をフラツシングす
るための手段を含んでいることが好ましい。第１
図の態様においては、フラツシング手段は、洗浄
溶液例えば２重量％塩酸溶液を含む洗浄溶液タン
ク１７を備えている。洗浄溶液タンク１７の排出
バルブ１８を開き、供給ポンプ１３を使つて洗浄
溶液をライン１９からモジユール１２へポンプ輸
送することによつて、マイクロ過モジユール１
２を時々洗浄することが好ましい。この洗浄操作
の際は、供給ライン１１中のバルブ２０を閉鎖し
ておくとことが勿論である。モジユール１２から
再循環ライン１５へ排出される洗浄溶液の部分
（すなわち過管を透過しない溶液部分）は、洗
浄中にバルブ２１を開き、バルブ２２を閉じて、
溶液を戻りライン２３へ導くことにより、図示す
るように、洗浄溶液タンク１７へ戻す。 以下の表Ａには、第１図に示したものと同様の
石灰軟化系１を使用した実験によつて得られた、
未処理水及び軟化水の性質パラメータ、並びに標
準マーブル試験の結果を示す。
【表】
表Ａから明らかなように、優れた水軟化効果が
得られた。表Ａ中の濃度は、特に断らない限り炭
酸カルシウムに関するppmで表わした。仮説的に
計算した品質は、加えた石灰の量及び未処理水の
組成を基に、標準の表から決定した。 表Ａに記載の実験データは、表Ａに示した特徴
をもつ未処理水に石灰200ppm及びカチオン性有
機ポリマー1ppmを加えることによつて得られた
ものである。混合／再循環タンク１０内の炭酸カ
ルシウムの重量％は、約２重量％に維持された。 表Ａに示した実験では、直列にパイプ連結した
長さ約1.2ｍ（４ft）の管状過モジユール３本
を使用して行なつた。各モジユールは、外径約
3.8cm（約1.5in）の過収集ジヤケツトから成り、
ジヤケツトはその中に長さ約1.2ｍ（約４ft）の
ハイドロペルム管（後述する）12本を含んでい
る。各管の内径は６mmである。 管状過モジユール１２は、12時間〜24時間毎
に５分間、２重量％又はそれ以上の塩酸洗浄液を
モジユール内に再循環することによつて洗浄し
た。 使用したクロスフロー・マイクロ過モジユー
ル１２の構造的及び機能的特徴は後に詳述する。 好ましくは、モジユールの過流量は、活性
過管表面積（m2又はft2）に対する１日当りの体
積（ｌ又はガロン）で約42903lpd／m2〔約1050ガ
ロン／日／f2（gpd／sq.ft）〕〜約61290lpd／m2
〔約1500gpd／sq.ft〕に維持し、管状過モジユ
ール１２を縦方向に通る水−スラツジスラリーの
再循環速度は、過流量とは無関係に、各モジユ
ール排出口〔スラリーが再循環ライン１５に入る
地点〕で測定して、約1.2ｍ秒〔約４ft／sec
（fps）〕〜約2.1ｍ／秒〔約7fps〕の範囲内に維持
する。 本発明によるクロスフロー・マイクロ過は、
例えば、壁の厚い微孔質熱可塑性管を使用して実
施することができる。これらの管は広い範囲の種
種の押出可能な熱可塑性材料例えばナイロン、ポ
リプロピレン又はポリエチレンから調製すること
ができ、代表的には壁の厚さは約１mmである。種
種の変化が可能であるが、前記の管は例えば主要
な孔寸法として約１〜10μのオーダの寸法のも
ち、好ましくは平均孔直径約2μであり、約65％
のオーダの多孔度（すなわち管表面積の65％が孔
で占められる）をもつものであることができる。
本発明を実施するのに有用な好ましい多孔質熱可
塑性管は、（これだけに決して限定されるもので
はないが）前記の特徴をもつ前記ハイドロペルム
管であり、この管は現在、オレゴン州コルバリス
（Corvallis）のNaptune Microfloc社から市販さ
れている。 前記のような壁の厚い微孔性熱可塑性管を含む
過モジユールを通すクロスフロー過の概要を
第２図に示す。第２図は、過モジユール３０の
部分断面図で示す流れ図である。別すべき懸濁
固体（沈澱スラツジ）を含む軟化水を、フイルタ
ー管３１の内部に矢印で示す方向へ、比較的低い
圧力例えば２〜50psi好ましくは35psiで流す。軟
化水の透過は、比較的厚い（例えば約１mmのオー
ダ）管壁を通して横断方向に起こる。図に示すよ
うに、モジユール３０は、密閉液収集ジヤケツ
ト３２内に閉じ込めた単一の微孔性フイルター管
３１例えばハイドロペルム管を含んでいる。代表
的には、ジヤケツト３２は塩化ポリビニル
（PVC）から構成することができる。商業規模の
過モジユール３０は、単一のジヤケツト３２内
に、平行な管束（図示していない）に配列した複
数（数百）のフイルター管３１を含むことが好ま
しい。本発明によれば、石灰軟化モジユールは代
表的には、長さ約2.0ｍ（6.7ft）又はそれ以上に
構成し、外径は約20.3〜30.5cm（８〜12in）、そし
てフイルター管の活性表面積は代表的には約14.0
m2及び約28.0m2（150ft2及び300ft2）である。通
常の入口（循環）ポンプ（図示していない）は、
供給ライン３３に、必要な入口圧力P1及び液体
流速度（V1）を提供する。 水の一部分は矢印で示す方向に過管３１の壁
を横断方向に透過する。これによつて固体の少な
くとも一部分が、前記した動的膜（図示していな
い）として管３１の内部表面上に沈積する。過
管３１を透過した液体（すなわち軟化液）は、
過管３１を囲む密閉ジヤケツト３２中に収集さ
れ、収集された液体は、ジヤケツト３２を通して
延び生成物（液）ライン３５に接続するポート
３４により、ジヤケツト３２から取り出す。P3
で示す、生成物ライン３５中の液排出圧力は、
通常のクロスフロー過系では、本質的には零で
ある。 過管３１の壁を透過しないスラツジは、図示
するように、V2で示す速度及びP2で示す圧力で、
モジユール３０からジヤケツト３２内のポート３
６を経て、それに接続する排出ライン３７に排出
される。排出ライン３７に位置する通常の背圧バ
ルブ３８は、当業界で知られているとおり、過
管３１中に、正味の正圧を施こす。 マイクロ過の最初の段階では、スラツジ内の
大部分の懸濁固体が動的膜として管壁上に沈積す
る。動的膜内の相当する孔直径は数桁小さい。従
つて、2μよりはるかに小さい粒子は、管壁によ
つて別される。動的膜の生長は、管の長さ方向
に流れる液体の循環速度に基づいて、動的膜上に
作用する剪断力によつて制限される。この剪断作
用は浸蝕の形をとる。動的膜の沈積速度と浸蝕速
度とのつり合いによつて、膜厚が平衡に保たれ、
過すべき供給水の流量が平衡（平坦）に保たれ
る。前記のつり合い条件は、水−スラツジ混合物
中の懸濁固体の特性に臨界的に依存する。懸濁固
体は限定的には２種の型に分類することができ
る。すなわち、非凝集性のものと凝集性のものと
である。凝集性固体においては、粒子間の結合応
力が比較的大きく、粒子一度接触するとそれらの
結合を分断するには大きな剪断力が必要となる。
換言すれば、この型の固体は比較的強い浸蝕作用
を必要とする。一方、非凝集性固体は相互に弱い
結合性しかもたないので、浸蝕は一層容易であ
る。しかしながら、非凝集性固体の場合であつて
も、過管の内壁への結合が起こり、壁の隣接部
分に薄く接着性の層が形成され、これを取り除く
には強い浸蝕作用が必要となる。 固体の挙動を支配する他のパラメータは、供給
水中における粒子寸法分布及び有効固体粒子直径
である。水−スラツジ混合物の特性例えばPH、粘
度等は、懸濁固体の挙動に一定の影響を示すこと
もある。化学添加剤は廃水処理において通常使用
されている。これを廃水に添加すると懸濁固体の
特性も変化し、従つて流速も変化する。 フイルター管壁上の動的膜を非凝集性にするこ
とが望ましいので、クロスフロー過の前に水−
スラツジ混合物の化学的前処理を行なうと、本発
明の実施を有利に行なうことができる。一般に、
前記の前処理の目的は、毛羽立つた又はルースな
非凝集性フロツクから成る混合物を得ることにあ
る。本発明で使用するのに適した代表的な通常の
前処理添加剤としては、例えば、限定するもので
はないが、通常の凝集剤（例えば水酸化カルシウ
ム、みようばん、硫酸カルシウム、水酸化第二鉄
等）、高分子電解質凝集剤、及び添加剤例えば米
国特許第4313830号明細書に記載のものが含まれ
る。 第３Ａ図〜第３Ｄ図は、本発明の石灰軟化系５
０の他の態様の操作を説明する。具体的には、軟
化、第１フラツシング、洗浄及び第２フラツシン
グの操作サイクルをそれぞれ示す。これらの図に
おいて、流体の流れる方向は、流れライン内の小
さな矢印で示す。 軟化サイクル（第３Ａ図）において、未処理水
は供給ライン５２及び水供給バルブ５３を経由し
て反応タンク５１に導びかれ、系５０内に入る。
反応タンク５１は、軟化反応を促進するために炭
酸カルシウムの反応性スラリーを含んでいること
（すなわち種を提供することが好ましい。未処理
水の条件及び軟化工程での必要性に従い、石灰ス
ラリー及び化学添加剤（例えば有機ポリマー）
を、ライン５４を経て反応タンク５１に加える。
例えば、ライン５４へ供給する石灰スラリーポン
プ（図示していない）を調節して所望の系PHを維
持する目的で、生成物ライン６５内に自動PH制御
器（図示していない）を設けることが好ましい。
生成物ラインで測定したPH値を未処理水の組成に
応じて約9.5〜約11.5の範囲に維持し、有害な
過管の目詰まりを防ぎつつ、カルシウム及びマグ
ネシウム硬質成分の満足できる沈澱を行なうこと
が好ましい。 反応タンク５１の内容物を、通常の混合手段
（図示していない）によつて連続的に完全に混合
して沈澱固体の沈積を防止する。前記タンクは充
分な反応時間（好ましくは約４分間のオーダ）を
確保する寸法を作る。 未処理水の供給を加えて、過工程ループから
戻る炭酸カルシウム及び他の固体を含むスラリー
を、固体戻しライン５５及び固体供給バルブ５６
を経由して反応タンク５１に入れる。こうして戻
した固体は、望ましい反応タンクスラリー濃度を
維持するのに役立つ。 通常のメーキヤツプ（供給）ポンプ５７によつ
て、反応タンク５１内の混合し反応させた内容物
を、ライン５９を経てクロスフロー・マイクロ
過系５８に移す。系５８の入口圧力は好ましくは
約35psiである。反応タンク５１からのスラリー
と、通常の再循環ポンプ６１によつて維持され、
管状（好ましくはハイドロペルム）クロスフロ
ー・マイクロ過モジユール６２を通る、マイク
ロ過系再循環ループ６０内の流れとを混合す
る。過は供給流に対する直角方向に起こり、清
澄な生成水はモジユール６２のシエル側（図示し
ていない）に集まり、これをモジユールのシエル
側に配置した２個のポート６３，６４から取り出
す。 モジユール６２の過管壁（図示していない）
を横断方向に流れ、ポート６３，６４から取り出
す生成水の流量は、図に示すようにポート６３，
６４に接続する生成物（すなわち軟化水）ライン
６５中に設けた固定速度流制御器（図示していな
い）によつて、軟化サイクルの際に、一定に保つ
ことが好ましい。流量を一定に維持する装置及び
操作は以下に試細に説明する。（例えば、第５Ａ
図、第５Ｂ図、及び第６図参照）。 マイクロ過モジユール６２の排出端６６から
スラリーとして排出する過処理後の廃スラツジ
の一部分は、通常のブローダウンバルブ６７を通
して断続的にブローダウンにより、石灰軟化系５
０から除去する。更に、再循環ループ６０内に残
るスラリーの一部分は固体供給バルブ５６及び戻
しライン５５を経由して反応タンク５１に定常的
に戻し、前記したとおり、タンク内に反応性スラ
リーを維持する（種を提供する）。 軟化サイクルの際は、バルブ５３，５６及び６
７〜７４を第３Ａ図に示す位置にして、小さい矢
印で示した方向に流体が流れるようにする。 第３Ｂ図に示す第１フラツシングサイクルは、
軟化サイクル（第３Ａ図）と洗浄サイクル（第３
Ｃ図）との間に置く。これは、洗浄サイクルの際
に必要な洗浄溶液の量を最小にする効果がある。 第１フラツシングサイクルの際には、バルブ５
３，５６，６７〜７４を第３Ｂ図に示す位置にし
て、矢印で示すように、未処理供給水が直接及び
マイクロ過系５８を通つて反応タンク５１に流
れるようにする。第１フラツシングサイクルにお
いて、再循環ポンプ６１が作動し、一方、メイク
アツプポンプ５７は未処理水を系５８内へフラツ
シングする。最初に、再循環ループ６０内のスラ
リーを、図に示すとおり、戻しライン５５を経て
反応タンク５１へ戻す。しかしながら、再循環ル
ープ６０内に含まれる固体の塊りが反応タンク５
１に戻つた後で、固体供給バルブ５６を閉じ、バ
ルブ６７を開けて、洗浄サイクルを開始する前
に、ブラツシング水の残りを排出する。 第３Ｃ図に示す洗浄サイクルの際には、バルブ
５３，５６，及び６７〜７４を図に示すように位
置させ、小さな矢印で方向を示すとおり、洗浄溶
液を、洗浄溶液タンク７５からマイクロ過モジ
ユール６２を経てタンク７５へ戻すように流す。
洗浄サイクルにおいて、メーキヤツプポンプ５７
は、図に示すとおり、溶液タンク７５から吸引を
行なう。洗浄サイクルは、代表的には約５〜10分
間の範囲の時間継続し、洗浄サイクル間の間隔は
好ましくは約12時間又はそれ以上である。 洗浄サイクルの後に第２の未処理水フラツシン
グサイクルを行ない、モジユール６２及び再循環
ループ６０から洗浄溶液を除去する。第３Ｄ図に
示す第２フラツシングサイクルでは、バルブ５
３，５６及び６７〜７４を図で示す位置にし、小
さな矢印で方向を示すように、未処理水をモジユ
ール６２から排出バルブ７３へ流すようにする必
要がある。第２フラツシングサイクルの完了後、
バルブの必要な位置変更を自動的に行ない、第３
Ａ図に示した石灰軟化サイクルを前記したよう
に、すぐに再開する。 前記のフラツシング、洗浄及び軟化（過）サ
イクルは自動制御することが好ましく、そして、
生成水ライン６５内に配置した圧力スイツチによ
り又は予めプログラム化したタイマー（図示して
いない）によりトリガーさせることができる。 本発明の石灰軟化系は、反応タンクに設けたフ
ロート制御器（図示していない）及び比例パイロ
ツト制御器（図示していない）を備えた、遠隔配
置の流入液制御バルブ（図示していない）を備え
ていることが好ましい。前記の各装置は、すべて
通常のものであり、反応タンク５１内の定常水準
を維持し、系操作の結果としての要求に答えるも
のである。 前記したとおり、通常のクロスフロー過装置
は平衡（平坦）流量が得られるまで、過操作に
おいて、流量の低下をこうむる。代表的には、前
記の通常の装置は、第４図に示すものと同様の流
量−時間曲線を示す。第４図に示すように、前記
の曲線は２種の別異の相から成つている。すなわ
ち、(1)高いが急速に低下する流量を特徴とする開
始直後（０時間）の非平衡相および(2)時間経過と
共に極めて緩慢に低下する。より少ない流量を特
徴とし、前記の非平衡相に続く平衡相である。前
記の非平衡相は通常、過の最初の数時間以上に
及ぶ。 前記の流量−時間曲線における非平衡相の際に
観察される流量(F)は、供給速度〓、差圧（ΔP）
及び時間(t)と比例し以下の一般的な関係を有す
る。 Ｐ∝Va・ΔPb・t-c 上記のパラメータΔPは第２図で定義されてい
る。 これに対し、前記流量−時間曲線の平衡相（す
なわち平坦な流量）の際に観察される流量は、本
質的には供給速度にのみ比例する。 非平衡相におけるクロスフロー過系の操作に
関連する細かな問題は種々存在するが、一つの明
瞭な特徴は非平衡流量（すなわち非平衡相におけ
る流量）が平衡流量（すなわち平衡相における流
量）より高い点である。従つて、非平衡状態でク
ロスフロー過系を操作することが極めて望まし
いのであるが、非平衡相に関連する極めて急速な
（ほとんど指数関数的な）流量低下のため、現在
まで、全体として実施可能に至つていない。すな
わち、非平衡相に関連する高流量の存在期間が短
かすぎるので、実用的価値がないのである。 しかしながら、通常の平衡（平坦）流量以上の
流量を維持しながら、延長した時間、非平衡状態
でクロスフロー過系を操作することができる。
これは生成物（すなわち液）ラインスロツトリ
ングの比較的簡単な手段によつて可能になる。具
体的には、過した生成物の流量をスロツトリン
グ（調節）して普通の初期流量（すなわち、管洗
浄直後で、スロツトリング操作の不在下におけ
る、新しい過操作の始めの流量：以下「０時
間」又は「洗浄」流量とも称する）以下の一定の
流量を維持した場合に、平衡（平坦）流量より高
い安定な流量を、比較的長期間例えば時間乃至日
のオーダの期間続く操作の間維持することができ
る。この操作方法において、選ばれた一定流量を
維持するのに必要な場合に、操作全体の時間経過
に伴ない、差圧（ΔP）が増加する。 クロスフロー過系における生成物スロツトリ
ングの利点としては以下のものを挙げることがで
きる。(1)流量を平衡（平坦）値よりも高く維持す
ることができること。(2)内部管表面上に形成され
る動的膜に作用する圧縮力が減少すること（前記
の力は流量を低下し管マトリクス詰まりを起こす
原因となる）。(3)動的膜の沈積（すなわち生長）
速度が低下すること。(4)一定流量を必要とする下
流装置例えば逆浸透ユニツトに対し、一定流量を
維持することができること。 第５Ａ図は、生成物ラインスロツトリングを含
むこと以外は第２図に示したものと同様の過管
モジユール３０の簡易化した態様を部分断面図に
よつて示す流れ図である。このモジユールは、本
発明の石灰軟化系に使用するのに適している。理
解を容易にするために、第２図で示した装置と共
通の装置は同じ数字で示す。本発明のこの態様に
よれば、生成物ラインスロツトリングは、流れ制
御器（例えばGriswald流れ制御器：図示してい
ない）を又は図に示すとおり生成物ライン３５中
に圧力調節器４０とバルブ３９とを縦に並べて配
置することにより、そしてバルブ３９を部分的に
閉じることにより、達成される。生成物ラインス
ロツトリングは、過操作を通して差圧〔すなわ
ち、ΔP＝（P1＋P2／２）−P3すなわち推進（ドライ ビング）圧力〕を連続的に増加させることによつ
て、過操作の全長に亘つて一定流量を維持する
ために使用する。差圧の増加は、生成物ライン３
５に施こすスロツトリング圧力を減らす〔バルブ
３９及び圧力調整器４０を使用〕ことによつて
P3の値を減らして行なう。 仮説的な例を挙げれば、過管入口圧力P1が
最初は30psiとすれば、通常のクロスフロー過
装置の最初の生成物ライン圧力P30psiであり、最
初の差圧ΔP（推進圧力）は約30psiとなる。前記
の通常の装置において、差圧は長期間実質的に一
定に保たれ、過操作の末端の差圧が30psiのオ
ーダのものとして維持される。前記のとおり、通
常の過操作の過程においては、平坦な流量に達
するまでは、流量が急速に低下する。 前記の通常の装置とは異なり、本発明は圧力調
整器４０及びバルブ３９を使つて生成物ライン圧
力P3をスロツトリングすることにより、流量増
加を提供する。前記の仮説的な例を参照すると、
過操作の開始時におけるフイルター管入口圧力
P1が30psiであれば、本発明における初期生成物
ライン圧力P3はスロツトリングされ、開始時の
所望の一定流量を提供するのに必要な初期差圧を
提供する。例えば、P3を最初に20psiにスロツト
リングすることができ、こうして初期差圧5psiを
得る。流量は、問題とする特定の過の用途によ
つて提供される実用上の経済的要因に基づいて選
択する。しかしながら、すべての場合に、その流
量は、生成物スロツトリングを使用しない場合に
到達する平坦流量よりも高くなる。従つて、本発
明においては初期流量が生成物ラインスロツトリ
ングのために低いという事実にもかかわらず、操
作全体において、時間−平均流量は通常の系のも
のより高くなる。 過操作の進行に伴つて、生成物ライン（スロ
ツトリング）圧力P3は連続的に減少し、従つて、
流量を所望の一定値に維持するために差圧（ΔP）
を増加する。結局、操作の維持に伴ない、推進圧
ΔPは入口圧力P1と出口圧力P2との平均値に増加
し、P3は過操作の終点で零に減少する。この
点では本発明の系は通常の系と似ており、平衡
（平坦）流量への流量低下が起こる。従つて、初
期入口圧力P1、初期生成物ライン圧力P3（すなわ
ち最初に施こすスロツトリング圧力）及び一定の
流量の値の選択は、例えば、過操作の所望の流
さ（すなわち、過装置を機械的に操作して洗浄
のために操作を停止するまでの時間数）、過操
作の際に過すべき液体の体積、並びに入口圧力
及びスロツトリング圧力を発生するために必要な
装置のコストの実用上の要因によつて左右され
る。 本発明によつて構成した管状マイクロ過系に
とつて、好ましくは、初期入口圧力P1の値は約
25〜約40psiの範囲内にあり、初期生成物ライン
（スロツトリング）圧力P3は約20〜約35psiの範囲
内にあり、ΔP（差圧）の下限は約２〜約6psi特に
好ましくは約5psiのオーダの範囲内であり、ΔP
の上限は約40psiである。 第５Ｂ図は、前記第３Ａ図〜第３Ｄ図に示した
マイクロ過系５８に使用するのに適した生成物
ラインスロツトリングを含むクロスフロー・マイ
クロ過モジユールの他の態様を示す部分流れ図
である。理解の便宜のために、第３Ａ図〜第３Ｄ
図又は第５Ａ図で示した部材に相当する第５Ｂ図
の部分は、同じ番号で示した。生成物ラインスロ
ツトリングは、第５Ａ図及びそれに関連する仮説
的例で充分に説明したとおり、生成物ライン６５
中に流れ制御器４０及びバルブ３９を縦に並べて
配置すること並びにバルブ３９を部分的に閉じて
過操作の際に一定の流量を維持することによつ
て行なう。 本発明によれば、前記したとおり、生成物ライ
ンスロツトリングは、他の流量増加技術すなわち
過操作の開始時におけるフイルター媒質の横断
方向への液体流の遅い始動と組合せて実施するこ
とが好ましい。 具体的には、本発明方法は、液体から別され
る粒子材料によるフイルター管マトリクスへの有
害な侵入を実質的に防ぐのに充分な延長された期
間をかけて、軟化液の流量を本質的な０（開始
時）から所望の操作流量へ徐々に増加させること
によつて過操作を開始する工程を更に含んでい
ることが好ましい。詳細は以下に説明するが、前
記の延長された期間とは好ましくは約15秒〜約60
秒、更に好ましくは約30秒〜約45秒の範囲内にあ
る。前記のようにフイルター媒質を通る液体流の
始動を遅くすることにより、生成物ラインスロツ
トリングを伴う場合及び単独で行なう場合のいず
れにおいても、過操作が一層長くなる（差圧
ΔPが低くなる）。 前記の遅い始動は、生成物ラインスロツトリン
グバルブ３９〔第５Ａ図及び第５Ｂ図〕を完全に
閉じて過操作を開始し、続いて前記の時間をか
けてゆつくりと徐々に（好ましくは一定速度で）
バルブ３９を開けていくことによつて行なうのが
好ましい。 本発明によれば、前記の生成物ラインスロツト
リング及び（又は）遅い始動は、更に他の流量増
加技術すならち洗浄時における生成物ポートの閉
鎖と組合せて実施することが好ましい。 具体的には、本発明方法は、過操作を開始す
る前にフイルター媒質の表面全体に横方向から洗
浄溶液を流すことによつてフイルター媒質の表面
を洗浄し、それと同時に、好ましくはジヤケツト
３２〔第５Ａ図〕からの流れ全部を封鎖すること
により、例えば生成物ポート３４の閉鎖〔例えば
通常のバルブ（図示していない）を使用する〕又
は生成物ライン３５のバルブ３９の完全閉鎖によ
り、フイルター媒質を横切る差圧ΔPを一定的に
消去する工程を更に含んでいることが好ましい。
例えば、前記洗浄溶液は塩酸を含んでいることが
できる。 収集ジヤケツト３２の生成物ポート３４〔第５
Ａ図〕を開いたまま、酸含有洗浄溶液でハイドロ
ペルム微孔性フイルター管を洗浄すると、流速
が、最初は極めて高いものの、時間経過とともに
受け入れることのできない低い水準へ急速（ほと
んど指数関数的）に低下する。酸洗浄の際に、生
成物ポート３４を閉鎖することによつて、非常に
低い差圧を受けることができ、こうして増加した
流速が得られる。この技術は、単独で実施するこ
とも、あるいは前記のように生成物ラインスロツ
トリング及び（又は）遅い始動と組合せて実施す
ることもできる。 前記のすべての流量増加技術は、それ単独にせ
よ又は組合せで使用するにせよ、通常の型のフイ
ルター媒質の物理的洗浄とともに実施することが
好ましい。例えば、生成物ラインスロツトリン
グ、遅い始動及び（又は）生成物ポート閉鎖と公
知の物理的洗浄技術例えば定期的逆フラツシング
又は再循環（循環）速度の定期的増加と組合せて
実施することが好ましい。 具体的には、本発明方法は、差圧の方向を逆転
することによつて、液体（好ましくは過による
液を含むもの）を過モジユール６２〔第５Ｂ
図〕の横断方向に定期的に逆フラツシングする工
程を更に含むことが好ましい。 第５Ｂ図は、生成水をモジユール６２を通して
定期的に逆フラツシングするための手段４１を含
む、本発明の過管モジユールの一態様を示すも
のである。第５Ｂ図に示すとおり、逆フラツシン
グ手段４１はモジユールの生成物ライン６５と接
続している。第５Ｂ図の過モジユール６２は、
構造の点及び操作の点のどちらの点においても、
第３Ａ図〜第３Ｄ図のモジユール６２と一般に対
応するものである。 逆フラツシングは、例えば、ソレノイドバルブ
３９を閉じるとともにソレノイドバルブ４２を開
け、こうしてアキユムレーター４３により生成水
（前もつてその中に収集されていたもの）を生成
物ライン６５を通して、通常の生成物の流れ方向
とは逆の方向へ供給することによつて行なう。従
つて、生成水は過モジユール６２中へ逆流し、
過管壁を横断方向に通つて管内へ逆フラツシン
グする。系内における他のバルブは、閉鎖してあ
る未処理水供給バルブ５３〔第３Ａ図〕を除き、
作動しない。再循環の流れは過モジユール６２
及び再循環ループ６０を通つて続くが、逆フラツ
シングサイクルの際には圧力が僅かに高くなる。
逆フラツシングの際には、生成水は製造されず、
未処理水は反応タンク５１〔第３Ａ図〕中に入ら
ない。反応タンクの水準は、フロート又は他の通
常の水準制御型バルブ５３によつて制御する。 アキユムレータ４３への供給は、収容タンク４
４から水圧ポンプ４５を介して行なわれる。収容
タンク４４への供給は、軟化サイクルの際に、生
成水の一部分をライン４６を通して引くことによ
り、生成物ライン６５から行なわれる。第５Ｂ図
に示すように、オーバーフローライン４７を収容
タンク４４の外に設けることが好ましい。 各逆フラツシングの持続期間は好ましくは約２
秒間であり、逆フラツシング間の間隔は約１分間
〜約２分間の範囲又はできるだけ長いことが好ま
しい。逆フラツシングの圧力〔アキユムレーター
４３の空気室において〕は好ましくは約50〜
70psiのオーダであり、逆フラツシング流は、１
分間当り及び活性フイルター管表面積当りの容積
で約20.4／m2（１分間当り）〔約0.5ｇpm／ft2〕
のオーダである。 逆フラツシングに代わるものとして、特にマイ
クロ過の関連で、本発明方法は、フイルター媒
質表面に沿つて横方向に流れる液体の再循環速度
を定期的に増加する工程を含むことが好ましい。
ただし、前記の各定期的増加の持続期間は約５〜
約60秒間の範囲であり、各定期的な速度増加間の
間隔は約20分間を越えないものとする。再循環速
度は、例えば米国特許出願第319066号明細書に記
載されている技術を使い、約３ｍ／秒（10ft／
秒）〜約６ｍ／（20ft／秒）の範囲内の値に増加
することが好ましい。 クロスフロー過試験は、第６図に示すとお
り、各々ハイドロペルム管面積約0.26m2（2.78ft
２）をもち、流さ1.2ｍ（４ft）の同一の２個のパ
イロツトマイクロ過管モジユール１２５を直列
に配列して含むパイロツト用ユニツト１２１によ
つて行なつた。小型のプラスチツク製収容タンク
１２６からの水を通常のメーキヤツプポンプ１２
７によつて約25psigで系内へポンプ輸送した。メ
ーキヤツプ流１２８を、第２のモジユール１２５
からの再循環流１２９と混合し、続いて通常の固
体分級器／分別器１３０に入れた。組合せた流れ
１３１中に含まれる懸濁固体は、遠心力によつて
部分的に除去し、定期的に分別器の底からバルブ
１３２を経てブローダウンした。分別器の頂上か
らライン１３３を経て排出する水は、第６図中の
矢印に示すように、通常の遠心再循環ポンプ１３
４によつて平均入口圧力28psigに更に加圧され、
続いて先行モジユール１２５へ入れた。ハイドロ
ペルム管壁（図示していない）を通して過が行
なわれ、液は各モジユール１２５のシエル側に
収集され、モジユールから排出ポート１３５を経
て、これに流動可能に接続する生成物ライン１３
６へ出た。排出速度は約1.5ｍ／秒（５ft／秒）
であつた。 試験はすべて、人為的な不純物、すなわち、収
容タンク１２６中の水道水１２２へ、市販等級硫
酸第二鉄を平均50mg／Ｌ加えたものによつて行な
つた。硫酸第二鉄はすぐに加水分解されて水酸化
第二鉄の懸濁液を形成し、これが実験用の過す
ることのできる材料の役割をになつた。前記の
過することのできる材料は、金属めつき廃液と類
似するので選んだものである。 逆フラツシングは、前記した方法で、バルブ１
３７及び１３２を２秒間開き、生成物ラインバル
ブ１３８を同時間閉じ、逆フラツシング液体とし
て生成水を使い、推進圧力を45psigとして１分間
に１回の割合で行なつた。 生成物ラインスロツトリングは、前記した方法
で、バルブ１３９の部分閉鎖及び圧力調整器１４
０の操作によつて行なつた。 洗浄は、各実験の後（すなわち各過操作の終
り）に、塩酸を含む１％酸溶液を、洗浄タンク１
４１からモジユール１２５を通して再循環するこ
とにより、実施した。 第８図は試験〔化学物質として硫酸第二鉄を使
用し、排出速度は約1.5ｍ／秒（5fps）であつた〕
の結果を示すグラフである。 第８図から明らかなように、流量増加処理を行
なわない場合には、過操作の非平衡部分は、活
性フイルター媒質表面積に対して１日当りの容積
で、約79351／日／m2〔1942ガロン／日／ft2
（ｇpd／ft2）〕で始まり、2.5時間後に終了し、流
量約2043／日／m2〔50ｇpd／ft2〕で安定化し
た。 逆フラツシングのみを行なつた場合には、平衡
流量約52914／日／m2〔1295ｇpd／ft2〕が観測
された。生成物ラインスロツトリングと組合せた
逆フラツシングを使用した場合には、流量約
56060／日／m2〔1372ｇpd／ft2〕が得られ、こ
れは6.2％の増加である。〔スロツトリングした値
が時間経過と共に次第に小さくなる理由は、流れ
制御器４０に対して適当な操作を行なうのに充分
な生成水圧力が存在しないからであると考えられ
る。すなわち、圧力調整器は10psiの下流を必要
とするが、ほとんどの過操作において、前記の
系は10psi未満の生成物ライン圧力しか与えなか
つた。〕種々の逆フラツシング頻度及び持続時間
を使うことによつて種々の絶対値の流量が得られ
ることに注意されたい。 生成物ラインスロツトリングによつて流量増加
が達成されたことは、完全に予想外のことであ
り、しかも従来技術の教示とも反するものであ
る。事実、従来のクロスフローフイルターの製造
業者は、生成物ラインスロツトリングが起きない
ことを保証する努力を払つてきた。当業界におい
ては、スロツトリングは流量を減少させ、そして
勿論これが操作の初期においてのみ起こることが
議論されてきた。当業界において認識されていな
かつことは、過操作（フイルターサイクル）の
全過程に亘つて、スロツトリングによつて時間平
均流量が実際に増加するという点である。これが
起こる理由は、一定流量を維持するのに必要であ
るだけの差圧（推進圧力）を計量することによつ
て、過操作の非平衡部分をスロツトリングが維
持するからである。圧縮力が動的膜上に作用する
ので、固体の沈積速度は大幅に減少する。 第７図に示す単一管試験装置１４４を使つて、
数種類の他の実験を行なつた。 小型のプラスチツク製再循環タンク１４５から
の水を、通常の供給ポンプ１４６によつて約
20psigで、内径６mm及び流さ約0.9ｍ（３ft）の
単一ハイドロペルム管１４７〔これは液収集ジ
ヤケツト１４８内に収められてモジユール１４９
を形成している〕へポンプ輸送した。液をモジ
ユール１４９のシエル側１５０に取り出し、モジ
ユールからジヤケツト１４８内の排出ポート１５
１を経て、これに流動可能に接続した生成物ライ
ン１５２へ排出した。残りの再循環流れ１５３を
収容タンク１４５へポンプ輸送で戻した。試験の
目的のために、生成水（すなわち液）も収容タ
ンク１４５へ戻し閉鎖ループ系を形成した。 特に断らない限り、試験は収容タンク１４５内
の水道水に市販等級硫酸第二鉄50mg／及びカチ
オン性有機ポリマー0.2mg／を加えたものを使
つて行なつた。硫酸第二鉄はすぐに加水分解して
水酸化第二鉄の懸濁液を形成し、これが実験用の
過可能材料の役割を勤めた。前記のポリマーは
固体のレオロジー性を改良するために添加した。 再循環速度の定期的な増加による物理的洗浄
〔以下、ペルマ・パルス（Perma Pulse）と称す
る〕は、通常のバルブ１５４を開いて再循環流１
５３を定期的に増加することによつて評価した。
再循環速度は、過の際の約1.32ｍ／（4.4ft／
秒）から、操作のペルマ・パルス状態の際の約
3.75ｍ／秒（12.5ft／秒）まで変化した。これら
の試験においては、再循環速度増加の頻度を２分
間とし、各パルスの持続期間を15秒間とした。 遅い始動試験は、以下に述べるように、バルブ
１５５を遅くしかも一定速度で開き、続いて洗浄
した。 洗浄の際における生成物ポートの閉鎖−開口の
効果を、洗浄サイクルの際にバルブ１５５〔第７
図〕を閉鎖及び開口することによつて調べた。 洗浄は、各過操作の開始前に（例えば各実験
の後で）、過ループを通して酸含有洗浄溶液を
再循環することによつて行なつた（洗浄液流量
は、各実験の前に、モジユールを通して脱イオン
水を流すことによつて確認した）。 １組の実験の結果を第９図にプロツトした。こ
の実験は、ペルマパルスを生成物ラインスロツト
リングに組合せたものと生成物ラインスロツトリ
ングだけのものとを比較したものである。生成物
ラインスロツトリングは、流量を活性フイルター
管面積に対して約42903／日／m2〔1050gpd／
ft2〕に制限して実施した。生成物ラインスロツ
トリングのみの場合には、約30分後に設定値以下
への低下が始まつた。生成物ラインスロツトリン
グと組合せたペルマパルスは、スロツトリング単
独のものよりも、わずかではあるが、より有効で
あつた。 第７図に示す試験装置を使用した他の実験結果
を第１０図にプロツトした。これらの試験におい
ては、ペルマパルス＋遅い始動操作、及び遅い始
動のみの操作を、流量増加操作を全く行なわない
操作と比較した。ペルマパルス実験は、前記のと
おり、遅い始動法で行ない、バルブ１５５を使つ
て１分間かけて生成物ライ１５２を一定速度で開
口した。ペルマパルス頻度は２分間であり、持続
期間は15秒間であつた。各実験における流量は、
約90分後に平衡値に低下することが観察された。
ペルマパルス＋遅始動実験の平衡流量は、流量増
加処理を行なわない実験で観察されるものより
も、約30％多かつた。ペルマパルス平衡流量は、
遅始動のみを含む実験の平衡値よりも約17％多か
つた。 第１１図は、差圧（ΔP）−時間の関係をプロツ
トしたものであり、第７図に記載の試験装置を使
用して実施した他の実験結果を示すものである。
これらの試験は、種々の時間をかけて、生成物ラ
インバルブ１５５を徐々に開口することによる遅
始動操作について調べたものである。流量は、前
記のとおり、生成物ラインスロツトリングによつ
て一定に保つた。第１１図から明らかなとおり、
低推進圧力（ΔP）に関する遅始動の有益な効果
は、始動期間約15秒〜約45秒の範囲で得られ、45
秒間かけて徐々に生成物ラインバルブ１５５を一
定速度で開口する場合が最も優れた結果を示し
た。前記の試験は、硫酸アルミニウム50ppmを含
む海水を過可能材料として使い、前記の逆フラ
ツシングを60秒の頻度及び２秒間の持続時間（逆
フラツシングポンプは図示していない）で行なつ
て、実施した。 前記のとおり、本発明は、過管の酸洗浄の際
に、生成物ポート１５１又は生成物ラインバルブ
１５５を閉鎖したままにすることから得られる驚
ろくべき効果を有効に利用したものである。洗浄
の際に、生成物ポート１５１を開口した場合に
は、初期（０時間）差圧が、生成物ポートを閉鎖
して得られる始動ΔPよりも、極めて高くなる。
洗浄の際に生成物ポート１５１を開口したままに
した場合には、時間経過とともに、差圧も速い速
度で増加する。前記の流量増加操作を行なわない
場合には、制限差圧（ΔP）に僅か３〜４時間で
達してしまう（一定流量において）。これに対し、
本発明の前記の特別の流量増加操作によれば、代
表的には12時間又はそれ以上になる。 第１２図は、差圧（ΔP）−時間の関係をプロツ
トしたグラフであり、第７図に記載の試験装置を
使つて行なつた他の実験の結果を示すものであ
る。この試験は、過操作後、生成物ラインバル
ブ１５５を開けたまま酸洗浄を行なつた場合と、
過操作後、生成物ラインバルブ１５５を閉じた
まま酸洗浄を行なつた場合とを比較したものであ
る。推進圧力ΔPがより低くなる点で、酸洗浄の
際に生成物ポートを閉鎖した場合に有益な結果が
得られることが、第１２図から容易に理解されよ
う。この試験の条件は、逆フラツシングを行なう
ことも含めて、前記の第１１図に関して前記した
ものと本質的に同じ条件であつた。 クロスフローフイルターを最も有効に作用させ
るためには、懸濁固体について一定の最小濃度の
存在が必要である。この最小濃度より低い場合に
は、管の個々の気孔が個々の粒子によつて閉塞さ
れてしまう（過の閉塞）。この結果、急速な流
量低下が起こる。この最小濃度以上では、粒子が
自己支持性となり、管の気孔上にフイルターケー
キを形成する。ケーキ過においては、管マトリ
クスは閉塞されない。抵抗がケーキを通して最小
となり、部分的に閉塞された管マトリクスを通し
て最大となるので、前記の過機構は望ましいも
のである。前記の点が、本発明によつて洗浄の際
に生成物ポートを閉鎖する理論的根拠となつてい
る。洗浄溶液によつて再循環流れ中の固体の塊り
が溶解され、ケーキ過の初期に必要な固体濃度
よりも低い固体濃度とすることができる。生成物
ポートを開口し、管壁を通して酸を流すと、マト
リクスの目詰りの原因となり得る。 本発明者等が実施した実験の試験結果によれ
ば、石灰軟化反応時間は、反応容器内に炭酸カル
シウムスラリーを添加することによつて大幅に減
少させることができることがわかつた。本発明者
等の試験においては、実験用ビーカ内で石灰を井
戸水に混合し、炭酸カルシウム水性スラリーを
種々の濃度で加えた。カルシウム硬度は、混合及
び通常の紙による過の後で測定した。 第１３図のグラフに示す実験（混合時間を４分
間に統一、温度16℃）において、炭酸カルシウム
スラリー濃度は０重量％〜６重量％に変化した。
未処理水の合計硬度の測定値は220であつた（カ
ルシウム１４２）。 第１４図のグラフに示す実験では、２種類の実
験、すなわち、炭酸カルシウムスラリーを加えな
い実験及び炭酸カルシウムスラリー６重量％を加
えた実験を行なつた。カルシウム硬度は、両試験
において、種々の混合時間の後で測定した。両実
験に使つた未処理水の合計硬度の測定値は220で
あつた（カルシウム１３４）。実験温度は16℃で
あつた。 第１３図にプロツトしたデータによれば、４分
間の反応時間の間に、スラリー濃度の増加効果は
炭酸カルシウム約1.8重量％の最大値に到達する
こと、すなわち、1.8重量％より上のスラリー濃
度においてはもはや反応速度の増加が観察されな
いことがわかる。 第１４図にプロツトしたデータは、石灰軟化反
応速度に与える、炭酸カルシウムスラリー添加の
効果を示している。第１４図から明らかなとお
り、スラリーを加えない場合には、30分間混合し
た後でも軟化が完了しないのに対し、炭酸カルシ
ウムスラリー６重量％を加えた場合には、約３分
以内に軟化が完了した。 管状クロスフロー過モジユールを通る過流
量は、例えばフイルター管の流さを増やすことに
より、モジユール内の活性フイルター管表面積を
増やすことによつて、増加させることができる。
しかしながら、摩擦損失を含め、前記のクロスフ
ロー過モジユールを横切る際に通常起こる圧力
損失は、従来のフイルター管の実用上の流さを制
限する重要な要因を構成している。従つて、前記
の損失を有効に取除き又は克服して、非常に長く
したフイルター管を実用的に使用できるように
し、これによつて過流量を増加することができ
れば、非常に望ましいことである。 第１５図は、従来技術におけるクロスフロー
過管モジユールを一部断面図によつて示す流れ図
である。懸濁固体〔及び（又は）乳濁油状体〕を
含む、過すべき液体を、矢印で示す方向にフイ
ルター管モジユール２１０内に流す。第１５図に
示すように、モジユール２１０は３本の微孔性フ
イルター管２１１〔例えばハイドロペルム管〕を
含み、これらは密閉液収集ジヤケツト２１２内
に収容されている。商業規模の管モジユール２１
０は、単独のジヤケツト２１２内に、平行管束
（図示していない）に配列した複数（数百）のフ
イルター管２１１を含んでいるものが好ましい。
通常の入口（循環）ポンプ（図示していない）
は、供給ライン２１３内に必要な入口圧力（P1）
及び液体流速度（V1）を与える。 前記したとおり、液体の一部分はフイルター管
２１１の壁を横断方向に透過し、これにより、固
体／乳濁油状体の少なくとも一部分が管２１１の
内部表面上に、動的膜（図示していない）として
沈積する。フイルター管２１１を透過した液体
（すなわち液）は、フイルター管２１１を囲む
密閉ジヤケツト２１２内に収集され、この収集さ
れた液体はジヤケツト２１２から、ジヤケツトを
通して延びるポート（図示していない）を経て、
これに連結する生成物（液）ライン２１５へ排
出する。生成物ライン２１５における液排出圧
力（P5）は従来のクロスフロー過系では本質
的に０である。 第１５図に示すとおり、フイルター管２１１の
壁を透過しない液体の部分は、モジユール２１０
からジヤケツト２１２内のポート（図示していな
い）を経て、これに連結する排出ライン２１７
へ、第１５図に示すように速度V4及び排出圧力
P4で排出する。代表的には、排出ライン２１７
に通常の背圧バルブ（図示していない）を設け、
従来技術において知られているように、フイルタ
ー管２１１内に正味の正圧をかける。 前記の流量増加技術は、フイルター媒質の通常
の型の物理的洗浄すなわち逆フラツシングと共に
実施するのが好ましい。 第１５図において、Ｐの値は図示した位置にお
ける圧力を示し、Ｖの値は図示した位置における
流体速度を示し、そしてHfは管モジユールを横
切る摩擦欠損である。 更に第１５図において、従来のクロスフローフ
イルターモジユール２１０では、供給水は過モ
ジユール２１０にＡで入り、液はＤで排出し、
非過液はＥで排出する。前記の従来のモジユー
ル２１０を横切る際に通常受ける圧力損失は、(1)
モジユール導入損矢Ｂ、(2)モジユールを横切る摩
擦損失Hf及び(3)モジユール排出損失Ｃを含む。 表Ｂは第１５図に示すモジユール２１０に対す
る平均損失水頭の式（水のftで示す）を記載した
ものである。 表 Ｂ 水頭損失の項目項 目 平均水頭損失 導入損失 0.5（V2）2／2g 摩擦損失 ｆ・Ｌ／Ｄ・（）2１／2g 排出損失 （V3）2／2g 注： １ ｆは過管の摩擦係数、Ｌは管長、Ｄは管径
である。 ２ Ｖは速度（ft／秒）である。 ３ ｇは重力定数である。 ４ はフイルターモジユールを横切る平均速度
であり、（V2＋V3／２）と等しい。 表Ｃは、水頭損失の計算値を、長さ約2.4ｍ
（８ft）のモジユール２１０と同様の過モジユ
ールについてのモジユール導入及び排出損失に関
して示すものである。更に、モジユールを横切る
（ＡからＥへ）合計圧力損失の測定値を、並びに、
その測定合計損失から導入及び排出損失計算値を
減算して計算したモジユールを横切る摩擦損失を
示すものである。前記モジユールは、各モジユー
ルがハイドロペルムフイルター管12本をもち、流
動可能に直列に接続した、約1.2ｍ（４ft）長の
モジユール２本から成る。モジユールの内径は約
3.8cm（1.5in）、各管の内径は６mm、そして２本の
モジユールの活性管表面積の合計は約0.52m2
（5.6ft2）である。 表 Ｃ 長さ約2.4ｍ（８ft）のモジユー ルを横切る際の水頭値の損失項 目 損失(psi) 導入損失 0.263 摩擦損失 4.11 排出損失 0.313 損失合計 4.69 操作パラメータ： １ 速度 V2＝8.86fps（約2.66ｍ／秒） V3＝6.83fps（約2.05ｍ／秒） ２ 流量＝804ガロン／日／ft2 （約32852／日／m2） 従来のクロスフロー過装置において観察され
る水頭損失は、多くの理由から望ましいものでは
ない。第１に、流量はモジユールの平均推進圧力
（ΔP）の関数であるものとして示すことができ
る。平均推進圧力は、第１５図に示す記号を使つ
て表わせば、以下のとおりである。 ΔPave（P2＋P3／２）−P5 従つて、P3をP2よりも低い値に減らした場合
には、ΔPが（P2＋P3／２）−P5に等しい量だけ減少 し、流量も比例して低下する。Ｂ地点で測定した
ΔPはＣ地点で測定したΔPよりも大きいので、P3
がP2よりも小さい場合には、モジユールを横切
る流量の分布は均一ではない。フイルター管の目
詰りは流量に比例するので、モジユール２１０の
先端（供給端）Ｂでの目詰りが最も高い割合で起
こる。P3がP2より小さい場合の他の望ましくな
い点は、逆フラツシング洗浄技術の成果が少なく
なることである。逆フラツシングは代表的には、
差圧方向を逆転することにより、すなわち生成物
ライン２１５内の流れの方向を逆転することによ
り、液を液側からフイルター管壁を通して横
断方向に逆フラツシングすることによつて行な
う。P3がP2より小さい場合には、大部分の逆フ
ラツシユ流がフイルター管の低圧端Ｃから流れて
しまう。従つて、最も目詰りの激しいモジユール
の高圧端Ｂは、洗浄がそれほど効果的に行なわれ
ない。 従つて、圧力損失は従来のクロスフロー過モ
ジユールの長さを制限する重要な要因であること
が理解されよう。例えば、表Ｄは、平均速度約
2.4ｍ／秒（８ft／秒）で操作した場合の、種々
の長さのクロスフローフイルターモジユールの摩
擦損失の計算値を示すものである。 表 Ｄ モジユール長さと摩擦損失モジユール長さ〔ft(m)〕 摩擦損失(psi) ４（約1.2） 2.32 ８（約2.4） 4.65 12（約3.6） 6.97 16（約4.8） 9.30 20（約６） 11.62 注： １ 過管の内径は約0.6cm（0.236in）である。 ２ 損失の計算に使つた摩擦係数は0.027である。 第１６図に示すとおり、本発明の石灰軟化径
は、過系２２１において細長い多孔性フイルタ
ー管（図示していない）を通る液体のクロスフロ
ー過流量を増加する技術を更に含むことが好ま
しく、これは、フイルター管壁を横切る差圧を設
けることによつてフイルター管壁の横断方向に液
体の一部分を長し、そして過の際にフイルター
管壁の横断方向の過流量をフイルター管の全長
に沿つて実質的に同じ値に維持する工程を含んで
成るものである。代表的には、フイルター管の下
流（出口）端Ｃから排出する液体の部分は、操作
可能に接続する再循環ポンプ２３４を備えた戻り
（再循環）ライン２３０を経てフイルター管の供
給端Ｂへ再循環されて戻る。フイルター管の全長
に沿つて過流量を実質的に同一の値に維持する
ことは、フイルター管の下流端Ｃと再循環ポンプ
２３４との間の地点Ｅにおいて、過すべき液体
の不足分を戻りライン２３０内へ、ポンプ２２７
を使つてポンプ輸送することによつて行なう。そ
の結果、モジユール２２５の供給端の直前の上流
地点Ａとモジユールの下流端の直後の地点Ｄとの
間で測定した圧力低下は、過の際、０に接近す
る。第１６図に示すような密閉ループ系におい
て、ライン２２８内の不足分液体の流量は、過
管壁を透過する液の流量と等しいものでなけれ
ばならない。 前記のとおり、圧力損失はモジユール２２５内
では隠されているが、再循環ポンプ２３４は、モ
ジユール導入損失、モジユール排出損失及びモジ
ユールを横切る摩擦損失を補う大きさにする必要
がある。メイクアツプポンプ２２７は系の圧力を
増加する働きがある。 差圧の方向を逆転させて液側からフイルター
管壁の横断方向に液体を定期的に逆フラツシング
し、これによつてフイルター管の物理的洗浄を行
なう工程を、本発明で使う過モジユールに含ま
せることが好ましい。代表的には、逆フラツシン
グ液体は液を含み、各逆フラツシングの持続時
間は約２秒間であり、逆フラツシング間の間隔は
約１分〜約２分間の範囲内である。逆フラツシン
グ圧力は約50psiのオーダであることが好ましい。
代表的には、モジユール２２５の中に複数の細長
い多孔性フイルター管（図示していない）が設け
てあり、各管は液収集ジヤケツト（図示してい
ない）中に納められている。前記の管とジヤケツ
トとによつて過モジユール２２５が形成され
る。 前記の特徴は、モジユールが通常経験する圧力
損失を、モジユール内において除去又は克服する
（すなわち隠す）効果がある。これは、例えば第
１６図に示す、ポンプ２個を備えたクロスフロー
過系によつて達成される。供給水はＡ地点から
モジユールに入り、Ｄ地点から排出される。 追加的なポンプのエネルギーが、不足水を添加
する地点Ｅで供給される。この系は、バルブ２３
２において定期的な固体のブローダウンを行なう
が、再循環の点では密閉ループ系である。本発明
によれば、地点Ｅで充分な圧力を与えるだけのこ
とによつて、地点Ｄでの圧力を地点Ａでの圧力と
等しく（又は、より大きく）することができる。
この関係はモジユール２２５について、以下のエ
ネルギーバランスで示される（圧力の単位）。 PA＋（（VA）2／2g）−HAB＋HBCHCD＋
HE＝PD＋（（VD）2／2g） この式で PA＝Ａ地点の圧力 VA＝Ａ地点での速度 PD＝Ｄ地点での圧力 VD＝Ｄ地点での速度 HAB＝モジユール導入損失 HBC＝モジユールを横切る摩擦損失 HCD＝モジユール排出損失 HE＝Ｅ地点でのエネルギー入力 本発明において、前記したとおり、PA＝PDの
場合には、 HE＝（（VD）2／2g）−（（VA）2／2g） ＋HAB＋HBC＋HCD となる。 表Ｅに、第１６図に示したような２個のポンプ
を備えた装置を使つて行なつた実験から得られる
圧力及び速度の測定データを示す。
得られた。表Ａ中の濃度は、特に断らない限り炭
酸カルシウムに関するppmで表わした。仮説的に
計算した品質は、加えた石灰の量及び未処理水の
組成を基に、標準の表から決定した。 表Ａに記載の実験データは、表Ａに示した特徴
をもつ未処理水に石灰200ppm及びカチオン性有
機ポリマー1ppmを加えることによつて得られた
ものである。混合／再循環タンク１０内の炭酸カ
ルシウムの重量％は、約２重量％に維持された。 表Ａに示した実験では、直列にパイプ連結した
長さ約1.2ｍ（４ft）の管状過モジユール３本
を使用して行なつた。各モジユールは、外径約
3.8cm（約1.5in）の過収集ジヤケツトから成り、
ジヤケツトはその中に長さ約1.2ｍ（約４ft）の
ハイドロペルム管（後述する）12本を含んでい
る。各管の内径は６mmである。 管状過モジユール１２は、12時間〜24時間毎
に５分間、２重量％又はそれ以上の塩酸洗浄液を
モジユール内に再循環することによつて洗浄し
た。 使用したクロスフロー・マイクロ過モジユー
ル１２の構造的及び機能的特徴は後に詳述する。 好ましくは、モジユールの過流量は、活性
過管表面積（m2又はft2）に対する１日当りの体
積（ｌ又はガロン）で約42903lpd／m2〔約1050ガ
ロン／日／f2（gpd／sq.ft）〕〜約61290lpd／m2
〔約1500gpd／sq.ft〕に維持し、管状過モジユ
ール１２を縦方向に通る水−スラツジスラリーの
再循環速度は、過流量とは無関係に、各モジユ
ール排出口〔スラリーが再循環ライン１５に入る
地点〕で測定して、約1.2ｍ秒〔約４ft／sec
（fps）〕〜約2.1ｍ／秒〔約7fps〕の範囲内に維持
する。 本発明によるクロスフロー・マイクロ過は、
例えば、壁の厚い微孔質熱可塑性管を使用して実
施することができる。これらの管は広い範囲の種
種の押出可能な熱可塑性材料例えばナイロン、ポ
リプロピレン又はポリエチレンから調製すること
ができ、代表的には壁の厚さは約１mmである。種
種の変化が可能であるが、前記の管は例えば主要
な孔寸法として約１〜10μのオーダの寸法のも
ち、好ましくは平均孔直径約2μであり、約65％
のオーダの多孔度（すなわち管表面積の65％が孔
で占められる）をもつものであることができる。
本発明を実施するのに有用な好ましい多孔質熱可
塑性管は、（これだけに決して限定されるもので
はないが）前記の特徴をもつ前記ハイドロペルム
管であり、この管は現在、オレゴン州コルバリス
（Corvallis）のNaptune Microfloc社から市販さ
れている。 前記のような壁の厚い微孔性熱可塑性管を含む
過モジユールを通すクロスフロー過の概要を
第２図に示す。第２図は、過モジユール３０の
部分断面図で示す流れ図である。別すべき懸濁
固体（沈澱スラツジ）を含む軟化水を、フイルタ
ー管３１の内部に矢印で示す方向へ、比較的低い
圧力例えば２〜50psi好ましくは35psiで流す。軟
化水の透過は、比較的厚い（例えば約１mmのオー
ダ）管壁を通して横断方向に起こる。図に示すよ
うに、モジユール３０は、密閉液収集ジヤケツ
ト３２内に閉じ込めた単一の微孔性フイルター管
３１例えばハイドロペルム管を含んでいる。代表
的には、ジヤケツト３２は塩化ポリビニル
（PVC）から構成することができる。商業規模の
過モジユール３０は、単一のジヤケツト３２内
に、平行な管束（図示していない）に配列した複
数（数百）のフイルター管３１を含むことが好ま
しい。本発明によれば、石灰軟化モジユールは代
表的には、長さ約2.0ｍ（6.7ft）又はそれ以上に
構成し、外径は約20.3〜30.5cm（８〜12in）、そし
てフイルター管の活性表面積は代表的には約14.0
m2及び約28.0m2（150ft2及び300ft2）である。通
常の入口（循環）ポンプ（図示していない）は、
供給ライン３３に、必要な入口圧力P1及び液体
流速度（V1）を提供する。 水の一部分は矢印で示す方向に過管３１の壁
を横断方向に透過する。これによつて固体の少な
くとも一部分が、前記した動的膜（図示していな
い）として管３１の内部表面上に沈積する。過
管３１を透過した液体（すなわち軟化液）は、
過管３１を囲む密閉ジヤケツト３２中に収集さ
れ、収集された液体は、ジヤケツト３２を通して
延び生成物（液）ライン３５に接続するポート
３４により、ジヤケツト３２から取り出す。P3
で示す、生成物ライン３５中の液排出圧力は、
通常のクロスフロー過系では、本質的には零で
ある。 過管３１の壁を透過しないスラツジは、図示
するように、V2で示す速度及びP2で示す圧力で、
モジユール３０からジヤケツト３２内のポート３
６を経て、それに接続する排出ライン３７に排出
される。排出ライン３７に位置する通常の背圧バ
ルブ３８は、当業界で知られているとおり、過
管３１中に、正味の正圧を施こす。 マイクロ過の最初の段階では、スラツジ内の
大部分の懸濁固体が動的膜として管壁上に沈積す
る。動的膜内の相当する孔直径は数桁小さい。従
つて、2μよりはるかに小さい粒子は、管壁によ
つて別される。動的膜の生長は、管の長さ方向
に流れる液体の循環速度に基づいて、動的膜上に
作用する剪断力によつて制限される。この剪断作
用は浸蝕の形をとる。動的膜の沈積速度と浸蝕速
度とのつり合いによつて、膜厚が平衡に保たれ、
過すべき供給水の流量が平衡（平坦）に保たれ
る。前記のつり合い条件は、水−スラツジ混合物
中の懸濁固体の特性に臨界的に依存する。懸濁固
体は限定的には２種の型に分類することができ
る。すなわち、非凝集性のものと凝集性のものと
である。凝集性固体においては、粒子間の結合応
力が比較的大きく、粒子一度接触するとそれらの
結合を分断するには大きな剪断力が必要となる。
換言すれば、この型の固体は比較的強い浸蝕作用
を必要とする。一方、非凝集性固体は相互に弱い
結合性しかもたないので、浸蝕は一層容易であ
る。しかしながら、非凝集性固体の場合であつて
も、過管の内壁への結合が起こり、壁の隣接部
分に薄く接着性の層が形成され、これを取り除く
には強い浸蝕作用が必要となる。 固体の挙動を支配する他のパラメータは、供給
水中における粒子寸法分布及び有効固体粒子直径
である。水−スラツジ混合物の特性例えばPH、粘
度等は、懸濁固体の挙動に一定の影響を示すこと
もある。化学添加剤は廃水処理において通常使用
されている。これを廃水に添加すると懸濁固体の
特性も変化し、従つて流速も変化する。 フイルター管壁上の動的膜を非凝集性にするこ
とが望ましいので、クロスフロー過の前に水−
スラツジ混合物の化学的前処理を行なうと、本発
明の実施を有利に行なうことができる。一般に、
前記の前処理の目的は、毛羽立つた又はルースな
非凝集性フロツクから成る混合物を得ることにあ
る。本発明で使用するのに適した代表的な通常の
前処理添加剤としては、例えば、限定するもので
はないが、通常の凝集剤（例えば水酸化カルシウ
ム、みようばん、硫酸カルシウム、水酸化第二鉄
等）、高分子電解質凝集剤、及び添加剤例えば米
国特許第4313830号明細書に記載のものが含まれ
る。 第３Ａ図〜第３Ｄ図は、本発明の石灰軟化系５
０の他の態様の操作を説明する。具体的には、軟
化、第１フラツシング、洗浄及び第２フラツシン
グの操作サイクルをそれぞれ示す。これらの図に
おいて、流体の流れる方向は、流れライン内の小
さな矢印で示す。 軟化サイクル（第３Ａ図）において、未処理水
は供給ライン５２及び水供給バルブ５３を経由し
て反応タンク５１に導びかれ、系５０内に入る。
反応タンク５１は、軟化反応を促進するために炭
酸カルシウムの反応性スラリーを含んでいること
（すなわち種を提供することが好ましい。未処理
水の条件及び軟化工程での必要性に従い、石灰ス
ラリー及び化学添加剤（例えば有機ポリマー）
を、ライン５４を経て反応タンク５１に加える。
例えば、ライン５４へ供給する石灰スラリーポン
プ（図示していない）を調節して所望の系PHを維
持する目的で、生成物ライン６５内に自動PH制御
器（図示していない）を設けることが好ましい。
生成物ラインで測定したPH値を未処理水の組成に
応じて約9.5〜約11.5の範囲に維持し、有害な
過管の目詰まりを防ぎつつ、カルシウム及びマグ
ネシウム硬質成分の満足できる沈澱を行なうこと
が好ましい。 反応タンク５１の内容物を、通常の混合手段
（図示していない）によつて連続的に完全に混合
して沈澱固体の沈積を防止する。前記タンクは充
分な反応時間（好ましくは約４分間のオーダ）を
確保する寸法を作る。 未処理水の供給を加えて、過工程ループから
戻る炭酸カルシウム及び他の固体を含むスラリー
を、固体戻しライン５５及び固体供給バルブ５６
を経由して反応タンク５１に入れる。こうして戻
した固体は、望ましい反応タンクスラリー濃度を
維持するのに役立つ。 通常のメーキヤツプ（供給）ポンプ５７によつ
て、反応タンク５１内の混合し反応させた内容物
を、ライン５９を経てクロスフロー・マイクロ
過系５８に移す。系５８の入口圧力は好ましくは
約35psiである。反応タンク５１からのスラリー
と、通常の再循環ポンプ６１によつて維持され、
管状（好ましくはハイドロペルム）クロスフロ
ー・マイクロ過モジユール６２を通る、マイク
ロ過系再循環ループ６０内の流れとを混合す
る。過は供給流に対する直角方向に起こり、清
澄な生成水はモジユール６２のシエル側（図示し
ていない）に集まり、これをモジユールのシエル
側に配置した２個のポート６３，６４から取り出
す。 モジユール６２の過管壁（図示していない）
を横断方向に流れ、ポート６３，６４から取り出
す生成水の流量は、図に示すようにポート６３，
６４に接続する生成物（すなわち軟化水）ライン
６５中に設けた固定速度流制御器（図示していな
い）によつて、軟化サイクルの際に、一定に保つ
ことが好ましい。流量を一定に維持する装置及び
操作は以下に試細に説明する。（例えば、第５Ａ
図、第５Ｂ図、及び第６図参照）。 マイクロ過モジユール６２の排出端６６から
スラリーとして排出する過処理後の廃スラツジ
の一部分は、通常のブローダウンバルブ６７を通
して断続的にブローダウンにより、石灰軟化系５
０から除去する。更に、再循環ループ６０内に残
るスラリーの一部分は固体供給バルブ５６及び戻
しライン５５を経由して反応タンク５１に定常的
に戻し、前記したとおり、タンク内に反応性スラ
リーを維持する（種を提供する）。 軟化サイクルの際は、バルブ５３，５６及び６
７〜７４を第３Ａ図に示す位置にして、小さい矢
印で示した方向に流体が流れるようにする。 第３Ｂ図に示す第１フラツシングサイクルは、
軟化サイクル（第３Ａ図）と洗浄サイクル（第３
Ｃ図）との間に置く。これは、洗浄サイクルの際
に必要な洗浄溶液の量を最小にする効果がある。 第１フラツシングサイクルの際には、バルブ５
３，５６，６７〜７４を第３Ｂ図に示す位置にし
て、矢印で示すように、未処理供給水が直接及び
マイクロ過系５８を通つて反応タンク５１に流
れるようにする。第１フラツシングサイクルにお
いて、再循環ポンプ６１が作動し、一方、メイク
アツプポンプ５７は未処理水を系５８内へフラツ
シングする。最初に、再循環ループ６０内のスラ
リーを、図に示すとおり、戻しライン５５を経て
反応タンク５１へ戻す。しかしながら、再循環ル
ープ６０内に含まれる固体の塊りが反応タンク５
１に戻つた後で、固体供給バルブ５６を閉じ、バ
ルブ６７を開けて、洗浄サイクルを開始する前
に、ブラツシング水の残りを排出する。 第３Ｃ図に示す洗浄サイクルの際には、バルブ
５３，５６，及び６７〜７４を図に示すように位
置させ、小さな矢印で方向を示すとおり、洗浄溶
液を、洗浄溶液タンク７５からマイクロ過モジ
ユール６２を経てタンク７５へ戻すように流す。
洗浄サイクルにおいて、メーキヤツプポンプ５７
は、図に示すとおり、溶液タンク７５から吸引を
行なう。洗浄サイクルは、代表的には約５〜10分
間の範囲の時間継続し、洗浄サイクル間の間隔は
好ましくは約12時間又はそれ以上である。 洗浄サイクルの後に第２の未処理水フラツシン
グサイクルを行ない、モジユール６２及び再循環
ループ６０から洗浄溶液を除去する。第３Ｄ図に
示す第２フラツシングサイクルでは、バルブ５
３，５６及び６７〜７４を図で示す位置にし、小
さな矢印で方向を示すように、未処理水をモジユ
ール６２から排出バルブ７３へ流すようにする必
要がある。第２フラツシングサイクルの完了後、
バルブの必要な位置変更を自動的に行ない、第３
Ａ図に示した石灰軟化サイクルを前記したよう
に、すぐに再開する。 前記のフラツシング、洗浄及び軟化（過）サ
イクルは自動制御することが好ましく、そして、
生成水ライン６５内に配置した圧力スイツチによ
り又は予めプログラム化したタイマー（図示して
いない）によりトリガーさせることができる。 本発明の石灰軟化系は、反応タンクに設けたフ
ロート制御器（図示していない）及び比例パイロ
ツト制御器（図示していない）を備えた、遠隔配
置の流入液制御バルブ（図示していない）を備え
ていることが好ましい。前記の各装置は、すべて
通常のものであり、反応タンク５１内の定常水準
を維持し、系操作の結果としての要求に答えるも
のである。 前記したとおり、通常のクロスフロー過装置
は平衡（平坦）流量が得られるまで、過操作に
おいて、流量の低下をこうむる。代表的には、前
記の通常の装置は、第４図に示すものと同様の流
量−時間曲線を示す。第４図に示すように、前記
の曲線は２種の別異の相から成つている。すなわ
ち、(1)高いが急速に低下する流量を特徴とする開
始直後（０時間）の非平衡相および(2)時間経過と
共に極めて緩慢に低下する。より少ない流量を特
徴とし、前記の非平衡相に続く平衡相である。前
記の非平衡相は通常、過の最初の数時間以上に
及ぶ。 前記の流量−時間曲線における非平衡相の際に
観察される流量(F)は、供給速度〓、差圧（ΔP）
及び時間(t)と比例し以下の一般的な関係を有す
る。 Ｐ∝Va・ΔPb・t-c 上記のパラメータΔPは第２図で定義されてい
る。 これに対し、前記流量−時間曲線の平衡相（す
なわち平坦な流量）の際に観察される流量は、本
質的には供給速度にのみ比例する。 非平衡相におけるクロスフロー過系の操作に
関連する細かな問題は種々存在するが、一つの明
瞭な特徴は非平衡流量（すなわち非平衡相におけ
る流量）が平衡流量（すなわち平衡相における流
量）より高い点である。従つて、非平衡状態でク
ロスフロー過系を操作することが極めて望まし
いのであるが、非平衡相に関連する極めて急速な
（ほとんど指数関数的な）流量低下のため、現在
まで、全体として実施可能に至つていない。すな
わち、非平衡相に関連する高流量の存在期間が短
かすぎるので、実用的価値がないのである。 しかしながら、通常の平衡（平坦）流量以上の
流量を維持しながら、延長した時間、非平衡状態
でクロスフロー過系を操作することができる。
これは生成物（すなわち液）ラインスロツトリ
ングの比較的簡単な手段によつて可能になる。具
体的には、過した生成物の流量をスロツトリン
グ（調節）して普通の初期流量（すなわち、管洗
浄直後で、スロツトリング操作の不在下におけ
る、新しい過操作の始めの流量：以下「０時
間」又は「洗浄」流量とも称する）以下の一定の
流量を維持した場合に、平衡（平坦）流量より高
い安定な流量を、比較的長期間例えば時間乃至日
のオーダの期間続く操作の間維持することができ
る。この操作方法において、選ばれた一定流量を
維持するのに必要な場合に、操作全体の時間経過
に伴ない、差圧（ΔP）が増加する。 クロスフロー過系における生成物スロツトリ
ングの利点としては以下のものを挙げることがで
きる。(1)流量を平衡（平坦）値よりも高く維持す
ることができること。(2)内部管表面上に形成され
る動的膜に作用する圧縮力が減少すること（前記
の力は流量を低下し管マトリクス詰まりを起こす
原因となる）。(3)動的膜の沈積（すなわち生長）
速度が低下すること。(4)一定流量を必要とする下
流装置例えば逆浸透ユニツトに対し、一定流量を
維持することができること。 第５Ａ図は、生成物ラインスロツトリングを含
むこと以外は第２図に示したものと同様の過管
モジユール３０の簡易化した態様を部分断面図に
よつて示す流れ図である。このモジユールは、本
発明の石灰軟化系に使用するのに適している。理
解を容易にするために、第２図で示した装置と共
通の装置は同じ数字で示す。本発明のこの態様に
よれば、生成物ラインスロツトリングは、流れ制
御器（例えばGriswald流れ制御器：図示してい
ない）を又は図に示すとおり生成物ライン３５中
に圧力調節器４０とバルブ３９とを縦に並べて配
置することにより、そしてバルブ３９を部分的に
閉じることにより、達成される。生成物ラインス
ロツトリングは、過操作を通して差圧〔すなわ
ち、ΔP＝（P1＋P2／２）−P3すなわち推進（ドライ ビング）圧力〕を連続的に増加させることによつ
て、過操作の全長に亘つて一定流量を維持する
ために使用する。差圧の増加は、生成物ライン３
５に施こすスロツトリング圧力を減らす〔バルブ
３９及び圧力調整器４０を使用〕ことによつて
P3の値を減らして行なう。 仮説的な例を挙げれば、過管入口圧力P1が
最初は30psiとすれば、通常のクロスフロー過
装置の最初の生成物ライン圧力P30psiであり、最
初の差圧ΔP（推進圧力）は約30psiとなる。前記
の通常の装置において、差圧は長期間実質的に一
定に保たれ、過操作の末端の差圧が30psiのオ
ーダのものとして維持される。前記のとおり、通
常の過操作の過程においては、平坦な流量に達
するまでは、流量が急速に低下する。 前記の通常の装置とは異なり、本発明は圧力調
整器４０及びバルブ３９を使つて生成物ライン圧
力P3をスロツトリングすることにより、流量増
加を提供する。前記の仮説的な例を参照すると、
過操作の開始時におけるフイルター管入口圧力
P1が30psiであれば、本発明における初期生成物
ライン圧力P3はスロツトリングされ、開始時の
所望の一定流量を提供するのに必要な初期差圧を
提供する。例えば、P3を最初に20psiにスロツト
リングすることができ、こうして初期差圧5psiを
得る。流量は、問題とする特定の過の用途によ
つて提供される実用上の経済的要因に基づいて選
択する。しかしながら、すべての場合に、その流
量は、生成物スロツトリングを使用しない場合に
到達する平坦流量よりも高くなる。従つて、本発
明においては初期流量が生成物ラインスロツトリ
ングのために低いという事実にもかかわらず、操
作全体において、時間−平均流量は通常の系のも
のより高くなる。 過操作の進行に伴つて、生成物ライン（スロ
ツトリング）圧力P3は連続的に減少し、従つて、
流量を所望の一定値に維持するために差圧（ΔP）
を増加する。結局、操作の維持に伴ない、推進圧
ΔPは入口圧力P1と出口圧力P2との平均値に増加
し、P3は過操作の終点で零に減少する。この
点では本発明の系は通常の系と似ており、平衡
（平坦）流量への流量低下が起こる。従つて、初
期入口圧力P1、初期生成物ライン圧力P3（すなわ
ち最初に施こすスロツトリング圧力）及び一定の
流量の値の選択は、例えば、過操作の所望の流
さ（すなわち、過装置を機械的に操作して洗浄
のために操作を停止するまでの時間数）、過操
作の際に過すべき液体の体積、並びに入口圧力
及びスロツトリング圧力を発生するために必要な
装置のコストの実用上の要因によつて左右され
る。 本発明によつて構成した管状マイクロ過系に
とつて、好ましくは、初期入口圧力P1の値は約
25〜約40psiの範囲内にあり、初期生成物ライン
（スロツトリング）圧力P3は約20〜約35psiの範囲
内にあり、ΔP（差圧）の下限は約２〜約6psi特に
好ましくは約5psiのオーダの範囲内であり、ΔP
の上限は約40psiである。 第５Ｂ図は、前記第３Ａ図〜第３Ｄ図に示した
マイクロ過系５８に使用するのに適した生成物
ラインスロツトリングを含むクロスフロー・マイ
クロ過モジユールの他の態様を示す部分流れ図
である。理解の便宜のために、第３Ａ図〜第３Ｄ
図又は第５Ａ図で示した部材に相当する第５Ｂ図
の部分は、同じ番号で示した。生成物ラインスロ
ツトリングは、第５Ａ図及びそれに関連する仮説
的例で充分に説明したとおり、生成物ライン６５
中に流れ制御器４０及びバルブ３９を縦に並べて
配置すること並びにバルブ３９を部分的に閉じて
過操作の際に一定の流量を維持することによつ
て行なう。 本発明によれば、前記したとおり、生成物ライ
ンスロツトリングは、他の流量増加技術すなわち
過操作の開始時におけるフイルター媒質の横断
方向への液体流の遅い始動と組合せて実施するこ
とが好ましい。 具体的には、本発明方法は、液体から別され
る粒子材料によるフイルター管マトリクスへの有
害な侵入を実質的に防ぐのに充分な延長された期
間をかけて、軟化液の流量を本質的な０（開始
時）から所望の操作流量へ徐々に増加させること
によつて過操作を開始する工程を更に含んでい
ることが好ましい。詳細は以下に説明するが、前
記の延長された期間とは好ましくは約15秒〜約60
秒、更に好ましくは約30秒〜約45秒の範囲内にあ
る。前記のようにフイルター媒質を通る液体流の
始動を遅くすることにより、生成物ラインスロツ
トリングを伴う場合及び単独で行なう場合のいず
れにおいても、過操作が一層長くなる（差圧
ΔPが低くなる）。 前記の遅い始動は、生成物ラインスロツトリン
グバルブ３９〔第５Ａ図及び第５Ｂ図〕を完全に
閉じて過操作を開始し、続いて前記の時間をか
けてゆつくりと徐々に（好ましくは一定速度で）
バルブ３９を開けていくことによつて行なうのが
好ましい。 本発明によれば、前記の生成物ラインスロツト
リング及び（又は）遅い始動は、更に他の流量増
加技術すならち洗浄時における生成物ポートの閉
鎖と組合せて実施することが好ましい。 具体的には、本発明方法は、過操作を開始す
る前にフイルター媒質の表面全体に横方向から洗
浄溶液を流すことによつてフイルター媒質の表面
を洗浄し、それと同時に、好ましくはジヤケツト
３２〔第５Ａ図〕からの流れ全部を封鎖すること
により、例えば生成物ポート３４の閉鎖〔例えば
通常のバルブ（図示していない）を使用する〕又
は生成物ライン３５のバルブ３９の完全閉鎖によ
り、フイルター媒質を横切る差圧ΔPを一定的に
消去する工程を更に含んでいることが好ましい。
例えば、前記洗浄溶液は塩酸を含んでいることが
できる。 収集ジヤケツト３２の生成物ポート３４〔第５
Ａ図〕を開いたまま、酸含有洗浄溶液でハイドロ
ペルム微孔性フイルター管を洗浄すると、流速
が、最初は極めて高いものの、時間経過とともに
受け入れることのできない低い水準へ急速（ほと
んど指数関数的）に低下する。酸洗浄の際に、生
成物ポート３４を閉鎖することによつて、非常に
低い差圧を受けることができ、こうして増加した
流速が得られる。この技術は、単独で実施するこ
とも、あるいは前記のように生成物ラインスロツ
トリング及び（又は）遅い始動と組合せて実施す
ることもできる。 前記のすべての流量増加技術は、それ単独にせ
よ又は組合せで使用するにせよ、通常の型のフイ
ルター媒質の物理的洗浄とともに実施することが
好ましい。例えば、生成物ラインスロツトリン
グ、遅い始動及び（又は）生成物ポート閉鎖と公
知の物理的洗浄技術例えば定期的逆フラツシング
又は再循環（循環）速度の定期的増加と組合せて
実施することが好ましい。 具体的には、本発明方法は、差圧の方向を逆転
することによつて、液体（好ましくは過による
液を含むもの）を過モジユール６２〔第５Ｂ
図〕の横断方向に定期的に逆フラツシングする工
程を更に含むことが好ましい。 第５Ｂ図は、生成水をモジユール６２を通して
定期的に逆フラツシングするための手段４１を含
む、本発明の過管モジユールの一態様を示すも
のである。第５Ｂ図に示すとおり、逆フラツシン
グ手段４１はモジユールの生成物ライン６５と接
続している。第５Ｂ図の過モジユール６２は、
構造の点及び操作の点のどちらの点においても、
第３Ａ図〜第３Ｄ図のモジユール６２と一般に対
応するものである。 逆フラツシングは、例えば、ソレノイドバルブ
３９を閉じるとともにソレノイドバルブ４２を開
け、こうしてアキユムレーター４３により生成水
（前もつてその中に収集されていたもの）を生成
物ライン６５を通して、通常の生成物の流れ方向
とは逆の方向へ供給することによつて行なう。従
つて、生成水は過モジユール６２中へ逆流し、
過管壁を横断方向に通つて管内へ逆フラツシン
グする。系内における他のバルブは、閉鎖してあ
る未処理水供給バルブ５３〔第３Ａ図〕を除き、
作動しない。再循環の流れは過モジユール６２
及び再循環ループ６０を通つて続くが、逆フラツ
シングサイクルの際には圧力が僅かに高くなる。
逆フラツシングの際には、生成水は製造されず、
未処理水は反応タンク５１〔第３Ａ図〕中に入ら
ない。反応タンクの水準は、フロート又は他の通
常の水準制御型バルブ５３によつて制御する。 アキユムレータ４３への供給は、収容タンク４
４から水圧ポンプ４５を介して行なわれる。収容
タンク４４への供給は、軟化サイクルの際に、生
成水の一部分をライン４６を通して引くことによ
り、生成物ライン６５から行なわれる。第５Ｂ図
に示すように、オーバーフローライン４７を収容
タンク４４の外に設けることが好ましい。 各逆フラツシングの持続期間は好ましくは約２
秒間であり、逆フラツシング間の間隔は約１分間
〜約２分間の範囲又はできるだけ長いことが好ま
しい。逆フラツシングの圧力〔アキユムレーター
４３の空気室において〕は好ましくは約50〜
70psiのオーダであり、逆フラツシング流は、１
分間当り及び活性フイルター管表面積当りの容積
で約20.4／m2（１分間当り）〔約0.5ｇpm／ft2〕
のオーダである。 逆フラツシングに代わるものとして、特にマイ
クロ過の関連で、本発明方法は、フイルター媒
質表面に沿つて横方向に流れる液体の再循環速度
を定期的に増加する工程を含むことが好ましい。
ただし、前記の各定期的増加の持続期間は約５〜
約60秒間の範囲であり、各定期的な速度増加間の
間隔は約20分間を越えないものとする。再循環速
度は、例えば米国特許出願第319066号明細書に記
載されている技術を使い、約３ｍ／秒（10ft／
秒）〜約６ｍ／（20ft／秒）の範囲内の値に増加
することが好ましい。 クロスフロー過試験は、第６図に示すとお
り、各々ハイドロペルム管面積約0.26m2（2.78ft
２）をもち、流さ1.2ｍ（４ft）の同一の２個のパ
イロツトマイクロ過管モジユール１２５を直列
に配列して含むパイロツト用ユニツト１２１によ
つて行なつた。小型のプラスチツク製収容タンク
１２６からの水を通常のメーキヤツプポンプ１２
７によつて約25psigで系内へポンプ輸送した。メ
ーキヤツプ流１２８を、第２のモジユール１２５
からの再循環流１２９と混合し、続いて通常の固
体分級器／分別器１３０に入れた。組合せた流れ
１３１中に含まれる懸濁固体は、遠心力によつて
部分的に除去し、定期的に分別器の底からバルブ
１３２を経てブローダウンした。分別器の頂上か
らライン１３３を経て排出する水は、第６図中の
矢印に示すように、通常の遠心再循環ポンプ１３
４によつて平均入口圧力28psigに更に加圧され、
続いて先行モジユール１２５へ入れた。ハイドロ
ペルム管壁（図示していない）を通して過が行
なわれ、液は各モジユール１２５のシエル側に
収集され、モジユールから排出ポート１３５を経
て、これに流動可能に接続する生成物ライン１３
６へ出た。排出速度は約1.5ｍ／秒（５ft／秒）
であつた。 試験はすべて、人為的な不純物、すなわち、収
容タンク１２６中の水道水１２２へ、市販等級硫
酸第二鉄を平均50mg／Ｌ加えたものによつて行な
つた。硫酸第二鉄はすぐに加水分解されて水酸化
第二鉄の懸濁液を形成し、これが実験用の過す
ることのできる材料の役割をになつた。前記の
過することのできる材料は、金属めつき廃液と類
似するので選んだものである。 逆フラツシングは、前記した方法で、バルブ１
３７及び１３２を２秒間開き、生成物ラインバル
ブ１３８を同時間閉じ、逆フラツシング液体とし
て生成水を使い、推進圧力を45psigとして１分間
に１回の割合で行なつた。 生成物ラインスロツトリングは、前記した方法
で、バルブ１３９の部分閉鎖及び圧力調整器１４
０の操作によつて行なつた。 洗浄は、各実験の後（すなわち各過操作の終
り）に、塩酸を含む１％酸溶液を、洗浄タンク１
４１からモジユール１２５を通して再循環するこ
とにより、実施した。 第８図は試験〔化学物質として硫酸第二鉄を使
用し、排出速度は約1.5ｍ／秒（5fps）であつた〕
の結果を示すグラフである。 第８図から明らかなように、流量増加処理を行
なわない場合には、過操作の非平衡部分は、活
性フイルター媒質表面積に対して１日当りの容積
で、約79351／日／m2〔1942ガロン／日／ft2
（ｇpd／ft2）〕で始まり、2.5時間後に終了し、流
量約2043／日／m2〔50ｇpd／ft2〕で安定化し
た。 逆フラツシングのみを行なつた場合には、平衡
流量約52914／日／m2〔1295ｇpd／ft2〕が観測
された。生成物ラインスロツトリングと組合せた
逆フラツシングを使用した場合には、流量約
56060／日／m2〔1372ｇpd／ft2〕が得られ、こ
れは6.2％の増加である。〔スロツトリングした値
が時間経過と共に次第に小さくなる理由は、流れ
制御器４０に対して適当な操作を行なうのに充分
な生成水圧力が存在しないからであると考えられ
る。すなわち、圧力調整器は10psiの下流を必要
とするが、ほとんどの過操作において、前記の
系は10psi未満の生成物ライン圧力しか与えなか
つた。〕種々の逆フラツシング頻度及び持続時間
を使うことによつて種々の絶対値の流量が得られ
ることに注意されたい。 生成物ラインスロツトリングによつて流量増加
が達成されたことは、完全に予想外のことであ
り、しかも従来技術の教示とも反するものであ
る。事実、従来のクロスフローフイルターの製造
業者は、生成物ラインスロツトリングが起きない
ことを保証する努力を払つてきた。当業界におい
ては、スロツトリングは流量を減少させ、そして
勿論これが操作の初期においてのみ起こることが
議論されてきた。当業界において認識されていな
かつことは、過操作（フイルターサイクル）の
全過程に亘つて、スロツトリングによつて時間平
均流量が実際に増加するという点である。これが
起こる理由は、一定流量を維持するのに必要であ
るだけの差圧（推進圧力）を計量することによつ
て、過操作の非平衡部分をスロツトリングが維
持するからである。圧縮力が動的膜上に作用する
ので、固体の沈積速度は大幅に減少する。 第７図に示す単一管試験装置１４４を使つて、
数種類の他の実験を行なつた。 小型のプラスチツク製再循環タンク１４５から
の水を、通常の供給ポンプ１４６によつて約
20psigで、内径６mm及び流さ約0.9ｍ（３ft）の
単一ハイドロペルム管１４７〔これは液収集ジ
ヤケツト１４８内に収められてモジユール１４９
を形成している〕へポンプ輸送した。液をモジ
ユール１４９のシエル側１５０に取り出し、モジ
ユールからジヤケツト１４８内の排出ポート１５
１を経て、これに流動可能に接続した生成物ライ
ン１５２へ排出した。残りの再循環流れ１５３を
収容タンク１４５へポンプ輸送で戻した。試験の
目的のために、生成水（すなわち液）も収容タ
ンク１４５へ戻し閉鎖ループ系を形成した。 特に断らない限り、試験は収容タンク１４５内
の水道水に市販等級硫酸第二鉄50mg／及びカチ
オン性有機ポリマー0.2mg／を加えたものを使
つて行なつた。硫酸第二鉄はすぐに加水分解して
水酸化第二鉄の懸濁液を形成し、これが実験用の
過可能材料の役割を勤めた。前記のポリマーは
固体のレオロジー性を改良するために添加した。 再循環速度の定期的な増加による物理的洗浄
〔以下、ペルマ・パルス（Perma Pulse）と称す
る〕は、通常のバルブ１５４を開いて再循環流１
５３を定期的に増加することによつて評価した。
再循環速度は、過の際の約1.32ｍ／（4.4ft／
秒）から、操作のペルマ・パルス状態の際の約
3.75ｍ／秒（12.5ft／秒）まで変化した。これら
の試験においては、再循環速度増加の頻度を２分
間とし、各パルスの持続期間を15秒間とした。 遅い始動試験は、以下に述べるように、バルブ
１５５を遅くしかも一定速度で開き、続いて洗浄
した。 洗浄の際における生成物ポートの閉鎖−開口の
効果を、洗浄サイクルの際にバルブ１５５〔第７
図〕を閉鎖及び開口することによつて調べた。 洗浄は、各過操作の開始前に（例えば各実験
の後で）、過ループを通して酸含有洗浄溶液を
再循環することによつて行なつた（洗浄液流量
は、各実験の前に、モジユールを通して脱イオン
水を流すことによつて確認した）。 １組の実験の結果を第９図にプロツトした。こ
の実験は、ペルマパルスを生成物ラインスロツト
リングに組合せたものと生成物ラインスロツトリ
ングだけのものとを比較したものである。生成物
ラインスロツトリングは、流量を活性フイルター
管面積に対して約42903／日／m2〔1050gpd／
ft2〕に制限して実施した。生成物ラインスロツ
トリングのみの場合には、約30分後に設定値以下
への低下が始まつた。生成物ラインスロツトリン
グと組合せたペルマパルスは、スロツトリング単
独のものよりも、わずかではあるが、より有効で
あつた。 第７図に示す試験装置を使用した他の実験結果
を第１０図にプロツトした。これらの試験におい
ては、ペルマパルス＋遅い始動操作、及び遅い始
動のみの操作を、流量増加操作を全く行なわない
操作と比較した。ペルマパルス実験は、前記のと
おり、遅い始動法で行ない、バルブ１５５を使つ
て１分間かけて生成物ライ１５２を一定速度で開
口した。ペルマパルス頻度は２分間であり、持続
期間は15秒間であつた。各実験における流量は、
約90分後に平衡値に低下することが観察された。
ペルマパルス＋遅始動実験の平衡流量は、流量増
加処理を行なわない実験で観察されるものより
も、約30％多かつた。ペルマパルス平衡流量は、
遅始動のみを含む実験の平衡値よりも約17％多か
つた。 第１１図は、差圧（ΔP）−時間の関係をプロツ
トしたものであり、第７図に記載の試験装置を使
用して実施した他の実験結果を示すものである。
これらの試験は、種々の時間をかけて、生成物ラ
インバルブ１５５を徐々に開口することによる遅
始動操作について調べたものである。流量は、前
記のとおり、生成物ラインスロツトリングによつ
て一定に保つた。第１１図から明らかなとおり、
低推進圧力（ΔP）に関する遅始動の有益な効果
は、始動期間約15秒〜約45秒の範囲で得られ、45
秒間かけて徐々に生成物ラインバルブ１５５を一
定速度で開口する場合が最も優れた結果を示し
た。前記の試験は、硫酸アルミニウム50ppmを含
む海水を過可能材料として使い、前記の逆フラ
ツシングを60秒の頻度及び２秒間の持続時間（逆
フラツシングポンプは図示していない）で行なつ
て、実施した。 前記のとおり、本発明は、過管の酸洗浄の際
に、生成物ポート１５１又は生成物ラインバルブ
１５５を閉鎖したままにすることから得られる驚
ろくべき効果を有効に利用したものである。洗浄
の際に、生成物ポート１５１を開口した場合に
は、初期（０時間）差圧が、生成物ポートを閉鎖
して得られる始動ΔPよりも、極めて高くなる。
洗浄の際に生成物ポート１５１を開口したままに
した場合には、時間経過とともに、差圧も速い速
度で増加する。前記の流量増加操作を行なわない
場合には、制限差圧（ΔP）に僅か３〜４時間で
達してしまう（一定流量において）。これに対し、
本発明の前記の特別の流量増加操作によれば、代
表的には12時間又はそれ以上になる。 第１２図は、差圧（ΔP）−時間の関係をプロツ
トしたグラフであり、第７図に記載の試験装置を
使つて行なつた他の実験の結果を示すものであ
る。この試験は、過操作後、生成物ラインバル
ブ１５５を開けたまま酸洗浄を行なつた場合と、
過操作後、生成物ラインバルブ１５５を閉じた
まま酸洗浄を行なつた場合とを比較したものであ
る。推進圧力ΔPがより低くなる点で、酸洗浄の
際に生成物ポートを閉鎖した場合に有益な結果が
得られることが、第１２図から容易に理解されよ
う。この試験の条件は、逆フラツシングを行なう
ことも含めて、前記の第１１図に関して前記した
ものと本質的に同じ条件であつた。 クロスフローフイルターを最も有効に作用させ
るためには、懸濁固体について一定の最小濃度の
存在が必要である。この最小濃度より低い場合に
は、管の個々の気孔が個々の粒子によつて閉塞さ
れてしまう（過の閉塞）。この結果、急速な流
量低下が起こる。この最小濃度以上では、粒子が
自己支持性となり、管の気孔上にフイルターケー
キを形成する。ケーキ過においては、管マトリ
クスは閉塞されない。抵抗がケーキを通して最小
となり、部分的に閉塞された管マトリクスを通し
て最大となるので、前記の過機構は望ましいも
のである。前記の点が、本発明によつて洗浄の際
に生成物ポートを閉鎖する理論的根拠となつてい
る。洗浄溶液によつて再循環流れ中の固体の塊り
が溶解され、ケーキ過の初期に必要な固体濃度
よりも低い固体濃度とすることができる。生成物
ポートを開口し、管壁を通して酸を流すと、マト
リクスの目詰りの原因となり得る。 本発明者等が実施した実験の試験結果によれ
ば、石灰軟化反応時間は、反応容器内に炭酸カル
シウムスラリーを添加することによつて大幅に減
少させることができることがわかつた。本発明者
等の試験においては、実験用ビーカ内で石灰を井
戸水に混合し、炭酸カルシウム水性スラリーを
種々の濃度で加えた。カルシウム硬度は、混合及
び通常の紙による過の後で測定した。 第１３図のグラフに示す実験（混合時間を４分
間に統一、温度16℃）において、炭酸カルシウム
スラリー濃度は０重量％〜６重量％に変化した。
未処理水の合計硬度の測定値は220であつた（カ
ルシウム１４２）。 第１４図のグラフに示す実験では、２種類の実
験、すなわち、炭酸カルシウムスラリーを加えな
い実験及び炭酸カルシウムスラリー６重量％を加
えた実験を行なつた。カルシウム硬度は、両試験
において、種々の混合時間の後で測定した。両実
験に使つた未処理水の合計硬度の測定値は220で
あつた（カルシウム１３４）。実験温度は16℃で
あつた。 第１３図にプロツトしたデータによれば、４分
間の反応時間の間に、スラリー濃度の増加効果は
炭酸カルシウム約1.8重量％の最大値に到達する
こと、すなわち、1.8重量％より上のスラリー濃
度においてはもはや反応速度の増加が観察されな
いことがわかる。 第１４図にプロツトしたデータは、石灰軟化反
応速度に与える、炭酸カルシウムスラリー添加の
効果を示している。第１４図から明らかなとお
り、スラリーを加えない場合には、30分間混合し
た後でも軟化が完了しないのに対し、炭酸カルシ
ウムスラリー６重量％を加えた場合には、約３分
以内に軟化が完了した。 管状クロスフロー過モジユールを通る過流
量は、例えばフイルター管の流さを増やすことに
より、モジユール内の活性フイルター管表面積を
増やすことによつて、増加させることができる。
しかしながら、摩擦損失を含め、前記のクロスフ
ロー過モジユールを横切る際に通常起こる圧力
損失は、従来のフイルター管の実用上の流さを制
限する重要な要因を構成している。従つて、前記
の損失を有効に取除き又は克服して、非常に長く
したフイルター管を実用的に使用できるように
し、これによつて過流量を増加することができ
れば、非常に望ましいことである。 第１５図は、従来技術におけるクロスフロー
過管モジユールを一部断面図によつて示す流れ図
である。懸濁固体〔及び（又は）乳濁油状体〕を
含む、過すべき液体を、矢印で示す方向にフイ
ルター管モジユール２１０内に流す。第１５図に
示すように、モジユール２１０は３本の微孔性フ
イルター管２１１〔例えばハイドロペルム管〕を
含み、これらは密閉液収集ジヤケツト２１２内
に収容されている。商業規模の管モジユール２１
０は、単独のジヤケツト２１２内に、平行管束
（図示していない）に配列した複数（数百）のフ
イルター管２１１を含んでいるものが好ましい。
通常の入口（循環）ポンプ（図示していない）
は、供給ライン２１３内に必要な入口圧力（P1）
及び液体流速度（V1）を与える。 前記したとおり、液体の一部分はフイルター管
２１１の壁を横断方向に透過し、これにより、固
体／乳濁油状体の少なくとも一部分が管２１１の
内部表面上に、動的膜（図示していない）として
沈積する。フイルター管２１１を透過した液体
（すなわち液）は、フイルター管２１１を囲む
密閉ジヤケツト２１２内に収集され、この収集さ
れた液体はジヤケツト２１２から、ジヤケツトを
通して延びるポート（図示していない）を経て、
これに連結する生成物（液）ライン２１５へ排
出する。生成物ライン２１５における液排出圧
力（P5）は従来のクロスフロー過系では本質
的に０である。 第１５図に示すとおり、フイルター管２１１の
壁を透過しない液体の部分は、モジユール２１０
からジヤケツト２１２内のポート（図示していな
い）を経て、これに連結する排出ライン２１７
へ、第１５図に示すように速度V4及び排出圧力
P4で排出する。代表的には、排出ライン２１７
に通常の背圧バルブ（図示していない）を設け、
従来技術において知られているように、フイルタ
ー管２１１内に正味の正圧をかける。 前記の流量増加技術は、フイルター媒質の通常
の型の物理的洗浄すなわち逆フラツシングと共に
実施するのが好ましい。 第１５図において、Ｐの値は図示した位置にお
ける圧力を示し、Ｖの値は図示した位置における
流体速度を示し、そしてHfは管モジユールを横
切る摩擦欠損である。 更に第１５図において、従来のクロスフローフ
イルターモジユール２１０では、供給水は過モ
ジユール２１０にＡで入り、液はＤで排出し、
非過液はＥで排出する。前記の従来のモジユー
ル２１０を横切る際に通常受ける圧力損失は、(1)
モジユール導入損矢Ｂ、(2)モジユールを横切る摩
擦損失Hf及び(3)モジユール排出損失Ｃを含む。 表Ｂは第１５図に示すモジユール２１０に対す
る平均損失水頭の式（水のftで示す）を記載した
ものである。 表 Ｂ 水頭損失の項目項 目 平均水頭損失 導入損失 0.5（V2）2／2g 摩擦損失 ｆ・Ｌ／Ｄ・（）2１／2g 排出損失 （V3）2／2g 注： １ ｆは過管の摩擦係数、Ｌは管長、Ｄは管径
である。 ２ Ｖは速度（ft／秒）である。 ３ ｇは重力定数である。 ４ はフイルターモジユールを横切る平均速度
であり、（V2＋V3／２）と等しい。 表Ｃは、水頭損失の計算値を、長さ約2.4ｍ
（８ft）のモジユール２１０と同様の過モジユ
ールについてのモジユール導入及び排出損失に関
して示すものである。更に、モジユールを横切る
（ＡからＥへ）合計圧力損失の測定値を、並びに、
その測定合計損失から導入及び排出損失計算値を
減算して計算したモジユールを横切る摩擦損失を
示すものである。前記モジユールは、各モジユー
ルがハイドロペルムフイルター管12本をもち、流
動可能に直列に接続した、約1.2ｍ（４ft）長の
モジユール２本から成る。モジユールの内径は約
3.8cm（1.5in）、各管の内径は６mm、そして２本の
モジユールの活性管表面積の合計は約0.52m2
（5.6ft2）である。 表 Ｃ 長さ約2.4ｍ（８ft）のモジユー ルを横切る際の水頭値の損失項 目 損失(psi) 導入損失 0.263 摩擦損失 4.11 排出損失 0.313 損失合計 4.69 操作パラメータ： １ 速度 V2＝8.86fps（約2.66ｍ／秒） V3＝6.83fps（約2.05ｍ／秒） ２ 流量＝804ガロン／日／ft2 （約32852／日／m2） 従来のクロスフロー過装置において観察され
る水頭損失は、多くの理由から望ましいものでは
ない。第１に、流量はモジユールの平均推進圧力
（ΔP）の関数であるものとして示すことができ
る。平均推進圧力は、第１５図に示す記号を使つ
て表わせば、以下のとおりである。 ΔPave（P2＋P3／２）−P5 従つて、P3をP2よりも低い値に減らした場合
には、ΔPが（P2＋P3／２）−P5に等しい量だけ減少 し、流量も比例して低下する。Ｂ地点で測定した
ΔPはＣ地点で測定したΔPよりも大きいので、P3
がP2よりも小さい場合には、モジユールを横切
る流量の分布は均一ではない。フイルター管の目
詰りは流量に比例するので、モジユール２１０の
先端（供給端）Ｂでの目詰りが最も高い割合で起
こる。P3がP2より小さい場合の他の望ましくな
い点は、逆フラツシング洗浄技術の成果が少なく
なることである。逆フラツシングは代表的には、
差圧方向を逆転することにより、すなわち生成物
ライン２１５内の流れの方向を逆転することによ
り、液を液側からフイルター管壁を通して横
断方向に逆フラツシングすることによつて行な
う。P3がP2より小さい場合には、大部分の逆フ
ラツシユ流がフイルター管の低圧端Ｃから流れて
しまう。従つて、最も目詰りの激しいモジユール
の高圧端Ｂは、洗浄がそれほど効果的に行なわれ
ない。 従つて、圧力損失は従来のクロスフロー過モ
ジユールの長さを制限する重要な要因であること
が理解されよう。例えば、表Ｄは、平均速度約
2.4ｍ／秒（８ft／秒）で操作した場合の、種々
の長さのクロスフローフイルターモジユールの摩
擦損失の計算値を示すものである。 表 Ｄ モジユール長さと摩擦損失モジユール長さ〔ft(m)〕 摩擦損失(psi) ４（約1.2） 2.32 ８（約2.4） 4.65 12（約3.6） 6.97 16（約4.8） 9.30 20（約６） 11.62 注： １ 過管の内径は約0.6cm（0.236in）である。 ２ 損失の計算に使つた摩擦係数は0.027である。 第１６図に示すとおり、本発明の石灰軟化径
は、過系２２１において細長い多孔性フイルタ
ー管（図示していない）を通る液体のクロスフロ
ー過流量を増加する技術を更に含むことが好ま
しく、これは、フイルター管壁を横切る差圧を設
けることによつてフイルター管壁の横断方向に液
体の一部分を長し、そして過の際にフイルター
管壁の横断方向の過流量をフイルター管の全長
に沿つて実質的に同じ値に維持する工程を含んで
成るものである。代表的には、フイルター管の下
流（出口）端Ｃから排出する液体の部分は、操作
可能に接続する再循環ポンプ２３４を備えた戻り
（再循環）ライン２３０を経てフイルター管の供
給端Ｂへ再循環されて戻る。フイルター管の全長
に沿つて過流量を実質的に同一の値に維持する
ことは、フイルター管の下流端Ｃと再循環ポンプ
２３４との間の地点Ｅにおいて、過すべき液体
の不足分を戻りライン２３０内へ、ポンプ２２７
を使つてポンプ輸送することによつて行なう。そ
の結果、モジユール２２５の供給端の直前の上流
地点Ａとモジユールの下流端の直後の地点Ｄとの
間で測定した圧力低下は、過の際、０に接近す
る。第１６図に示すような密閉ループ系におい
て、ライン２２８内の不足分液体の流量は、過
管壁を透過する液の流量と等しいものでなけれ
ばならない。 前記のとおり、圧力損失はモジユール２２５内
では隠されているが、再循環ポンプ２３４は、モ
ジユール導入損失、モジユール排出損失及びモジ
ユールを横切る摩擦損失を補う大きさにする必要
がある。メイクアツプポンプ２２７は系の圧力を
増加する働きがある。 差圧の方向を逆転させて液側からフイルター
管壁の横断方向に液体を定期的に逆フラツシング
し、これによつてフイルター管の物理的洗浄を行
なう工程を、本発明で使う過モジユールに含ま
せることが好ましい。代表的には、逆フラツシン
グ液体は液を含み、各逆フラツシングの持続時
間は約２秒間であり、逆フラツシング間の間隔は
約１分〜約２分間の範囲内である。逆フラツシン
グ圧力は約50psiのオーダであることが好ましい。
代表的には、モジユール２２５の中に複数の細長
い多孔性フイルター管（図示していない）が設け
てあり、各管は液収集ジヤケツト（図示してい
ない）中に納められている。前記の管とジヤケツ
トとによつて過モジユール２２５が形成され
る。 前記の特徴は、モジユールが通常経験する圧力
損失を、モジユール内において除去又は克服する
（すなわち隠す）効果がある。これは、例えば第
１６図に示す、ポンプ２個を備えたクロスフロー
過系によつて達成される。供給水はＡ地点から
モジユールに入り、Ｄ地点から排出される。 追加的なポンプのエネルギーが、不足水を添加
する地点Ｅで供給される。この系は、バルブ２３
２において定期的な固体のブローダウンを行なう
が、再循環の点では密閉ループ系である。本発明
によれば、地点Ｅで充分な圧力を与えるだけのこ
とによつて、地点Ｄでの圧力を地点Ａでの圧力と
等しく（又は、より大きく）することができる。
この関係はモジユール２２５について、以下のエ
ネルギーバランスで示される（圧力の単位）。 PA＋（（VA）2／2g）−HAB＋HBCHCD＋
HE＝PD＋（（VD）2／2g） この式で PA＝Ａ地点の圧力 VA＝Ａ地点での速度 PD＝Ｄ地点での圧力 VD＝Ｄ地点での速度 HAB＝モジユール導入損失 HBC＝モジユールを横切る摩擦損失 HCD＝モジユール排出損失 HE＝Ｅ地点でのエネルギー入力 本発明において、前記したとおり、PA＝PDの
場合には、 HE＝（（VD）2／2g）−（（VA）2／2g） ＋HAB＋HBC＋HCD となる。 表Ｅに、第１６図に示したような２個のポンプ
を備えた装置を使つて行なつた実験から得られる
圧力及び速度の測定データを示す。
【表】
である。
2. 流量は約55161〓日〓m2(1350ガロ
ン〓日〓ft２)である。
2. 流量は約55161〓日〓m2(1350ガロ
ン〓日〓ft２)である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 硬質成分含有流体と、充分な量の軟化剤
及び予め沈澱させた硬質成分とを反応器内で混
合し、反応器内で軟化反応を起こさせて、前記
流体中に含まれる硬質成分の実質的な部分を沈
澱させる工程、 (b) 前記沈澱させた硬質成分が実質的に沈降する
より先に、前記流体及び沈澱させた硬質成分の
一部分を反応器からスラリーとして除去し、細
長い濾過管少なくとも１個を含むクロスフロ
ー・マイクロ濾過モジユール少なくとも１個に
前記スラリーを通して濾過し、これによつて、
前記モジユールから濾液として排出する流体の
部分から、実質的にすべての沈澱硬質成分を除
去する工程、及び (c) 前記モジユールからスラリーとして排出す
る、濾別された沈澱硬質成分の少なくとも一部
分を、前記の予め沈澱させた硬質成分として、
前記反応器に戻す工程を含んでなる、硬質成分
含有流体の軟化方法。 ２ 前記流体が水である特許請求の範囲第１項記
載の方法。 ３ 前記軟化剤が石灰を含むものであり、前記の
沈澱硬質成分が炭酸カルシウムを含むものである
特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 前記マイクロ濾過モジユールが複数の細長い
濾過管を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 前記スラリーを、直列にパイプ連結した複数
のクロスフロー・マイクロ濾過モジユールに通し
て濾過する特許請求の範囲第１項又は第４項記載
の方法。 ６ 前記反応器内において、沈澱硬質成分及び予
め沈澱させた硬質成分の濃度を、約１重量％〜約
４重量％の範囲内で一定に保つ特許請求の範囲第
１項記載の方法。 ７ 前記反応器内において、沈澱硬質成分及び予
め沈澱させた硬質成分の濃度を、約２重量％で一
定に保つ特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 前記反応器内における流体の平均混合時間を
約４分間とする特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ９ 前記の濾過工程において、マイクロ濾過モジ
ユールを通る濾過流量を、活性濾過管表面積当り
の、１日当りの体積で表わして約369〜528／
日／m2〔約1050〜約1500ガロン／日／ft2〕の範
囲内の一定の値に保つ特許請求の範囲第１項記載
の方法。 １０ 前記のマイクロ濾過モジユールのスラリー
排出端で測定した流体速度が1.2ｍ／秒〔約４
ft／秒〕である特許請求の範囲第１項記載の方
法。 １１ 前記反応器内の混合物中に有機ポリマーを
加える特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 前記の濾過工程の間、前記マイクロ濾過モ
ジユールから排出する、濾別された沈澱硬質成分
の一部分を前記モジユールの供給端へ連続的に再
循環させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 １３ 濾過管壁を横切る差圧を設けることによつ
て濾過管壁の横断方向に前記流体を流し、そして
更に、濾過管の瀘液側に種々のスロツトリング圧
力を施すことによつて濾過操作の全期間に亘り濾
過管を通る濾過流量を予め選ばれた実質的に一定
の値に維持し（但し、前記濾過流量は平衡流量よ
りも大きいものとする）、濾過操作期間内に前記
スロツトリング圧力を低下させて、前記の予め選
ばれた流量を維持するために必要とされる前記差
圧の瞬間値を制御し、これによつて濾過操作期間
において時間平均濾過流量を増加させる特許請求
の範囲第１項記載の方法。 １４ 濾過管壁を透過した瀘液を、前記管をとり
囲む密閉ジヤケツト中に集め、そして前記の種々
のスロツトリング圧力を前記ジヤケツトから排出
する生成物ラインに施こす特許請求の範囲第１３
項記載の方法。 １５ 流体から濾別された沈澱硬質成分による前
記濾過管壁マトリクス中への有害な侵入を実質的
に防ぐのに充分な延長された期間をかけて、瀘液
の流量を本質的な零から所望の操作流量へ徐々に
増加させることによつて濾過操作を開始する特許
請求の範囲第１項又は第１３項に記載の方法。 １６ 前記の延長された期間が約15秒〜約45秒の
範囲内である特許請求の範囲第１５項記載の方
法。 １７ 前記濾過操作を開始する前に、濾過管壁を
横切る差圧の一時的消去を同時に行ないながら、
濾過管表面全体に横方向から洗浄液を流すことに
よつて濾過管表面を洗浄する特許請求の範囲第１
３項記載の方法。 １８ 前記濾過操作を開始する前に、前記ジヤケ
ツトからの全ての流れを閉塞することによつて濾
過管を横切る差圧の一時的消去を同時に行ないな
がら、濾過管表面全体に横方向から洗浄液を流す
ことによつて濾過管の内部表面を洗浄する特許請
求の範囲第１４項記載の方法。 １９ 前記濾過操作を開始する前に、濾過管を横
切る差圧の一時的消去を同時に行ないながら、濾
過管表面全体に横方向から洗浄液を流すことによ
つて濾過管の内部表面を洗浄する特許請求の範囲
第１５項記載の方法。 ２０ 差圧の方向を逆転させることによつて濾過
管壁の横断方向に液体を定期的に逆フラツシング
し、これによつて濾過管を物理的に洗浄する特許
請求の範囲第１３項記載の方法。 ２１ 前記の逆フラツシング液体が前記濾液を含
んでおり、各逆フラツシングの持続期間が約２秒
間であり、そして逆フラツシング間の間隔が約１
分間〜約２分間の範囲内である特許請求の範囲第
２０項記載の方法。 ２２ 前記濾過管の内部表面に沿つて横方向に流
れるスラリーの循環速度を定期的に高め、これに
よつて前記表面を物理的に洗浄する特許請求の範
囲第１３項記載の方法。 ２３ 前記の循環速度の各定期的増加の持続期間
が約５秒〜約60秒の範囲内であり、各定期的増加
の間の間隔が約20分間を越えず、そして循環速度
を約10〜約20ft／秒（約３〜約６ｍ／秒）の範囲
内の値に増加する特許請求の範囲第２２項記載の
方法。 ２４ 濾過管壁を横切る差圧を設けることによつ
て濾過管壁の横断方向に前記流体を流し、そして
更に、濾過期間中、濾過管壁の横断方向の濾過流
量を濾過管の全長に沿つて実質的に同一の値に維
持し、これによつて濾過流量を増加させる特許請
求の範囲第１項記載の方法。 ２５ 濾過管の下流端から排出するスラリー部分
を、操作できるように連結した再循環ポンプを備
えた戻しラインを介して濾過管の供給端へ再循環
し、濾過管の下流端と前記循環ポンプ連結部との
間の地点で前記戻しライン中へ被濾過スラリーを
ポンプ輸送することによつて、濾過流量を濾過管
の全長に沿つて実質的に同一の値に維持し、これ
によつて、前記供給端の直前の上流地点と前記下
流端の直後の地点との間で測定した圧力低下が、
濾過期間中ほとんど零である特許請求の範囲第２
４項記載の方法。 ２６ 前記スラリーの流量として、濾過管壁を透
過した濾液の流量と同じものを選ぶ特許請求の範
囲第２５項記載の方法。 ２７ 差圧の方向を逆転させることによつて濾液
側から濾過管壁の横断方向に液体を定期的に逆フ
ラツシングし、これによつて、濾過管を物理的に
洗浄する特許請求の範囲第２４項記載の方法。 ２８ 濾過管の下流直後の圧力及び濾過管の上流
直前の圧力を等しい値に維持する特許請求の範囲
第２４項記載の方法。 ２９ 濾液側から濾過管壁の横断方向に濾液の一
部分を定期的に逆フラツシングし、その逆フラツ
シング流が、活性濾過管表面当りの１分間当りの
体積で表わして、約20.4／分／m2〔約0.5ガロ
ン／分／ft2〕である特許請求の範囲第１項記載
の方法。 ３０ (a) 硬質成分含有流体と、充分な量の軟化
剤及び予め沈澱させた硬質成分とを混合し、前
記流体中に含まれる硬質成分の実質的な部分を
沈澱させるための軟化反応を、その沈澱させた
硬質成分を実質的に沈降させずに、それ自体の
内部で起こさせる反応器手段、 (b) 前記流体及び実質的に沈降していない、沈澱
させた硬質成分の一部分を前記反応器手段から
スラリーとして除去する手段、 (c) この実質的に沈降していないスラリーを濾過
して、クロスフロー・マイクロ濾過手段それ自
体から濾液として排出する流体部分から実質的
にすべての沈澱硬質成分を除去するための細長
い濾過管少なくとも１個を含むクロスフロー・
マイクロ濾過手段、及び (d) 前記マイクロ濾過手段から排出する、濾別さ
れた沈澱硬質成分の少なくとも一部分を、予め
沈澱させた硬質成分として、前記反応器手段に
戻す手段を含んで成る、硬質成分含有流体の軟
化装置。 ３１ 前記のマイクロ濾過手段が、直列に流動可
能にパイプ連結した複数のクロスフロー・マイク
ロ濾過モジユールを含んだものである特許請求の
範囲第３０項記載の装置。 ３２ 前記のマイクロ濾過手段が複数の細長い濾
過管を含んだものである特許請求の範囲第３０項
記載の装置。 ３３ 前記のマイクロ濾過手段が、前記の流体及
び沈澱硬質成分の部分を、細長い濾過管少なくと
も１個を通してポンプ輸送するための供給ポンプ
を含んだものである特許請求の範囲第３０項記載
の装置。 ３４ 前記流体が水を含んで成り、前記軟化剤が
石灰を含み、そして沈澱硬質成分が炭酸カルシウ
ムを含むものである特許請求の範囲第３０項記載
の装置。 ３５ 前記の反応器手段が、反応器手段内での流
体の平均混合時間が約４分間となるように構成さ
れたものである特許請求の範囲第３０項記載の装
置。 ３６ 前記のマイクロ濾過手段を通る濾過流量を
濾過操作を通じて一定値に維持する手段を、マイ
クロ濾過手段に流動可能に連結して成る特許請求
の範囲第３０項記載の装置。 ３７ 前記のマイクロ濾過手段から排出する濾別
された沈澱硬質成分の一部分を、濾過期間中に前
記のマイクロ濾過手段の供給端へ連続的に再循環
するための手段を、前記マイクロ濾過手段に流動
可能に連結して成る特許請求の範囲第３０項記載
の装置。 ３８ 濾過管壁の横断方向の濾過流量を、濾過期
間中、濾過管の全長に沿つて実質的に同一の値に
維持するための手段を含んで成る特許請求の範囲
第３０項記載の装置。 ３９ 前記濾過管の出口及び供給端の間を流動可
能に連結した再循環ライン、前記出口から排出す
るスラリーの一部分を前記供給端へ戻す再循環の
ために前記循環ラインに操作可能に連結した再循
環ポンプを含んで成り、濾過流速を濾過管の全長
に沿つて実質的に同一の値に維持するための前記
手段が、被濾過スラリーを前記再循環ラインへポ
ンプ輸送するために前記出口と前記再循環ポンプ
連結部との間の地点で前記再循環ラインに操作可
能に連結したメーキヤツプポンプを含み、これに
よつて、前記供給端の直前の上流地点と前記出口
の直後の地点との間で測定した圧力低下が、濾過
期間中ほとんど零に維持される特許請求の範囲第
３８項記載の装置。 ４０ 前記の細長い濾過管を複数個備え、前記濾
過管が濾液収集ジヤケツト内に入れられており、
前記濾過管と前記ジヤケツトとが濾過モジユール
を形成する特許請求の範囲第３０項記載の装置。 ４１ 前記の濾過管壁の横断方向に濾液の一部分
を濾液側から定期的に逆フラツシングするために
前記濾液収集ジヤケツトに操作可能に連結した手
段を含んで成り、これによつて前記濾過管を物理
的に洗浄する特許請求の範囲第４０項記載の装
置。 ４２ 前記のクロスフロー・マイクロ濾過手段
が、濾過管壁を横切る差圧を設けるための手段を
含む、濾過管壁の横断方向にスラリーを流すため
の手段を含み、そして、濾過操作の期間中、濾過
管壁を通る濾過流量を平衡流量よりも大きい予め
選ばれた実質的に一定の値に維持するための手段
が、前記濾過管の濾液側に種々のスロツトリング
圧力を施こし、しかも、前記の濾過期間内に前記
スロツトリング圧力を低下させて、前記の予め選
ばれた流量を維持するために必要とされる前記差
圧の瞬間値を制御するための手段を含んでいる特
許請求の範囲第３０項記載の装置。 ４３ 前記のクロスフロー・マイクロ濾過手段
が、濾過管壁を横切る差圧を設けるための手段を
含む、濾過管壁の横断方向にスラリーを流すため
の手段を含み、そして、スラリーの体積が本質的
に零の状態から濾過操作を開始し、スラリーから
前記濾過管壁のマトリクス中に濾別される沈澱硬
質成分の侵入を実質的に防ぐのに充分な延長され
た期間をかけて、スラリー体積を所望の操作体積
へ一様に増加させることにより、被濾過スラリー
の体積を徐々に増加するための手段を含む特許請
求の範囲第３０項記載の装置。 ４４ 前記のクロスフロー・マイクロ濾過手段
が、濾過管壁を横切る差圧を設けるための手段を
含む、濾過管壁の横断方向にスラリーを流すため
の手段、濾過操作を開始する前に濾過管の内部表
面全体に横方向から洗浄溶液を流すための手段、
及び前記濾過管の内部表面全体に前記洗浄溶液を
流すと同時に前記濾過管壁を横切る差圧を一時的
に消失させるための手段を含む特許請求の範囲第
３０項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US49880383A | 1983-05-27 | 1983-05-27 | |
| US498803 | 1983-05-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6048195A JPS6048195A (ja) | 1985-03-15 |
| JPH0555199B2 true JPH0555199B2 (ja) | 1993-08-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6048195A (ja) |
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- 1984-05-18 AT AT84105693T patent/ATE43128T1/de not_active IP Right Cessation
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- 1984-05-28 JP JP59106681A patent/JPS6048195A/ja active Granted
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| CA1243786A (en) | 1988-10-25 |
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