JPH0824598A - 内圧型管状膜モジュールによる膜分離装置 - Google Patents

内圧型管状膜モジュールによる膜分離装置

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JPH0824598A
JPH0824598A JP18195094A JP18195094A JPH0824598A JP H0824598 A JPH0824598 A JP H0824598A JP 18195094 A JP18195094 A JP 18195094A JP 18195094 A JP18195094 A JP 18195094A JP H0824598 A JPH0824598 A JP H0824598A
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Shigeki Sawada
繁樹 沢田
Osamu Takeuchi
修 竹内
Kazuo Imai
和夫 今井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアコンプレッサを使用せず、管状膜(中空
糸膜や、チューブラ膜)の中空部の内面に付着したケー
クやゲル層を空気と液の界面に生じる剪断力で効果的に
剥離する。 【構成】 垂直に配置された管状膜6の中空部を含み、
供給される原水が該膜に沿って流れる1次室1と、原水
が管状膜の中空部を流れる際に膜を透過した透過水が流
入する2次室2とを備え、2次室に逆洗水の注入管13
を接続し、1次室の上部に逆洗排水の排水管11を接続
した内圧型管状膜モジュールによる膜分離装置におい
て、前記1次室の下部に1次室内の滞流水を自重で排水
する水抜き管20を設けると共に、1次室の上部には、
上記水抜き管から滞流水を排水する際に1次室1の内部
に空気を吸入する吸気管21を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、浄水、下水処理水等
の除濁、除菌や、医薬、食品等の用水の無菌化や、上下
水、産業廃水の固液分離、溶存物の分離に使用される内
圧型管状膜モジュールによる膜分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】中空糸膜や、それより太いチューブラ膜
を使用した内圧型管状膜モジュールによる膜分離装置は
単位モジュール当りの有効膜面積が大きいため、効率が
良く、用水処理や、食品、医薬のプロセス処理に多用さ
れている。特に近年は河川水の表流水中のコロイド物質
の除去、上水やRO供給水を生産する用途にも用いられ
ている。この膜分離装置は、図3に示すように複数の管
状膜モジュールNo.1,No.2,No.nの各上端
を上部ヘッダー3、下端を下部ヘッダー4に並列に接続
して構成されている。各管状膜モジュールは筒形シェル
5と、筒形シェル内の上部仕切板と下部仕切板とに上端
と下端を連結した垂直な配置の多数本の管状膜(図では
便宜上、その1本のみを示した)6とからなり、管状膜
の中空部は上部仕切板上の上室7、及び下部仕切板の下
の下室8と連通する。管状膜の中空部と、前記上室7、
及び下室8は供給される原水が流れる1次室1を構成
し、筒形シェル内の上部仕切板と下部仕切板との間は、
原水が管状膜の中空部を流れる際に膜を透過した透過水
が流入する2次室2を構成する。
【0003】そして、上室7は上部ヘッダー3に、下室
8は下部ヘッダー4に連通し、上部ヘッダーの一端の開
閉弁V1 と、下部ヘッダーの一端の開閉弁V2 を循環ポ
ンプP2 を有する循環管9で接続し、この循環管9に給
水ポンプP1 を有する原水の供給管10を接続してあ
る。又、上部ヘッダーの他端には、開閉弁V4 を介して
逆洗水の排水管11を接続し、2次室2には開閉弁V3
を有する透過水の取出管12と、開閉弁V5 、及び逆洗
水の注入ポンプP3 を有する逆洗水の注入管13とを接
続してある。
【0004】原水を膜分離するには、濾過工程として開
閉弁V1 ,V2 ,V3 のみ開にし、給水ポンプP1 循環
ポンプP2 を運転し、原水を1次室1に下向流、又は上
向流で通水しながら循環管9により循環させる。これに
より原水が1次室中の管状膜の中空部を流れる際に膜を
透過した透過水は2次室2に流入し、取出管12で貯槽
等に貯溜される。こうして膜分離を行うと、管状膜の中
空部の内面にはケークやゲル層が付着し、膜分離の効率
を損ねるため、付着したケークやゲル層を、定期的に、
又は随時剥離することが必要である。剥離を行うには濾
過工程を中止し、開閉弁V4 ,V5 のみを開にし、逆洗
ポンプP3 を運転し、透過水を洗浄水として注入管13
で2次室2に加圧供給する。すると洗浄水は管状膜を外
から内に逆に透過することにより中空部の内面に付着し
たケークやゲル層を剥離し、中空部から逆洗水の排水管
11を経て排水する。
【0005】この逆洗工程を行い、排水管11から排水
される洗浄水にケークやゲルが認められなくなったら、
逆洗工程を止め、図3に示すように下部ヘッダーの分岐
部に分岐管14で接続した給気管15の開閉弁V6 と、
前記開閉弁V4 を開くと共に、給気管への圧縮空気源で
あるエアコンプレッサ16を運転し、管状膜の中空部の
内面を気泡によって擦洗するスクラビングを行う。その
後、開閉弁V2 ,V4のみ開にし、給水ポンプP1 を運
転し、原水を1次室に上向流で通し、1次室内に残って
いる空気を排水管11から排出する。それから開閉弁V
1 ,V2 ,V3のみ開にし、給水ポンプP1 、循環ポン
プP2 を運転して濾過工程を再開し、以後これを繰返
す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
膜分離装置では洗浄水による逆洗工程の次にスクラビン
グを行うため、エアコンプレッサーを必要とし、しかも
複数の管状膜モジュールに必要量の空気を一度に送入す
るため大容量のエアコンプレッサが必要である。更に、
個々の管状膜モジュールに空気を均等に供給するために
個別の流量調節機構を設けるなど複雑な装備も必要であ
る。つまり、個別の流量調節機構を設けないで複数の管
状膜モジュールに空気を供給すると、モジュール間で送
気量のバラツキが生じ、或るモジュールではスクラビン
グが充分に行われたのに別のモジュールではスクラビン
グが不足し、モジュールに全体としての濾過性能が損な
われるからである。このため、エアコンプレッサーを用
いず、しかも均等な量の空気で洗浄を行うことが要望さ
れている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記要望に
答えるため開発されたもので、垂直に配置された管状膜
の中空部を含み、供給される原水が該膜に沿って流れる
1次室と、原水が管状膜の中空部を流れる際に膜を透過
した透過水が流入する2次室とを備え、2次室に逆洗水
の注入管を接続し、1次室の上部に逆洗排水の排水管を
接続した内圧型管状膜モジュールによる膜分離装置にお
いて、前記1次室の下部に1次室内の滞流水を自重で排
水する水抜き管を設けると共に、1次室の上部には、上
記水抜き管から滞流水を排水する際に1次室の内部に空
気を吸入する吸気管を設けたことを特徴とする。尚、逆
洗排水の排水管が吸気管を兼用することが好ましい。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例であって、図3の従
来例と相違する主な点は、下部ヘッダーの他端に開閉弁
V7 を介して水抜き管20を接続し、上部ヘッダーに開
閉弁V4 で接続した逆洗水の排水管11を給気管21と
兼用にするか、又は上部ヘッダーに逆止弁又は自動弁V
8 を介して吸気管21を立ち上げ、前記開閉弁V7を開
にすると連動して逆止弁又は自動弁V8 も開になるよう
にする。尚、図3と同じ構成要素には同じ符号を付して
ある。
【0009】排水管11を吸気管21と兼用するには排
水管11の末端を受槽の上方で大気に開放させ、排出さ
れる洗浄排水を受槽に入れることゝ、空気が容易に導入
できるようにする。
【0010】排水管11の末端が水封される構造を余儀
なくされる場合は、水抜き管の開閉弁V7 と連動して開
閉する逆止弁、又は自動弁を介して上部ヘッダーに吸気
管21を立ち上げる。
【0011】濾過工程は、前述したように開閉弁V1 ,
V2 ,V3 のみ開にし、給水ポンプP1 循環ポンプP2
を運転し、原水を1次室1に下向流、又は上向流で通水
しながら循環管9により循環させる。これにより原水が
1次室中の管状膜の中空部を流れる際に膜を透過した透
過水は2次室2に流入し、取出管12で貯槽等に貯溜さ
れる。こうして膜分離を行うと、管状膜の中空部の内面
にはケークやゲル層が付着し、膜分離の効率を損ねるた
め、付着したケークやゲル層を、定期的に、又は随時剥
離する。剥離を行うには濾過工程を中止し、逆洗工程と
して開閉弁V4,V5 のみを開にし、逆洗ポンプP3 を
運転し、透過水を洗浄水として注入管13で2次室2に
加圧供給する。すると洗浄水は管状膜を外から内に逆に
透過することにより中空部の内面に付着したケークやゲ
ル層を剥離し、中空部から逆洗水の排水管11を経て排
水する。
【0012】この逆洗工程を行い、排水管11から排水
される洗浄水にケークやゲルが認められなくなったら、
逆洗工程を止め、開閉弁V4 ,V7 を開にし、本発明独
自の水抜き工程を行う。これにより排水管11が吸気管
を兼用しているときは、排水管、上部ヘッダー、各管状
膜モジュールの1次室内の滞流水は重力で下部ヘッダー
4、開閉弁V7 を経て水抜き管20で排水される。この
排水に伴い排水管内には外気が吸い込まれ、図2に示す
ように1次室中の管状膜の中空部を気液の界面22が下
に移動する際、その剪断力で中空部の内面に強力に付着
するケークやゲル層を剥離する。
【0013】又、上部ヘッダーに逆止弁又は自動弁V8
を介して吸気管を立ち上げたときは、水抜き管の開閉弁
V7 を開にすると逆止弁又は自動弁も連動して開になる
ため、開閉弁V4 が閉じていても、上部ヘッダー、各管
状膜モジュールの1次室内の滞溜水を重力で水抜き管2
0から排水でき、排水に伴い開の逆止弁又は自動弁から
上部ヘッダー内に外気が吸込まれ、同様に1次室中の管
状膜の中空部を気液の界面22が下に移動する際、その
剪断力で中空部の内面に強力に付着するケークやゲル層
を剥離することができる。
【0014】水抜き工程が終了したら開閉弁V2 ,V4
のみ開にし、給水ポンプP1 を運転し、原水による空気
抜き工程を行う。原水は開閉弁V2 から下部ヘッダーに
流入し、空気を排水管11から外に押し出す。このとき
も原水と空気の界面23が各管状膜モジュールの管状膜
の中空部を上に移動する際、その剪断力で中空部の内面
に強力に付着するケークやゲル層を剥離する。尚、上部
ヘッダーに逆止弁や自動弁を介して吸気管を立ち上げた
場合は、空気抜き工程の際、水抜き管の開閉弁V7 の閉
により逆止弁や自動弁も開になっているので空気は水封
された排水管の末端から水中に排気される。
【0015】図1の実施例は濾過工程の際に原水を循環
ポンプP2 で循環させるクロスフロー型であるが、これ
に限定されず原水を循環させないデッドエンド型に実施
しても同効である。又、図1の実施例は複数の管状膜モ
ジュールを上下のヘッダー3,4に並列に接続してある
が、1つの管状膜モジュールの上室7と、下室8にヘッ
ダー3,4に代えてT形管を連結し、開閉弁V1 ,V4
を上部のT形管の両端に、開閉弁V2 ,V7 を下部のT
形管の両端に接続して実施することもできる。
【0016】
【発明の効果】以上で明らかなように、本発明によれば
エアコンプレッサを使用せず、水抜き工程と、空気抜き
工程を行うことにより複数の管状膜モジュールの管状膜
の中空部で空気と水の界面を上下に移動させ、その界面
に生じる剪断力を利用し、低エネルギーで水逆洗工程で
は剥離できなかった中空部内面の膜面に付着したケーク
やゲル層を確実に剥離でき、洗浄効率は非常に大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による膜分離装置の一実施例の系統図で
ある。
【図2】管状膜の中空部を気液の界面が上下に移動する
状態を示す拡大断面図である。
【図3】従来の膜分離装置の系統図である。
【符号の説明】
No.1 内圧型管状膜モジュール No.2 内圧型管状膜モジュール No.n 内圧型管状膜モジュール 1 内圧型管状膜モジュールの1次室 2 内圧型管状膜モジュールの2次室 3 上部ヘッダー 4 下部ヘッダー 5 筒形シェル 6 中空糸膜や、チューブラ膜の管状膜 7 筒形シェルの上室 8 筒形シェルの下室 9 循環管 10 原水供給管 11 逆洗水の排水管 12 透過水の取出管 13 逆洗水の注入管 20 水抜き管 21 吸気管 22 気液の界面 V1 開閉弁 V2 開閉弁 V3 開閉弁 V4 開閉弁 V5 開閉弁 V6 開閉弁 V7 開閉弁 V8 逆止弁又は自動弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直に配置された管状膜の中空部を含
    み、供給される原水が該膜に沿って流れる1次室と、原
    水が管状膜の中空部を流れる際に膜を透過した透過水が
    流入する2次室とを備え、2次室に逆洗水の注入管を接
    続し、1次室の上部に逆洗排水の排水管を接続した内圧
    型管状膜モジュールによる膜分離装置において、前記1
    次室の下部に1次室内の滞流水を自重で排水する水抜き
    管を設けると共に、1次室の上部には、上記水抜き管か
    ら滞流水を排水する際に1次室の内部に空気を吸入する
    吸気管を設けたことを特徴とする内圧型管状膜モジュー
    ルによる膜分離装置。
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