JPH0857270A - 膜濾過装置 - Google Patents

膜濾過装置

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JPH0857270A
JPH0857270A JP20090794A JP20090794A JPH0857270A JP H0857270 A JPH0857270 A JP H0857270A JP 20090794 A JP20090794 A JP 20090794A JP 20090794 A JP20090794 A JP 20090794A JP H0857270 A JPH0857270 A JP H0857270A
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JP
Japan
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membrane
cylinder
rotary shaft
filtration
membrane cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP20090794A
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English (en)
Inventor
Katsu Iijima
克 飯島
Kazuhiko Sonomoto
和彦 園元
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 精密膜濾過装置、限外膜濾過装置において、
目詰まり防止のため乱流促進板を設置し膜面に剪断乱流
を発生させたり、または、クロスフローの流れ方向で原
液の流速を高く取り、目詰まり防止を行っているが、乱
流促進板や高速となる流速のため、原液流路内での圧力
損失が高くなり濾過に要する動力が大きくなる問題点が
あるため、互いに近接する回転軸と膜円筒の隙間に発生
するテーラー渦の剪断応力により膜表面に生じるスケー
ルが低い濾過動力で取り除くことが可能となり、安定し
た濾過性能を長時間維持できる膜濾過装置を提供でき
る。 【構成】 濾液の取出口を有する外筒と、前記外筒に内
挿する原液の供給口を有する膜円筒と、前記膜円筒内に
内挿する回転自在の回転軸を有する濾過膜ユニットと、
前記回転軸の一端に回転を付与する駆動手段を設けたこ
とを特徴とする膜濾過装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、下水、工場排水等の分
離処理、薬品や食品工業等における溶液の分離または濃
縮処理などを行うための膜濾過装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の膜濾過装置では、長時間使用す
ると精密濾過膜や限外濾過膜等の分離膜の表面にケーキ
層やゲル層が形成され、透過流速が低下する。そこで膜
の汚染防止をはかるために、種々の手法で膜表面上に乱
流を誘起することが行われている。例えば、原液流路に
乱流促進板を設置し膜面に剪断乱流を発生させること
や、膜の表面にネット状物質を装着したものを用いるこ
とにより膜表面に乱流を誘起させることや、あるいは下
水などの汚水を処理するための水処理装置として、密閉
容器内に原液を濾過可能な膜エレメントを有してこの原
液中に浸漬される回転可能な膜モジュールを設けること
などが提案されている。
【0003】一般に、膜分離法で液体を処理する場合、
膜表面の濃度分極層を薄くすることが重要であり、その
ために乱流誘起体は膜表面にできるだけ密接しており且
つ緻密に形成されていることが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した乱流
を誘起する方法はそれぞれ効果はあるものの以下に示す
ような欠点がある。精密膜濾過装置、限外膜濾過装置に
おいて、目詰まり防止のため原液流路に乱流促進板を設
置し膜面に剪断乱流を発生させたり、または、原液流路
を流れる原液の流速を高く取り、流れの方向をクロスフ
ローとすることにより、目詰まり防止を行っているが、
乱流促進板や高速となる流速のため、原液流路内での圧
力損失が高くなり濾過に要する動力が大きくなる問題点
がある。さらに原液を高流速高流量で流す方法は設備コ
ストが上がり、良い方法ではない。したがって、本発明
の目的は、上述する従来の問題点を解決し、濾過動力の
小さい、安定した濾過性能を長時間維持できる膜濾過装
置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、濾液の取出口を有する外筒と、
前記外筒に内挿する原液の供給口を有する膜円筒と、前
記膜円筒内に内挿する回転自在の回転軸を有する濾過膜
ユニットと、前記回転軸の一端に回転を付与する駆動手
段を設けた、という技術的手段を採用した。また、本発
明においては、膜濾過装置は、一端にギアを有する出力
軸を備えた駆動手段と、前記出力軸の円周上にギヤを有
する回転軸を介して連結する複数個の濾過膜ユニットを
配設する、という技術的手段を採用してもよい。
【0006】
【作用】上記のような構成によれば、原液中に浸漬され
た回転軸を回転させることでテーラー渦を発生させ、膜
円筒の表面に流速を与え、この渦流の剪断応力により膜
表面に生じるスケールが取り除かれる。このため水処理
装置を長時間運転してもスケールの発生が少なく、逆洗
が必要になるまでの時間が大幅に延長される。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1に本発明の一実施例に係わる膜濾過装置の概
略断面図を示し、図2に本発明に係わる円環部のテーラ
ー渦生成模式図を示す。図3に他の実施例を示し、図1
と同一部分は同一の参照符号で示す。図1に示す通り、
濾液の取出口1を有する外筒2内に原液の供給口3を有
する膜円筒4を内挿する。このとき、原液の供給口3は
外筒2を貫通し、外部へ取り出し、膜円筒4はシール部
材のパッキン5を介してボルト6aとナット6bを含む
締結部材6にて外筒2とベース板7の間に挟持される。
次いで膜円筒4内に回転自在の回転軸8を内挿して濾過
膜ユニット9を組み立てる。続いて回転軸8の一端に回
転数を可変可能な減速機能を有する駆動手段10を接続
して膜濾過装置11を構成する。
【0008】膜円筒4に設ける濾過膜としては、樹脂、
セラミック、金属等で形成した選択性透過膜を用いるこ
とができる。これらのうちでは、畳織りまたはむしろ織
りの金網を圧下して得られる基板上に金属粉末粒子を塗
布、焼結して得られる相対的に微細な空孔径を有する粉
末層からなる金属フィルタを使用することが望ましい
(本出願人の出願に依る特願平6−72337号参
照)。金属フィルタの具体的な構造としては、金網(例
えばステンレス鋼製の金網)の孔径が5〜20μmの基
板上に粉末層(例えばステンレス製或いはCu製の粉末
層)の孔径が0.05〜5.0μmの多孔質層を形成
し、汚水を始めとして各種油類などの微粒子領域の精密
膜濾過が行える。但しコロイド高分子領域の限外膜濾過
を行う場合には、高分子材料の限外濾過膜を選択できる
ことは言うまでもない。
【0009】以上の構成により、原液の供給口3から
0.5kg/cm2以下の圧力で原液を供給し、且つ駆動手段
10の駆動力にて濾過膜ユニット9内の回転軸8を回転
させ、回転軸8と膜円筒4の間にテイラー渦を発生さ
せ、このテーラー渦により膜の目詰まりを防止しながら
濾過を行うことにより、濾過動力の低減と目詰まり防止
による濾過継続時間を長くさせることが可能となる。
【0010】ところで、同軸二重円筒の間に流体を入
れ、内外の円筒を異なる角速度ω1、ω2で回転すると
き、ω1、ω2が小さい間は流体は軸を中心とする円軌道
を描いて流れ、軸方向の流れは生じない。ω1、ω2があ
る臨界値を越えると、軸方向に周期的に変化する流れが
現れ、流体の領域はドーナツを積み重ねた形に分かれ
る。これをテイラー渦という。この現象は、層流の安定
性の理論の最初の成功例で無次元数がテイラー数Tであ
る。Tが臨界値Taを越えてある程度大きくなるとテイ
ラー渦は不安定になり、層流状態から乱流状態に移る。
粘性流体の回転運動を論ずる場合、その特徴的長さを
L、回転の角速度をω、動粘性率をνとするとき、これ
からつくれるテイラー数は一般に数1で表される。
【0011】
【数1】T=ω24/ν2 例えば、図2のテーラー渦生成模式図(但し、図2
(a)は軸方向流れなしの場合、図2(b)は軸方向流
れありの場合を示す)に示す通り、半径R1、R2の同軸
二重円筒があり、内筒がωで回転するとき、その間にあ
る粘性流に対して数2のように定義できる。
【0012】
【数2】 テーラー渦が安定的に発生するためには、層流状態と乱
流状態との中間の遷移領域になるように、臨界値Taが
数3の範囲になければならない。
【0013】
【数3】40<Ta<4000 したがって、この範囲内にTaが収まるように膜濾過装
置の各々の寸法を定める必要がある。
【0014】図3(a)は本発明の他の実施例に係る膜
濾過装置の平面図を示し、図3(b)は図3(a)のA
−A線断面図を示す。膜濾過装置11は、一端にギヤ1
2を有する出力軸13を具設する駆動手段10と、前記
出力軸の円周上にギヤ14を有する回転軸8を介して連
結する4個の濾過膜ユニット9を配設している。尚、濾
過膜ユニットの個数は図示した4個に限らず複数個であ
ればよい。また、各濾過膜ユニットと駆動装置を連結す
る方法として、ギヤ12およびギヤ14を使用せず、回
転軸8および出力軸13の各々の一端にプーリを嵌着
し、プーリ間をベルトで連結して駆動力を伝達する方法
を採用してもよい(図示せず)。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、濾液の取出口を有する
外筒に原液の供給口を有する膜円筒を内挿し、膜円筒内
に回転自在の回転軸を近接して配設して、回転軸の一端
に回転を付与する駆動手段をする濾過膜装置の構成にし
たことにより、互いに近接する回転軸と膜円筒の隙間に
テーラー渦が発生し、この渦流の剪断応力により膜表面
に生じるスケールが低い濾過動力で取り除かれる。さら
に、原液の汚濁度に応じ回転数を変化させることで濾過
性能を安定化でき、且つ濾過継続時間を長くすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における膜濾過装置の概略断面
図である。
【図2】テーラー渦の生成を示す軸方向流れなしの場合
の模式図(a)、および軸方向流れありの場合の模式図
(b)である。
【図3】本発明の他の実施例における膜濾過装置の正面
図(a)、およびA−A線断面図(b)である。
【符号の説明】
1…濾液の取出口、2…外筒、3…原液の供給口、4…
膜円筒、5…パッキン 6…締結部材、7…ベース板、8…回転軸、9…濾過膜
ユニット、10…駆動手段、11…濾過膜装置、12…
ギヤ、13…出力軸、14…ギヤ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 濾液の取出口を有する外筒と、前記外筒
    に内挿する原液の供給口を有する膜円筒と、前記膜円筒
    内に内挿する回転自在の回転軸を有する濾過膜ユニット
    と、前記回転軸の一端に回転を付与する駆動手段を設け
    たことを特徴とする膜濾過装置。
  2. 【請求項2】 一端にギアを有する出力軸を備えた駆動
    手段と、前記出力軸の円周上にギヤを有する回転軸を介
    して連結する複数個の濾過膜ユニットを配設することを
    特徴とする請求項1記載の膜濾過装置。
JP20090794A 1994-08-25 1994-08-25 膜濾過装置 Pending JPH0857270A (ja)

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JP20090794A JPH0857270A (ja) 1994-08-25 1994-08-25 膜濾過装置

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JP20090794A JPH0857270A (ja) 1994-08-25 1994-08-25 膜濾過装置

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JPH0857270A true JPH0857270A (ja) 1996-03-05

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ID=16432255

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JP20090794A Pending JPH0857270A (ja) 1994-08-25 1994-08-25 膜濾過装置

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Cited By (5)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040305

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02