JPH0751216B2 - 膜処理方法 - Google Patents
膜処理方法Info
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- JPH0751216B2 JPH0751216B2 JP1046146A JP4614689A JPH0751216B2 JP H0751216 B2 JPH0751216 B2 JP H0751216B2 JP 1046146 A JP1046146 A JP 1046146A JP 4614689 A JP4614689 A JP 4614689A JP H0751216 B2 JPH0751216 B2 JP H0751216B2
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- Japan
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- phase flow
- liquid
- stock solution
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は原液を液体、気体及び固体を混合した三相流と
して膜処理する方法に関する。
して膜処理する方法に関する。
（従来の技術） 排水や下水を処理する嫌気性菌体をリアクタ内に高濃度
に保持するためや、食品工業における溶液の分離、濃縮
等を行う膜処理方法として本出願人は先に特開昭63-104
610号として、原液を気・液・固混合の三相流として膜
モジュール内に供給し、クロスフロー濾過方式によって
処理する方法を提案している。
に保持するためや、食品工業における溶液の分離、濃縮
等を行う膜処理方法として本出願人は先に特開昭63-104
610号として、原液を気・液・固混合の三相流として膜
モジュール内に供給し、クロスフロー濾過方式によって
処理する方法を提案している。
（発明が解決しようとする課題） 上述した気・液・固混合の三相流とすれば、気液二相流
に比べ乱流促進効果は更に高くなり、膜表面に付着した
微粒子や溶質成分からなるゲル層は二相流の場合よりも
有効に掻き落され、透過流束が大きくなることが期待さ
れる。しかしながら、膜表面のゲル層を完全に除去して
しまうと、却って膜内に微粒子が侵入して目詰まりを起
し、透過流束が低下する結果となる。したがって固体と
しての微粒子の添加割合に関しては一定の範囲とすべき
である。
に比べ乱流促進効果は更に高くなり、膜表面に付着した
微粒子や溶質成分からなるゲル層は二相流の場合よりも
有効に掻き落され、透過流束が大きくなることが期待さ
れる。しかしながら、膜表面のゲル層を完全に除去して
しまうと、却って膜内に微粒子が侵入して目詰まりを起
し、透過流束が低下する結果となる。したがって固体と
しての微粒子の添加割合に関しては一定の範囲とすべき
である。
一方、気・液・固三相流では気・液二相流と同様に、各
相の分布が不均一となった複雑な流れを呈するため、液
単相流に比べて常に透過流束が大きいとは限らないこと
が実験の結果判明し、特に膜モジュールを多数本の細管
状膜にて構成した場合には上記の傾向が強くなった。
相の分布が不均一となった複雑な流れを呈するため、液
単相流に比べて常に透過流束が大きいとは限らないこと
が実験の結果判明し、特に膜モジュールを多数本の細管
状膜にて構成した場合には上記の傾向が強くなった。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、循環経路の一部を構成
する上昇管に透過膜を備えた膜モジュールを設け、この
膜モジュールよりも下方位置において上昇管中の固体を
含む原液に気体を供給して気体と液体と固体が混合した
三相流とし、この気液固混合三相流を膜モジュールに供
給し、クロスフロー濾過方式によって精製、濃縮或は分
離を行うようにした膜処理方法において、前記原液を三
相流として自然循環させるために供給するガス量は、透
過流束が0.7〜2.0［m3・m-2・d-1］となる範囲で且つ固体
を含まない気液二相流とした場合の透過流束よりも大き
い透過流束が得られる範囲でのガス量とした。
する上昇管に透過膜を備えた膜モジュールを設け、この
膜モジュールよりも下方位置において上昇管中の固体を
含む原液に気体を供給して気体と液体と固体が混合した
三相流とし、この気液固混合三相流を膜モジュールに供
給し、クロスフロー濾過方式によって精製、濃縮或は分
離を行うようにした膜処理方法において、前記原液を三
相流として自然循環させるために供給するガス量は、透
過流束が0.7〜2.0［m3・m-2・d-1］となる範囲で且つ固体
を含まない気液二相流とした場合の透過流束よりも大き
い透過流束が得られる範囲でのガス量とした。
（作用） 上記の条件を満たすように原液を三相流として膜モジュ
ールに供給すれば、二相流よりも透過流束を大きく、ま
た消費動力も低く抑えることができる。
ールに供給すれば、二相流よりも透過流束を大きく、ま
た消費動力も低く抑えることができる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第１図は本発明方法を実施す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は攪拌装置３及び温
度調節装置４を備え、原液タンク２内の原液１をポンプ
５によって供給管６を介してセパレータ７に供給するよ
うにしている。
り、原液１を満たした原液タンク２は攪拌装置３及び温
度調節装置４を備え、原液タンク２内の原液１をポンプ
５によって供給管６を介してセパレータ７に供給するよ
うにしている。
セパレータ７は隔壁８によって２つの室に区画され、一
方の室には供給管６が臨み、他方の室にはイオン交換樹
脂粒、砂等の小粒子固形物９が貯溜され、更にセパレー
タ７の他方の室には小粒子固形物９の通過を阻止するス
クリーン10を設け、他方の室と原液タンク２とを戻り管
11にてつないでいる。
方の室には供給管６が臨み、他方の室にはイオン交換樹
脂粒、砂等の小粒子固形物９が貯溜され、更にセパレー
タ７の他方の室には小粒子固形物９の通過を阻止するス
クリーン10を設け、他方の室と原液タンク２とを戻り管
11にてつないでいる。
また、セパレータからは下方に降下管12を導出し、下降
管12の途中には電磁流量計13を設けるとともに、降下管
12の下端をＵ字状に湾曲して上昇管14に接続し、この上
昇管14の途中に金網製の散気筒を備えた気液混合器15を
設け、この気液混合器15にブロワ16からガス（空気）を
供給し、供給ガス量は配管の途中に設けたガス流量計17
で測定するようにしている。
管12の途中には電磁流量計13を設けるとともに、降下管
12の下端をＵ字状に湾曲して上昇管14に接続し、この上
昇管14の途中に金網製の散気筒を備えた気液混合器15を
設け、この気液混合器15にブロワ16からガス（空気）を
供給し、供給ガス量は配管の途中に設けたガス流量計17
で測定するようにしている。
また気液混合器15の上部にはスタティックミキサー18を
設け、このスタティックミキサー18の上方に５連の膜モ
ジュール19…を垂直方向に接続している。各膜モジュー
ル19内には管状透過膜を配置し、管状透過膜の内側通路
と前記上昇管14及びセパレータ７への戻し管20とをつな
ぎ、管状透過膜の外側流路と透過水の取出し管21とをつ
なぎ、取出し管21の先端は逆洗バッファ22内に臨み、こ
の逆洗バッファ22内にはコンプレッサ23によって加圧空
気を供給し、空気圧によってバッファ22内の透過水を電
子天秤24上に載置した集水タンク25又は切換用減圧タン
ク26に送り込むようにしている。
設け、このスタティックミキサー18の上方に５連の膜モ
ジュール19…を垂直方向に接続している。各膜モジュー
ル19内には管状透過膜を配置し、管状透過膜の内側通路
と前記上昇管14及びセパレータ７への戻し管20とをつな
ぎ、管状透過膜の外側流路と透過水の取出し管21とをつ
なぎ、取出し管21の先端は逆洗バッファ22内に臨み、こ
の逆洗バッファ22内にはコンプレッサ23によって加圧空
気を供給し、空気圧によってバッファ22内の透過水を電
子天秤24上に載置した集水タンク25又は切換用減圧タン
ク26に送り込むようにしている。
集水タンク25及び切替用減圧タンク26には膜間差圧を与
える排気ポンプ27が接続され、集水タンク25には液面計
28を付設している。而して、集水タンク25の重量増加速
度を電子天秤24にて計測することで透過流束を求めるこ
とができ、また集水タンク25内に所定量の透過水が溜っ
たことを液面計28によって感知したならば、自動的に切
替用減圧タンク26への捕集に切替わり、この間に集水タ
ンク25内の減圧状態は解除されて大気圧となり、集水タ
ンク25内の透過水は原液タンク２内へ戻される。同様に
して切替用減圧タンク26内の透過水も原液タンク２に戻
され、装置全体としては前循環濾過方式を採用してい
る。
える排気ポンプ27が接続され、集水タンク25には液面計
28を付設している。而して、集水タンク25の重量増加速
度を電子天秤24にて計測することで透過流束を求めるこ
とができ、また集水タンク25内に所定量の透過水が溜っ
たことを液面計28によって感知したならば、自動的に切
替用減圧タンク26への捕集に切替わり、この間に集水タ
ンク25内の減圧状態は解除されて大気圧となり、集水タ
ンク25内の透過水は原液タンク２内へ戻される。同様に
して切替用減圧タンク26内の透過水も原液タンク２に戻
され、装置全体としては前循環濾過方式を採用してい
る。
更に、降下管12と上昇管14とをつなぐＵ字状部について
は着脱可能とし、液単相流として膜モジュール19内へ原
液を供給する場合にはこの部分に循環ポンプ29を接続す
るようにしている。
は着脱可能とし、液単相流として膜モジュール19内へ原
液を供給する場合にはこの部分に循環ポンプ29を接続す
るようにしている。
以上において、原液タンク２からポンプ５の駆動によっ
てセパレータ７内に供給された原液１は、セパレータ７
内において小粒子固形物９が添加され、この小粒子固形
物９が混入した原液１は降下管12内を通って下降し、上
昇管14に入り、気液混合器15の部分でガスが吹込まれ
る。そして、原液１内に吹込まれたガスは流路の中央部
を上昇し、原液１は流路の外周部つまり管状透過膜の内
側面に沿って上昇し、更に原液１中に添加されている小
粒子固形物９は原液１とともに流動する。その結果、管
状透過膜の内側面に付着しているスケール（ゲル層）に
小粒子固形物９が接触し、スケールが掻き落とされる。
てセパレータ７内に供給された原液１は、セパレータ７
内において小粒子固形物９が添加され、この小粒子固形
物９が混入した原液１は降下管12内を通って下降し、上
昇管14に入り、気液混合器15の部分でガスが吹込まれ
る。そして、原液１内に吹込まれたガスは流路の中央部
を上昇し、原液１は流路の外周部つまり管状透過膜の内
側面に沿って上昇し、更に原液１中に添加されている小
粒子固形物９は原液１とともに流動する。その結果、管
状透過膜の内側面に付着しているスケール（ゲル層）に
小粒子固形物９が接触し、スケールが掻き落とされる。
一方、透過膜内に流入した原液１は透過水と濃縮液に分
離され、透過水は取り出し管21によて取り出され、濃縮
液は戻し管20を介してセパレータ７を介して原液タンク
２に戻される。
離され、透過水は取り出し管21によて取り出され、濃縮
液は戻し管20を介してセパレータ７を介して原液タンク
２に戻される。
ここで気液混合器15からは連続的にガスが原液１中に吹
き込まれるため、序章管14及び膜モジュール19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12内
の原液との水頭差によって自然に循環流が生じることと
なる。
き込まれるため、序章管14及び膜モジュール19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12内
の原液との水頭差によって自然に循環流が生じることと
なる。
第２図は上述した構成の膜処理装置を用いて液単相流と
した場合と気・液・固混合三相流とした場合の透過流束
とブロワの消費動力との関係を示すグラフである。
した場合と気・液・固混合三相流とした場合の透過流束
とブロワの消費動力との関係を示すグラフである。
尚、第２図の結果を得るにあたっての具体的な条件は以
下の通りである。
下の通りである。
原液:0.9％生理食塩水に乾燥パン酵母を分散させた懸濁
液 パン酵母濃度:10Kg・ｍ−３ 温度:25℃ 透過膜の寸法：外径5.2mm、内径3.8mm、長さ500mmのセ
ラミック膜を200本／モジュール 透過膜の構造：孔径0.5μｍの均質膜又は0.2μｍの非対
称膜 小粒子：平均粒径0.6mmのイオン交換樹脂 小粒子の添加割合:5.0vol％以下 膜間圧差:60kpa 第２図からは透過流束Ｊが0.7［m3・m-2・d-1］未満であ
ると、液単相流とした方が消費動力が小さくなり、透過
流束が2.0［m3・m-2・d-1］を超えると単相流・三相流に
かかわらず、消費動力が大幅に増加することが分かる。
液 パン酵母濃度:10Kg・ｍ−３ 温度:25℃ 透過膜の寸法：外径5.2mm、内径3.8mm、長さ500mmのセ
ラミック膜を200本／モジュール 透過膜の構造：孔径0.5μｍの均質膜又は0.2μｍの非対
称膜 小粒子：平均粒径0.6mmのイオン交換樹脂 小粒子の添加割合:5.0vol％以下 膜間圧差:60kpa 第２図からは透過流束Ｊが0.7［m3・m-2・d-1］未満であ
ると、液単相流とした方が消費動力が小さくなり、透過
流束が2.0［m3・m-2・d-1］を超えると単相流・三相流に
かかわらず、消費動力が大幅に増加することが分かる。
したがって、透過流束は気・液・固三相流とする場合は
0.7〜2.0［m3・m-2・d-1］の範囲とすべきである。
0.7〜2.0［m3・m-2・d-1］の範囲とすべきである。
ところで、本発明にあっては前記したように気・液・固
三相流として自然循環させるのは、専ら気液混合器15か
ら供給されるガスに依存している。そこで、供給ガス量
Qgと透過流束Ｊとの関係を示したのが第３図（Ａ）であ
る。
三相流として自然循環させるのは、専ら気液混合器15か
ら供給されるガスに依存している。そこで、供給ガス量
Qgと透過流束Ｊとの関係を示したのが第３図（Ａ）であ
る。
また、供給ガス量Qgと循環流量Qlとの関係を示したのが
第３図（Ａ）である。
第３図（Ａ）である。
一方、第３図（Ａ）からも明らかなように、小粒子の添
加割合ｘ（vol％）によって気・液・固三相流が気・液
二相流よりも有利になる場合とならない場合があること
が分り、また第３図（Ｂ）からは供給ガス量が0.06［Nm
3・min-1］のときに原液の循環流量はピーク値（最大循
環流量）となり、これ以上供給ガス量を増加させると、
徐々に循環流量は減少することが分る。即ち、添加割合
を5.0［mol％］］とした場合には供給ガス量Qgは0.07
［Nm3・min-1］以下とし、添加割合を2.5［vol％］とし
た場合には供給ガス量Qgは0.1［Nm3・min-1］以下としな
いと有利にならない。つまり小粒子の添加割合が多くな
る程、供給ガス量Qgを少なくしなければならない。
加割合ｘ（vol％）によって気・液・固三相流が気・液
二相流よりも有利になる場合とならない場合があること
が分り、また第３図（Ｂ）からは供給ガス量が0.06［Nm
3・min-1］のときに原液の循環流量はピーク値（最大循
環流量）となり、これ以上供給ガス量を増加させると、
徐々に循環流量は減少することが分る。即ち、添加割合
を5.0［mol％］］とした場合には供給ガス量Qgは0.07
［Nm3・min-1］以下とし、添加割合を2.5［vol％］とし
た場合には供給ガス量Qgは0.1［Nm3・min-1］以下としな
いと有利にならない。つまり小粒子の添加割合が多くな
る程、供給ガス量Qgを少なくしなければならない。
（発明の効果） 以上に説明した如く本発明によれば、原液を気・液・固
三相流として膜モジュールに送り込んで処理する際に、
供給ガス量及び小粒子の添加割合を所定範囲にすること
で、膜モジュールのランニングコストの約半分を占める
と言われる消費動力を液単相流及び気液二相流に比べて
大幅に低減することができる。
三相流として膜モジュールに送り込んで処理する際に、
供給ガス量及び小粒子の添加割合を所定範囲にすること
で、膜モジュールのランニングコストの約半分を占める
と言われる消費動力を液単相流及び気液二相流に比べて
大幅に低減することができる。
第１図は本発明方法を実施する膜処理装置の全体図、第
２図は透過流束と消費電力との関係を示すグラフ、第３
図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ供給ガス量と透過流束及
び循環液流量との関係を示すグラフである。 尚、図面中、１は原液、２は原液タンク２、７はセパレ
ータ、９は小粒子、12は降下管、14は上昇管、15は気液
混合器、19は膜モジュールである。
２図は透過流束と消費電力との関係を示すグラフ、第３
図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ供給ガス量と透過流束及
び循環液流量との関係を示すグラフである。 尚、図面中、１は原液、２は原液タンク２、７はセパレ
ータ、９は小粒子、12は降下管、14は上昇管、15は気液
混合器、19は膜モジュールである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 成 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東 陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (56)参考文献 特開 昭63−104610（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】循環経路の一部を構成する上昇管に透過膜
を備えた膜モジュールを設け、この膜モジュールよりも
下方位置において上昇管中の固体を含む原液に気体を供
給して気体と液体と固体が混合した三相流とし、この気
液固混合三相流を膜モジュールに供給し、クロスフロー
濾過方式によって精製、濃縮或は分離を行うようにした
膜処理方法において、前記原液を三相流として自然循環
させるために供給するガス量は、透過流束が0.7〜2.0
［m3・m-2・d-1］となる範囲で且つ固体を含まない気液二
相流とした場合の透過流束よりも大きい透過流束が得ら
れる範囲でのガス量としたことを特徴とする膜処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046146A JPH0751216B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 膜処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046146A JPH0751216B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 膜処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227122A JPH02227122A (ja) | 1990-09-10 |
| JPH0751216B2 true JPH0751216B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=12738830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1046146A Expired - Fee Related JPH0751216B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 膜処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751216B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07251043A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-10-03 | Toto Ltd | 濾過方法及び濾過装置 |
| JPH0824594A (ja) * | 1994-07-22 | 1996-01-30 | Toto Ltd | 濾過装置の運転方法 |
| NL1018870C2 (nl) * | 2001-09-03 | 2003-03-05 | Waterleiding Mij Overijssel N | Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van afvalwater. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63104610A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-10 | Akua Runesansu Gijutsu Kenkyu Kumiai | 膜処理装置 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1046146A patent/JPH0751216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02227122A (ja) | 1990-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
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