JPH0580248B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野 本発明は逆浸透圧法、限外濾過法或いは精密濾
過法によつて原液（被処理液）を処理する装置に
関する。

（従来の技術） 食品工業における溶液の分離、濃縮、工業排水
や下水の直接膜分離処理或いは排水や下水を活性
汚泥処理又は嫌気性処理等の生物学的処理によつ
て浄化する際の微生物を含む汚泥を高濃度に維持
する場合に従来から膜処理装置を用いている。こ
の膜処理装置は第５図に示すように、原液１００
を満たしたタンク１０１から循環ポンプ１０２に
よつて透過膜１０３を備えた膜処理装置１０４に
原液１００を供給し、透過膜１０３によつて原液
を透過水と濃縮液に分離し、濃縮液をタンク１０
１に戻すようにしたものである。

上述した膜処理にあつては、濃度分極等によつ
て膜面に溶質が析出してゲル状となつて付着した
り、原液中の異物が膜面に付着し、透過水量が低
下する不利がある。

そこで膜面の付着物を除去する方法として、特
開昭50−134985号及び特公昭55−23644号に開示
されるものがある。

特開昭50−134985号に開示される方法は、第６
図に示すように管状透過膜１０５内を通る原液１
００に小粒子固形物１０６を添加してスラリー状
とし、この小粒子固形物１０６を透過膜１０５表
面に形成されたスケール（ゲル層）１０７に接触
せしめて掻き落すようにしたものであり、特公昭
55−23644号に開示される方法は、透過流束があ
る程度低下した時点で、電磁弁を開いて圧縮気体
を膜モジユール内に瞬間的に導入して乱流を生ぜ
しめ、膜面のスケールを除去するようにしたもの
である。

また、原液に小粒子固形物及び気体を混入して
スケールの掻き取り効果を高めるようにしたもの
として、特開昭52−134882号公報及び特開昭53−
102282号公報に開示されるものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来のうち原液中に小粒子固形物をを
添加する方法にあつては、管状透過膜１０５内の
流路の中心部を流れる小粒子固形１０６ａはスケ
ール１０７の除去に関与しないという問題があ
る。即ち、スケール１０７の除去を効果的に行う
には、原液中に多量の小粒子固形物を添加すれば
よいのであるが多量に添加するとスケール除去に
関与しない小粒子固形物の割合も増加し、却つて
スラリー粘度が高くなり、更に小粒子が配管や膜
モジユール内で閉塞しないようにし、且つ膜表面
の擦過効果を高めるためには大容量のポンプを必
要とする。

一方、瞬間的に圧縮気体を膜モジユール内に導
入する従来法にあつては、間欠的に膜モジユール
の圧力を開放して圧縮気体を導入するため、昇
圧、降圧を繰り返すことになり、特に限外濾過法
にあつては２〜10Kg・ｆ／cm²、逆浸透圧法にあつ
ては30〜100Kg・ｆ／cm²の圧力をかけて行うため、
昇圧、降圧を繰返すと、膜だけでなくハウジング
配管、パツキング、圧力計、流量計等装置を構成
する部材全てに圧変化の繰返しによる疲労を与
え、部材の寿命が短くなるとともに部材の破損も
生じやすい。

更に、特開昭52−134882号公報及び特開昭53−
102282号公報に開示されるものにあつて循環ポン
プが必須のなつており、運転コストの面で不利が
ある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するべく本発明は、原液を貯
溜するタンクと、このタンクから導出される降下
管と、この降下管に一体的に連続する上昇管と、
この上昇管の途中に設けられる透過膜を備えた膜
モジユールと、この膜モジユールからの濃縮液を
前記タンクに戻す戻し管と、前記膜モジユールよ
りも下方位置の上昇管の一部に設けられ上昇管内
を流れる小粒子固形物が添加された原液にガスを
常時供給する気液混合器にて膜処理装置を構成し
た。

（作用） ガス混入したことによつて生じる脈動及び小粒
子のスケールへの接触という相乗効果によつて膜
面に付着したスケールは効果的に除去され、更に
小粒子は膜面に沿つて流れる液体とともに流れる
ため、小量の小粒子を添加した場合でも殆どの粒
子がスケール除去に関与する。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。

第１図は本発明に係る膜処理装置の全体図であ
り、原液１を満たした原液タンク２の上方には液
面レベルを一定に保つためのヘツダータンク３内
は隔壁４にて２つの室に区画され、一方の室には
供給管５がつながり、供給ポンプ６の駆動により
原液タンク２内の原液１がヘツダータンク３内に
供給され、またヘツダータンク３内にはイオン交
換樹脂粒、砂等の小粒子固形物７が貯溜され、更
にヘツダータンク３の他方の室には小粒子固形物
７の透過を阻止するスクリーン８を設け、他方の
室と原液タンク２とを戻り管９にてつないでい
る。

またヘツダータンク３からは下方に向つて降下
管１０が導出され、この降下管１０の下端はＵ次
状に湾曲して上昇管１１となり、この上昇管１１
の途中に気液混合器１２を設けている。この気液
混合器１２はヘツダータンク３よりも下方に配置
され、バツフアタンク１３を備えた配管にてコン
プレツサ１４又は加圧ボンベに接続されている。

気液混合器１２よりも上方位置において上昇管
１１には膜モジユール１５，１５が垂直状態で上
下に離間して接続されている。この膜モジユール
１５は第２図にも示すように、透明樹脂等からな
る筒状ジヤケツト１６内に管状透過膜１７を配置
し、管状透過膜１７の内側流路１８を前記上昇管
１１及びヘツダータンク３への戻り管１９に接続
し、管状透過膜１７の外側流路２０を透過水の取
り出し管２１に接続している。尚、この取出し管
２１にはバツフアタンク２２及び真空ポンプ２３
を接続している。

以上において、原液タンク２から供給ポンプ６
の駆動によつてヘツダータンク３内に供給された
原液１は、ヘツダータンク３内において小粒子固
形物７が添加され、この小粒子固形物７が混入し
た原液１は降下管１０内を通つて下降し、上昇管
１１に入り、気液混合器１２の部分でガスが吹込
むガスとしては、原液の酸化をきらうものにあつ
てはN₂ガスを、原液が活性汚泥処理液のような
場合にはエアーレーシヨンを兼ねて空気を吹き込
む。そして原液１内にガスを吹き込むことで、第
２図に示すような状態となる。即ち、吹き込まれ
たガスは流路１８の中央部を上昇し、原液１は流
路１８の外周部つまり管状透過膜１７の内側面に
沿つて上昇し、更に原液１中に添加されている小
粒子固形物７は原液１とともに流動する。その結
果、管状透過膜１７の内側面に付着しているスケ
ール２４に殆どの小粒子固形物７が接触し、スケ
ール２４が掻き落される。更に、流路内１８に流
入する原液１はガスも流入されており、ガスの流
入によつて脈動（0.05〜0.4Kg・ｆ／cm² ６）を
呈するため、付着物は更に効果的に除去される。

また、真空ポンプ２３によつて流路２０内の圧
を20〜30mmHgに減圧することにより、透過膜１
７内に流入した原液１は透過液と濃縮液に分離さ
れ、透過液は取り出し管２１によつて取り出さ
れ、濃縮液は戻し管１９を介してヘツダータンク
３に戻される。このように小粒子固形物７が添加
された原液１は、ヘツダータンク３→降下管１０
→上昇管１１→膜モジユール１５→戻し管１９→
ヘツダータンク３の順に循環するが、この循環は
循環ポンプを必要としない自然循環となる。つま
り気液混合器１２からは連続的にガスが原液１中
に吹き込まれるため、上昇管１１及び膜モジユー
ル１５内の流路にはガスが存在し、みかけの比重
が低下し、降下管１０内の原液との水頭差によつ
て自然に循環流が生じることとなる。

尚、第１図に示した実施例にあつては原液タン
ク１を上方位置に設ければ、ヘツダータンク３は
不要となる。

第３図は別実施例に係る膜処理装置の全体図で
あり、この実施例にあつては循環ポンプ３０を用
いて、原液タンク２内の原液１を気液混合器１２
を介して膜モジユール１５に供給し、濃縮された
原液を分離器３１に戻すようにしている。この分
離器３１内はスクリーン３２によつて小粒子固形
物７を貯溜する室と、原液タンク２につながる室
とに区画され、分離器３１と循環ポンプ３０より
も下流側の配管とは一方向弁を備えた降下管３３
で接続し、更に分離器３１は密閉状とされ、上部
にはガス抜き孔３４が設けられている。

以上のように第３図に示した実施例にあつて
も、膜モジユール１５内には原液１、小粒子固形
物７及びガスが混合した三相流が供給され、膜モ
ジユール１５内の状態は第２図と同様となり、膜
面に付着したスケールが有効に除去される。また
第３図に示した実施例にあつてはタンクとしての
分離器３１、降下管３３、この降下管に連続する
上昇管の途中に設けられる膜モジユール１５によ
つて構成される系のポンプ３０にて所定量の原液
を供給した後は、ポンプ３０の駆動は停止し、こ
の後は、気液混合器１２から吹き込まれるガスに
よつて前記同様に自然循環が行われる。

尚、実施例にあつては真空ポンプを用いて透過
水側を減圧するようにしたが、循環ループを密閉
系として供給ガスによる加圧式としてもよい。

（発明の効果） 第４図は本発明方法と従来方法とを経過時間と
透過流束との関係において比較した実験結果を示
すグラフであり、いずれの方法においても用いた
管状透過膜は、外径5.3mm、内径4.0mm、流さ500
mm、平均孔径0.42μｍ、気孔率4.7％のアルミナセ
ラミツク膜とし、原液は平均粒径0.48μｍのポリ
メチルメタアクリレート粒子が5000ppmとなるよ
うにイオン交換水中に分散させたもの（25℃）を
用い、更に小粒子固形物として平均粒径0.6mmの
イオン交換樹脂を用いた。

そして、グラフ中▲印は原液のみを単相で膜面
流速1.0ｍ／ｓとなるように供給した場合を示し、
●印は原液に2.7vol％となるようにイオン交換樹
脂を添加して固・液二相とし、膜面流速1.1ｍ／
Ｓとなるように供給した場合を示し、△印は原液
に5.2Nl／minの割合で空気を導入した場合を示
し、○印は本発明方法を示し、特に原液にイオン
交換樹脂を2.7vol％、空気を5.2Nl／minの割合で
混合した場合を示す。

グラフからも明らかなように本発明によれば、
従来法に比較し、大巾に透過流束が改善されてお
り、これは膜面のスケールが有効に除去されてい
ることを示す。

また本発明によれば、自然循環としているので
循環ポンプが不要となる利点があり、循環ポンプ
を用いる場合でも、小容量のもので足りるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る膜処理装置の全体構成
図、第２図は膜モジユールの要部拡大断面図、第
３図は別実施例に係る膜処理装置の全体構成図、
第４図は経過時間と透過流束との関係を示すグラ
フ、第５図は従来の膜処理装置の構成図、第６図
は従来法における膜モジユールの要部拡大図であ
る。 尚、図面中１は原液、２は原液タンク、３はヘ
ツダータンク、７は小粒子固形物、８，３２はス
クリーン、１０，３３は降下管、１１は上昇管、
１２は気液混合器、１５は膜モジユール、１７は
管状透過膜、２４はスケール、３０は循環ポン
プ、３１は分離器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原液を貯留するタンクと、このタンクから導
   出される降下管と、この降下管に一体的に連続す
   る上昇管と、この上昇管の途中に設けられる透過
   膜を備えた膜モジユールと、この膜モジユールか
   らの濃縮液を前記タンクに戻す戻し管と、前記膜
   モジユールよりも下方位置の一部に設けられ上昇
   管内を流れる小粒子固形物が添加された原液にガ
   スを常時供給する気液混合器とからなる膜処理装
   置。 ２ 前記タンク内はスクリーンにて小粒子が貯留
   される部分とされない部分に画成され、小粒子が
   貯留される部分に前記戻し管が臨んでいることを
   特徴とする請求項１に記載の膜処理装置。