JPH0857269A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】エアスクラビング法によって膜洗浄を効率よく
行うことのできる平型濾過膜セル浸漬式の膜分離装置を
提供する。 【構成】被処理液槽２１内に、内部側を濾過液側とする
縦向きの平型濾過膜セル１，１’を多数箇、多段列で並
設すると共に隣接する上下段の下段の平型濾過膜セル
１，１間に上段の平型濾過膜セル１’を位置させるか、
または、隣接する上下段の平型濾過膜セル１と１’とを
ほぼ９０°の角度で交叉させ、これら平型濾過膜セルの
濾過液側を減圧して膜間差圧を発生させる減圧手段２５
を設け、上記の多段並設平型濾過膜セル群の下方に散気
手段２６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平型濾過膜セルを被処
理液槽内に浸漬し、該平型濾過膜セルの濾過液側の減圧
により膜間差圧を作用させて原液を膜分離する膜分離装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】膜分離を行う場合、膜で原液側と濾過液
側とを隔離し、膜に膜間差圧を作用させることが不可欠
であり、原液側の加圧により膜間差圧を作用させる方式
と濾過液側を減圧して膜間差圧を作用させる方式とがあ
る。後者の方式によれば、被処理液槽に耐圧密閉構造の
ものを使用する必要がなく、そこで、開放型の被処理液
槽内に、平型濾過膜セルを複数箇相互に間隔を隔てて立
設し、平型濾過膜セル内を真空ポンプにより減圧して濾
過に必要な膜間差圧を発生させ、原液供給量を濾過液流
量と平衡させつつ原液を供給して原液を処理する簡易構
成の膜分離装置が提案されている。

【０００３】周知の通り、膜分離装置においては、膜面
への固形分の付着による経時的な濾過流量の低下が避け
られず、特に、高濃度懸濁液の場合、その濾過流量の低
下が顕著であって、相当頻繁な膜洗浄が必要である。

【０００４】従来、中空糸膜モジュ−ルを対象とした膜
洗浄方法として、エアスクラビング法、すなわち、中空
糸膜束の下方より原液中にエアを噴出させ、この噴出エ
アと原液との上昇混合流で膜面付着物を剥離・除去する
方法が知られており、膜面に気液混合流を乱流状態で接
触させること並びに中空糸膜の振動が付着物の剥離を促
す要因となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た平型濾過膜セル浸漬式の膜分離装置にエアスクラビン
グ法を使用しても、平型濾過膜セルの間が一定間隔の縦
流路であるために、上記の気液混合がこの縦流路を上昇
する間に整流化されてしまい、乱流の発生が期待でき
ず、また、平型濾過膜セルの振動も望めないので、膜面
付着物の効果的な剥離・除去は困難である。

【０００６】上記した平型濾過膜セル浸漬式の膜分離装
置の膜洗浄方法として、平型濾過膜セルの濾過側を減圧
する真空ポンプに並列に液送ポンプを接続し、真空ポン
プを停止し液送ポンプを駆動して濾過液を逆送する方法
（特開昭５５−１１０６１号公報）、作業者が被処理液
槽外から平型濾過膜セル間にブラシを挿入する方法等が
公知であるが、前者においては、平型濾過膜セルの膨張
破裂の危険性があり、後者においては、多大な労力と作
業時間が余儀なくされる。

【０００７】本発明の目的は、エアスクラビング法によ
って膜洗浄を効率よく行うことのできる平型濾過膜セル
浸漬式の膜分離装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る膜分離装置
は、図２または図３に示すように被処理液槽内に、内部
側を濾過液側とする縦向きの平型濾過膜セル１，１’を
多数箇、多段列で並設すると共に隣接する上下段の下段
の平型濾過膜セル１，１間に上段の平型濾過膜セル１’
を位置させるか、または、隣接する上下段の平型濾過膜
セル１と１’とをほぼ９０°の角度で交叉させ、これら
平型濾過膜セルの濾過液側を減圧して膜間差圧を発生さ
せる減圧手段２５を設け、上記の多段並設平型濾過膜セ
ル群の下方に散気手段２６を設けたことを特徴とする構
成である。

【０００９】

【作用】散気手段２６のエア噴出孔近傍の気液混合流
は、吹出し流れに近い流れであるために乱流であるが、
この気液混合流が第１段目の平型濾過膜セル１，１間を
上昇して行くに従い整流化されていく。しかしながら、
次ぎの段の平型濾過膜セル１’が第１段目の平型濾過膜
セル１，１間の流路間隙に対し障害物として作用すると
共に次ぎの段の平型濾過膜セル間の流路間隙が第１段目
の平型濾過膜セル間の流路間隙に対し位相的にずれた流
路となるために、上記整流化された流れは次ぎの段の平
型濾過膜セル間に移る際に乱流化される。そして、更に
上昇していくに従い整流化されていく。

【００１０】従って、１段の平型濾過膜セルの高さを、
下端での乱流が上端まで上昇しても完全に整流化される
ことなく、まだ充分に乱流分を有する高さに設定するこ
とにより、全段にわたる上昇流を充分に乱流化でき、こ
の乱流化に伴い平型濾過膜セルの振動もよく発生させ
得、エアスクラビングにより膜面付着物（ケ−ク層やゲ
ル層）の剥離、除去を効率よく行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１の（イ）は本発明において使用する平型濾過膜
セルの平面図である。図１の（ロ）並びに図１の（ハ）
は、図１の（イ）におけるロ−ロ断面図並びにハ−ハ断
面図である。

【００１２】図１の（イ）乃至（ハ）において、１１は
濾過液流路保持部材であり、例えば、ポリエチレン等の
ポリオレフィン系、塩化ビニル等のネット、多孔プラス
チックシ−ト等を使用することができる。１２，１２は
濾過液流路保持部材の両面に添付した半透性平膜であ
り、ポリエステル製またはポリエチレン製不織布上に膜
素材、例えば、ポリスルホン、ポリエ−テルスルホン、
ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン
等の膜層（精密濾過膜層や限外濾過膜層）を形成したも
の、膜層（精密濾過膜層や限外濾過膜層）内にポリエス
テル製またはポリエチレン製織布を埋め込んだもの等を
使用できる。１３，１３は膜セルの上下縁端の封止部で
あり、封止は接着剤又は融着により行うことができる。
１４，１４は膜セルの巾両端に液密に取着した透過液集
水管であり、スリットにセル端部を差し込み、膜と集水
管との間を接着剤（図示されていない）で封止してあ
る。

【００１３】図２は本発明の膜分離装置の実施例を示す
説明図である。図２において、２１は開放型の被処理液
槽（通常、落下防止用の覆蓋を備えている）であり、コ
ンクリ−トの打設により構築することができる。２２は
原液供給配管、２３は原液供給ポンプである。１，…並
びに１’，…は縦向きの平型濾過膜セルを示し、２段列
で並設すると共に下段の平型濾過膜セル１，１間に上段
の平型濾過膜セル１’を位置させてあり、フレ−ム１０
に支持し、これを被処理液槽２１内に設置することがで
きる。２４は平型濾過膜セル１，…並びに１’，…の透
過液集水管に連通した濾過液取り出し配管、２５は減圧
ポンプであり、これらの濾過液取り出し配管２４と減圧
ポンプ２５とにより、平型濾過膜セル群の濾過液側の減
圧で各平型濾過膜セルに膜間差圧を発生させる減圧手段
を構成している。２６，…は平膜型濾過膜セル群１，…
の下方に配設した散気管（平膜型濾過膜セルの長さにほ
ぼ等しい長さの管に所定の間隔で散気孔を穿設してあ
り、平膜型濾過膜セルに平行に配設してある）、２７は
散気管２６，…への給気配管、２８はブロワである。

【００１４】この膜分離装置により原液を処理するに
は、原液供給ポンプ２３の駆動により被処理液槽２１内
に原液を供給し、真空ポンプ２５を駆動し、平型濾過膜
セル１，…並びに１’，…の濾過側を減圧して、濾過に
必要な膜間差圧を発生させ、かかる膜間差圧のもとで濾
過を進め、この濾過流量にほぼ等しい流量で原液を連続
的または間歇的に供給し、被処理液槽２１内の原液水位
をほぼ一定に保持しつつ原液を処理していく。

【００１５】この原液処理と並行して、間歇的または連
続的に、ブロワ２８を駆動し、散気管２６，…からエア
を原液中に放散させ、放散エアと原液との気液混合流を
平型濾過膜セル１，１間並びに１’，１’間に上昇させ
ていく。

【００１６】この場合、散気管２６のエア噴出孔近傍の
気液混合流は、吹出し流れに近い流れであるために乱流
であるが、この気液混合流が下段列の平型濾過膜セル
１，１間を上昇して行くに従い整流化されていく。しか
しながら、完全に整流化する前に上段列に入り、この
際、上段列の平型濾過膜セル１’，…の下端部が上昇流
に対し障害物として作用すると共に上段列の平型濾過膜
セル１’，１’間の流路間隙が下段列の平型濾過膜セル
１，１間の流路間隙に対し位相的にずれた流路となるた
めに、上記整流化された流れは上段列の平型濾過膜セル
間に入る際に乱流化される。平型濾過膜セルの高さは、
下端での乱流が上端まで上昇しても完全に整流化される
ことなく、まだ充分に乱流分を有する高さ（通常、２ｍ
以下）に設定してあり、したがって、全段にわたる上昇
流を充分に乱流化でき、この乱流化に伴い平型濾過膜セ
ルの振動もよく発生させ得、エアスクラビングにより膜
面付着物（ケ−ク層やゲル層）の剥離、除去を効率よく
行うことができる。

【００１７】本発明に係る膜分離装置においては、図３
の（イ）〔側面説明図〕並びに図３の（ロ）〔平面説明
図〕に示すように、縦向きの平型濾過膜セルを多数箇、
２段列１，１，…、１’，１’，…で並設すると共に隣
接する上下段の平型濾過膜セル１’と１とをほぼ９０°
の角度で交叉させることもできる。この場合も、互いに
上下に隣合う下段列の平型濾過膜セル１，１間の流路間
隙に対し、上段列の平型濾過膜セル１’がその並設間隔
ごとに障害物として作用すると共に上段列の平型濾過膜
セル間の流路間隙が下段列の平型濾過膜セル間の流路間
隙に対し位相的にずれた流路となるために、上昇流が下
段列の平型濾過膜セル間から上段列の平型濾過膜セル間
に入る際に乱流化される。この膜分離装置においても、
平型濾過膜セルの高さは、下端での乱流が上端まで上昇
しても完全に整流化されることなく、まだ充分に乱流分
を有する高さに設定してあり、したがって、全段にわた
る上昇流を充分に乱流化でき、この乱流化に伴い平型濾
過膜セルの振動もよく発生させ得、エアスクラビングに
より膜面付着物（ケ−ク層やゲル層）の剥離、除去を効
率よく行うことができる。

【００１８】上記何れの膜分離装置においても、散気管
の吹出しに基づく乱流化は、上下段間通過の際での乱流
化よりも強く、下段列の平型濾過膜セルの高さを上段列
の平型濾過膜セルの高さよりも高くすることができる。
上記何れの膜分離装置においても、平型濾過膜セルの段
数を２段としているが、被処理液槽の深さに応じ２段以
上の多段とすることもでき、この場合、２段目以後の平
型濾過膜セルの高さはほぼ等しくし、１段目の平型濾過
膜セルの高さは２段目以後の平型濾過膜セルの高さより
も高くすることができる。

【００１９】上記何れの膜分離装置においても、フレ−
ム１０をパイプにより構成し、平型濾過膜セルの透過液
集水管の両端をフレ−ム上側部材や中間部材や下側部材
のパイプに接続し、フレ−ムのパイプを透過液通路とし
て使用し、透過液配管をフレ−ムのパイプに接続するこ
とも可能である。

【００２０】上記何れの膜分離装置においても、平型濾
過膜セルの巾両端の一端（他端は、封止される）にのみ
透過液集水管を取着し、平型濾過膜セルの一端のみを透
過液集水管によりフレ−ムに支持することも可能であ
る。

【００２１】上記何れの膜分離装置においても、各段の
平型濾過膜セル群を各フレ−ムで支持し、この各段フレ
−ムの重状態の調整により、隣接する上下段の下段の平
型濾過膜セル間に上段の平型濾過膜セルを位置させ、ま
たは、隣接する上下段の平型濾過膜セルを交叉させるこ
ともできる。上記何れの膜分離装置においても、平型濾
過膜セルの濾過液側の減圧を間歇的に行い、その非減圧
期間（平型濾過膜セルの濾過液側がほぼ大気圧）、すな
わち、膜面付着物（ケ−ク層やゲル層）を膜面に押え付
ける力が作用していない期間だけ、散気管からエアを噴
出させてエアスクラビングを行うこともできる（押え付
け力が作用しているときでのエアスクラビングに較べ、
洗浄効率が高い）。勿論、散気管から常時、エアを噴出
させてエアスクラビングを連続的に行うこともできる。

【００２２】本発明の膜分離装置は、活性汚泥法による
汚水の処理にも使用できる。この汚水処理においては、
散気管２６，…からの噴出空気の曝気下、好気性の浮遊
微生物で汚水中の有機物が吸着・代謝分解され、病原菌
の減少と共に微生物が増殖されていくと同時に、真空ポ
ンプ２５の駆動による、平型濾過膜セル１，…並びに
１’，…の濾過液側の減圧に基づく膜間差圧のもとで汚
水中の水が膜透過されて透過液取出し配管より放流され
ていく。

【００２３】

【発明の効果】本発明の膜分離装置は、上述した通りの
構成であり、エアスクラビング時、平型濾過膜セル間を
上昇する気液混合流が上段の平型濾過膜セルに移る際
に、その気液混合流の乱流化が促されるから、その乱流
と乱流に基づく膜振動により効率的な洗浄を保障でき、
高濾過流束の膜分離装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は本発明において使用される平型
濾過膜セルを示す平面図、図１の（ロ）並びに図１の
（ハ）は、図１の（イ）におけるロ−ロ断面図並びにハ
−ハ断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図３】図３の（イ）は本発明の別実施例の要部を示す
側面説明図、図３の（ロ）は同じく平面説明図である。

【符号の説明】

１ 下段列の平型濾過膜セル １’ 上段列の平型濾過膜セル ２１ 被処理液槽 ２５ 減圧ポンプ ２６ 散気管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理液槽内に、内部側を濾過液側とする
   縦向きの平型濾過膜セルを多数箇、多段列で並設すると
   共に互いに隣合う上下段の下段の平型濾過膜セル間に上
   段の平型濾過膜セルを位置させ、これら平型濾過膜セル
   の濾過液側を減圧して膜間差圧を発生させる減圧手段を
   設け、上記の多段並設平型濾過膜セル群の下方に散気手
   段を設けたことを特徴とする膜分離装置。
2. 【請求項２】被処理液槽内に、内部側を濾過液側とする
   縦向きの平型濾過膜セルを多数箇、多段列で並設すると
   共に隣接する上下段の平型濾過膜セルを交叉させ、これ
   ら平型濾過膜セルの濾過液側を減圧して膜間差圧を発生
   させる減圧手段を設け、上記の多段並設平型濾過膜セル
   群の下方に散気手段を設けたことを特徴とする膜分離装
   置。
3. 【請求項３】隣接する上下段の平型濾過膜セルの交叉角
   をほぼ９０°とした請求項２記載の膜分離装置。