JPH11169672A

JPH11169672A - 水頭差ろ過装置

Info

Publication number: JPH11169672A
Application number: JP33969497A
Authority: JP
Inventors: Tamiyuki Eguchi; 民行江口
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】被ろ過液の液面よりもろ過液の出口が低い場
合だけでなく、高い場合でも実質的に水頭差でろ過で
き、電力消費量が軽減されるだけでなく、水頭差が０に
なると自然にろ過は停止し、空引きやろ過圧の過度の上
昇を上記の制御装置を付けなくとも未然に防ぐことがで
き、よって装置全体も簡略なものにできる水頭差ろ過装
置を提供する。【解決手段】膜モジュール１を被ろ過液の中に浸漬し
て水頭差でろ過する浸漬型膜分離装置において、被ろ過
液の液面７よりも低い位置にろ過液の入口を有し、かつ
大気圧との連絡通路６を有する貯槽２を設置し、該貯槽
のろ過液を適宜排出する手段（吸引ポンプ８）を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜モジュールを被
ろ過液の中に浸漬して水頭差でろ過する浸漬型膜分離装
置において、特に、被ろ過液の液面が地面よりも低い場
合であっても、水頭差で効率的にろ過できる水頭差ろ過
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被ろ過液の液面が地面よりも高い位置に
あり、この被ろ過液の中に膜モジュールを浸漬したとき
に、ろ過液の出口を被ろ過液の液面よりも低い位置に設
置することができる場合には、水頭差でろ過することが
可能であることは既に知られている（例えば、第３１回
日本水環境学会年会、１−Ｄ−１０―１、１９９７）。
一方、ろ過液の出口の位置が被ろ過液の液面よりも低く
できない場合には、吸引ポンプを用いた吸引ろ過方式が
使用されてきた。

【０００３】しかしながら、低圧でろ過しても吸引ポン
プは自給式でなければならない場合が通常であるが、圧
力に見合うほど電力消費量は小さくならず、また、被ろ
過液の液面が膜モジュールよりも低くなって、いわゆる
空引きが生じないように液面センサーを付けてポンプを
停止させる等の制御機構も必要である。更に、ポンプの
最大吸引圧力までろ過圧が上昇するとろ過性能を回復さ
せることが極めて困難になることは当業者が多々経験す
ることであり、圧力センサーを付けて、ろ過性能が回復
できる上限圧力を超えないように制御する必要もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、水頭差でろ過
ができない場合でも実質的に水頭差でろ過することがで
きれば電力消費量が軽減されるだけでなく、水頭差が０
になると自然にろ過は停止するので、空引きやろ過圧の
過度の上昇を上記の制御装置を付けなくとも未然に防ぐ
ことができ、もって装置全体も簡略になることが予想さ
れる。

【０００５】本発明者は、被ろ過液の液面よりもろ過液
の出口が低い場合だけでなく、高い場合でも実質的に水
頭差でろ過できるろ過装置を鋭意工夫した結果、本発明
の水頭差ろ過装置に至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、前述の課題解決の
ためになされた本発明は、「膜モジュールを被ろ過液の
中に浸漬して水頭差でろ過する浸漬型膜分離装置におい
て、被ろ過液の液面よりも低い位置にろ過液の入口を有
し、かつ大気圧との連絡通路を有する貯槽を設置し、該
貯槽のろ過液を適宜排出する手段を有する水頭差ろ過装
置」である。

【０００７】本発明の水頭差ろ過装置を使用すれば、被
ろ過液の液面がろ過液の最終出口よりも低い場合でも、
例えば、被ろ過液の液面よりも低い位置にろ過液の入口
を有する貯槽を膜モジュールと共に被ろ過液中に浸漬
し、ろ過液の貯槽が満杯になる前に適宜ろ過液を排出す
れば、排出のために自給式の吸引ポンプを使用するとし
ても、少なくとも液面センサーなどを用いなくとも前記
の空引きや過度のろ過圧の上昇は防止できるので安心し
て運転することができるだけでなく、装置全体も簡略に
なる。

【０００８】また、膜モジュールの膜面をばっ気しなが
らろ過する場合には、吸引ポンプを使用することなく、
ばっ気用の送風機の圧力を利用して貯槽のろ過液を排出
したり、その一部を膜の逆洗に使用することが可能にな
るので、更に本発明の装置が従来の装置に比べて簡略に
なる。

【０００９】ここで、被ろ過液の液面は、その槽から溢
れ出ないように、また槽が空にならないように、ろ過装
置によらず、制御されるのが通常であり、本発明の水頭
差ろ過装置ではろ過圧が水頭差を超えることはないので
上限圧力の制御は不要で、自ずから空引きや過度のろ過
圧の上昇は防止される。

【００１０】

【発明の実施の形態】（水頭差ろ過装置の説明）図１、
図２及び図３は、本発明の水頭差ろ過装置の説明図であ
り、それぞれ第１実施形態、第２実施形態、第３実施形
態の水頭差ろ過装置と称する。図４は、第１実施形態の
水頭差ろ過装置を被ろ過液の液面に浮かべた使用例（第
４実施形態）を示し、図５は本発明の水頭差ろ過装置の
第５実施形態を示している。

【００１１】図１は、本発明の水頭差ろ過装置の基本型
であり、この第１実施形態に係る水頭差ろ過装置は、膜
モジュール１及びろ過液の貯槽２とも被ろ過液の入った
槽３内に浸漬し、膜モジュール１が被ろ過液の液面７よ
りも低い位置に設置され、ろ過液ライン４は、ろ過液の
貯槽２に液面７よりも低い位置で接続されているもので
ある。即ち、前記ろ過液ライン４は、貯槽２におけるろ
過液の入口となり、このろ過液ライン４が液面７よりも
低いということは、貯槽２のろ過液の入口が被ろ過液の
液面７よりも低いことを意味している。そして、水頭差
によって膜モジュール１でろ過されたろ過液は、ろ過液
ライン４を通って大気開放された前記貯槽２に送られ、
該貯槽２のろ過液は、該貯槽２が満杯になる前に、吸引
ポンプ８により、排出ライン５から排出される。ここ
で、前記貯槽２から液面７の上に突き出た大気圧との連
絡ライン６はその先端が大気に開放され、前記被ろ過液
の液面７とろ過液ライン４との間に水頭差を作り、水頭
差でろ過できるようにしている。従って、図示した実施
形態の場合には、液面７の高さがろ過液ライン４以下に
なると、自然にろ過は停止し、吸引ポンプ８が働いても
膜モジュール１の空引きや過度のろ過圧の上昇は生じな
いのである。

【００１２】図２に示した第２実施形態の水頭差ろ過装
置は、図１の水頭差ろ過装置に、ばっ気のための設備が
加わった構造であり、送風機９から空気を散気装置１３
に送り、ばっ気しながら膜モジュール１の膜表面を気泡
で揺動させることができる。送風機９は、被ろ過液のろ
過特性に応じて、例えば、被ろ過液が活性汚泥液のよう
に多量のろ別物質を含む場合には連続的に運転し、河川
水のようにろ別物質が比較的少ない場合には間欠的に運
転することもできる。

【００１３】膜モジュール１のろ過液出口は、図１の装
置と同様に、被ろ過液の液面７よりも低い位置で、逆止
弁１４を有するろ過液ライン４でろ過液の貯槽２に接続
されている。尚、逆止弁１４は必ずしも必要ではない。
また、送風機９の出口には、分岐ラインが３本接続さ
れ、一の分岐ラインに流量調整弁１０を有し、二の分岐
ラインに弁１１を有し、それらのラインは合流して前記
散気装置１３に接続され、三の分岐ラインには弁１２を
有し、前記貯槽２に接続されている。

【００１４】連続してばっ気する場合、水頭差によるろ
過が行われているときには、弁１１が開き、弁１２が閉
じた状態になり、排出ライン５の出口は大気に開放され
ている。貯槽２がろ過液で満杯になる前に、弁１１が閉
じ、弁１２が開かれると、散気装置１３に送られる空気
の流量が流量調整弁１０で制限されるために、送風機９
の出口圧力が上昇し、弁１２から高い圧力の空気が貯槽
２に送られ、その中の空気は、逆止弁１４のために膜モ
ジュール１へ流れることなく、貯槽２内のろ過液を加圧
して排出ライン５から排出する。

【００１５】ここで、逆止弁１４を敢えて設けず、ろ過
液ライン４と膜モジュール１の中のろ過液の一部を逆流
させて膜を逆洗することも可能である。

【００１６】ばっ気が間欠的に行われる場合も同様な弁
操作によって、水頭差によるろ過とろ過液の排出をする
ことは可能であるが、送風機９と貯槽２を接続せず、ば
っ気ラインは独立にして、図１のように弁１２をはずし
て大気開放ラインとし、ろ過液の排出ライン５に前記同
様に吸引ポンプ８を接続して、ろ過液を排出することも
できる。

【００１７】この第２実施形態の水頭差ろ過装置も図１
の第１実施形態の水頭差ろ過装置と同様に、被ろ過液の
液面７がろ過液ライン４よりも低くなると水頭差がなく
なり、自然にろ過が停止する。

【００１８】図３に示した第３実施形態の水頭差ろ過装
置は、図２の水頭差ろ過装置に、更に排出ライン５に弁
１５を加えるとともに、膜モジュール１の逆洗ライン１
６が加わったものであり、被ろ過液が目詰まりし易い成
分を多量に含み、連続ばっ気と頻繁な逆洗が必要な場合
に特に有効に使用できるろ過装置を示す。

【００１９】前記逆洗ライン１６は、ろ過液が貯槽２の
底から入らないように逆止弁１７を経て、逆止弁１４の
手前でろ過液ライン４に接続されている。しかし、逆止
弁１４と逆洗ライン１６は必ずしも必要ではない。

【００２０】水頭差によるろ過が行われているときに
は、弁１１と１５が開き、弁１２が閉じている。弁１５
の出口は大気に開放されている。適当時間ろ過したの
ち、弁１１と弁１５が閉じ、弁１２が開かれる。弁１５
が閉じている間は弁１２から圧力が上昇した空気が貯槽
２に送られるために、この空気は逆止弁１４によって膜
モジュール１に入ることなく、貯槽２の中のろ過液を逆
洗ライン１６から膜モジュール１に逆流させ、膜を逆洗
する。弁１５が開くと貯槽内のろ過液は抵抗の少ないろ
過液の排出ライン５から排出される。従って、弁１５を
閉じている時間によって逆洗液量を適切に制御すること
ができる。

【００２１】他の逆洗方法として、逆止弁１７を含む逆
洗ライン１６を設けず、逆止弁１４も取り去ることによ
り、膜モジュール１の中とろ過液ライン４の中のろ過液
のみを逆流させることができる。このようにすれば逆洗
液量はろ過液ライン４の容量によって調整される。

【００２２】以上の操作を繰り返すことによって連続的
にろ過、逆洗及びろ過液の排出が行われる。この第３実
施形態の水頭差ろ過装置も図１の水頭差ろ過装置と同様
に、被ろ過液の液面７がろ過液ライン４よりも低くなる
と水頭差がなくなり、自然にろ過が停止する。

【００２３】図４に示した第４実施形態の水頭差ろ過装
置は、フロート１９に乗せた架台１８に図１の水頭差ろ
過装置を吊り下げたものであり、被ろ過液が、図１、２
及び３のように安定な底を持つ槽３ではなく、底に凹凸
があったり、水深が大きい容器に入っており、膜モジュ
ール１等をその底に設置することが困難な場合に有効で
ある。勿論、図１の水頭差ろ過装置の代わりに図２ある
いは図３の水頭差ろ過装置を架台１に設置しても良い。

【００２４】ろ過液の貯槽２の容量は、ろ過モードに応
じて適切に決めるべきである。例えば、ろ別物質を多量
に含むろ過速度の小さい被ろ過液を扱う場合で、図３の
水頭差ろ過装置を使用して、短い周期で定期的な逆洗を
行うような場合には、ほぼ１周期のろ過量程度の容量で
良いし、ろ過速度が大きく、図１の水頭差ろ過装置を用
いて吸引ポンプ８でろ過液を排出する場合には、更に小
さくても良い。

【００２５】図５に示した第５実施形態の水頭差ろ過装
置は、前記図１及び図２に示した第１、第２実施形態の
水頭差ろ過装置を組み合わせた構造を有するものであ
る。ただし、ろ過液の排出ライン５には流量が調整でき
るように弁１５を介して吸引ポンプ８を接続した。ま
た、大気圧との連絡ライン６には弁２０を介在させると
ともに、前記送風機９から弁１２を介したラインを弁２
０よりも貯槽２寄り位置に接続している。更に、逆止弁
１４はろ過液ライン４から取り去っている。その他の構
成は図１及び図２に示した水頭差ろ過装置と同様である
ので、同一構成には同一符号を付してその説明は省略す
る。尚、前述の弁１１、１２、１５、２０としては、開
閉の操作性を考慮すれば電磁弁を用いることが好まし
い。

【００２６】（本発明に使用できる膜モジュールの説
明）本発明の水頭差ろ過装置に使用する膜モジュール
は、水頭差で現実的なろ過が可能であればその形態を特
に問わないが、逆洗操作を行う場合には中空糸膜を用い
た膜モジュールであることが必要である。また、水頭差
で現実的なろ過を可能にするためには、中空糸膜の水透
過係数（中空糸膜の長さを変えてろ過速度を測定し、中
空糸膜の長さを０に外挿しときの値）は少なくとも３０
００Ｌ（リットル）／ｍ²・ｈｒ・１００ｋＰａ以上必
要である。以下、「Ｌ」は「リットル」を表すものとす
る。

【００２７】図６〜図１０は、本発明の水頭差ろ過装置
に使用できる中空糸膜モジュール１０１の一例を示す
が、詳しくは本発明者の発明に係る特願平９−６４８９
４号記載の中空糸膜モジュールを参照していただき、こ
こでは簡単にその構造を説明するに止める。図６は正面
図、図７は側面図、図８は図６の部分平面図、図９は図
６の部分底面図、図１０は図７の部分平面図である。

【００２８】本発明で使用する中空糸膜モジュール１０
１は、多数の中空糸膜ユニット１０２が直線状に並んだ
モジュールユニット（中空糸膜ユニット１０２、上部固
定部材１０３及び下部固定部材１０５で構成される）を
散気ユニット（スペーサー１１２、散気管１１３及びそ
の固定板１１１で構成される）で挟んで複数積層するこ
とを基本的な特徴としている。図６〜図１０では３本の
中空糸膜ユニットからなるモジュールユニットが４枚積
層されている。

【００２９】中空糸膜ユニット１０２は、中空糸膜の両
端が開口状態で上、下の固定部材１０３、１０５に収束
固定されている。図６、図７及び図８に示すように、上
部固定部材１０３に隣り合う中空糸膜ユニットの中空糸
膜が多数は重なり合わないように等間隔で収束固定され
た各中空糸膜ユニットのろ過液通路１０４は、互いに連
通（１０４）し、固定部材の両端で出口１０６となって
いる。下部固定部材１０５についても同じ構造である。
図１０に示すように、四つのモジュールユニット間のろ
過液の通路もＯリング１１８でシールされながら互いに
連通している。従って、ろ過液の取り出し口として、上
部固定部材１０３のうちのいずれか一つ、下部固定部材
１０５のいずれか一つのろ過液出口１０６のみを使用し
て、この場合には他の出口１０６は密栓するものとす
る。更に、一つずつ残した出口１０６を互いに接続して
一つの出口にまとめることもできる。

【００３０】前記モジュールユニットの両端部の固定板
１１１，１１１間であって、下部固定部材１０５の底面
から約１ｃｍ以上離れた位置に配置された散気管１１３
は、図７に示すように、各モジュールユニットの中間に
配置され、図９に示すように、直径約２〜３ｍｍの空気
の散気孔１０７が各中空糸膜ユニットに均等に気泡が分
配される位置に配置されている。

【００３１】中空糸膜ユニット１０２は、全体が二枚の
側面板１０８、と二枚の正面板１０９で囲まれている。
従って、散気孔１０７から放出された気泡はすべてこれ
らの板で囲まれた中空糸膜モジュールユニットの間を上
向に流れ、図１０に示すように、スペーサー１１２で形
成された、上部固定部材１０３の間の隙間１１６から放
出される。空気の入口１１４は互いに独立になっている
ので適当な配管材料を組み合わせてすべてを接続し、空
気の導入口としては一つにまとめることが好ましい。

【００３２】４枚のモジュールユニットと５組の散気ユ
ニットは、二組のステンレススチール製の押さえ枠１１
７で挟まれ、４カ所でボルト１１５で締め付けられてい
る。押さえ枠１１７の４本の足１１０の散気管１１３ま
での高さは、通常約５ｃｍ以上である。そして、散気管
１１３を覆い隠すように押さえ枠１１７の横板１１９が
渡されている。

【００３３】（中空糸膜の作製）本発明の水頭差ろ過装
置に使用することができる中空糸膜の一例を下記のよう
にして作製した。

【００３４】平均分子量が３０万のポリエチレンオキサ
イド（住友精化（株））を５重量％（以下同じ）、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン６３．７５％とプロピレングリ
コール１１．２５％の混合溶剤に溶解し、撹拌しながら
ポリスルホン（テイジンアモコエンジニアリングプ
ラスチック（株）、Ｐ−３５００）を２０％徐々に加え
て１３０℃で３時間溶解したのち、５０℃まで冷却し
た。

【００３５】これを紡糸原液として、外径１．３ｍｍ、
内径０．８ｍｍ、芯径０．５ｍｍの二重管状ノズルの管
状ノズルから５０℃、２１ｇ／分で押し出し、同時に芯
管からＮ−メチル−２−ピロリドンとプロピレングリコ
ールの６０／４０の混合溶剤を１１ｇ／分で押し出し、
空気中を約２５ｃｍ走行させてから、６０℃の温水中を
約３ｍ走行させたのち、平均５０ｍ／分の紡糸速度でカ
セに６００本巻き取った。

【００３６】この中空糸の束の両端をバンドで束ねてか
ら、３０容量％のアセトン水溶液を２時間シャワーリン
グして中空糸に残存するポリエチレンオキサイドを抽出
除去した。次いで１０分間水洗したのち、ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース（信越化学（株））から分別し
た平均分子量が約２５００の２０００ｐｐｍ水溶液を１
時間この束にシャワーリングしたのち、５０℃の温水で
３０分間、９０℃以上の熱水で２時間順次洗浄してか
ら、常温の水に切り替えて冷却した。この中空糸を９０
℃で乾燥した。

【００３７】得られた中空糸膜の内、外径はそれぞれ５
００μｍ、８００μｍで、平均孔径はおよそ０．１μ
ｍ、水透過係数は６０００Ｌ／ｍ²・ｈｒ・１００ｋＰ
ａであった。また、表面は自然に水に濡れる親水性であ
った。

【００３８】（膜モジュールの作製）本発明に使用する
ことができる膜モジュールの一例として、上記の中空糸
膜束を用いて、図６〜図１０に示す中空糸膜モジュール
を以下のようにして作製した。

【００３９】合計で１２本の中空糸膜ユニット１０２
は、それぞれ有効長が約７０ｃｍの中空糸膜の束からな
り、その両端が開口状態で、ウレタン樹脂によりＰＶＣ
製の上、下の固定部材１０３、１０５に収束固定されて
いる。中空糸膜ユニット間の間隔は５０ｍｍとした。中
空糸膜ユニット一本の有効膜面積は約１ｍ²で、この膜
モジュールの総膜面積は約１２ｍ²である。

【００４０】上、下の固定部材１０３、１０５の厚さは
３２ｍｍ、ＰＶＣ製のスペーサー１１２及び内径８ｍ
ｍ、外径１０ｍｍのステンレススチール製散気管１１３
を固定したＰＶＣ製の固定板１１１の厚さは共に１６ｍ
ｍである。散気管１１３は、下部固定部材１０５の底面
から約２ｃｍ離した位置に固定した。直径２ｍｍの散気
孔１０７は図９に示すように、各々の中空糸膜ユニット
に均等に気泡が分配されるように、５０ｍｍ間隔で配置
した。また、気泡が膜モジュールの外に出ないように、
正面板１０９は、散気管１１３の下面から２ｃｍ長くな
るようにした。更に、足１１０の長さは、固定板１１１
の底面から１０ｃｍとした。

【００４１】図７の右端のモジュールユニット以外のろ
過液出口１０６にはすべて密栓し、膜モジュール１０１
のろ過液の出口が一つになるように、更にこのモジュー
ルユニットの上下のろ過液出口１０６を呼び径２０Ａの
ＰＶＣパイプで接続した。空気の入口１１４について
は、図７を参照すると、図の前面の五つを互いにＰＶＣ
製のホースで接続してひとつの入口にまとめ、後面の五
つについても同様に一つの入口にまとめたのち、更にこ
れらを接続して入口を一つにし、一本のホースを送風機
に接続することによってすべての散気管に均等に空気が
分配されるようにした。

【００４２】（水を用いた水頭差ろ過特性の測定）図１
１に示す装置を用いて、水頭差Ｈを変えながら上記の膜
モジュール２１１の水のろ過流量を測定した。即ち、中
空糸膜モジュール２１１を水槽２１２内に水面２１３よ
りも下方になるように浸漬し、該中空糸膜モジュール２
１１のろ過液出口１０６に接続したホース２１４を先端
が水面２１３よりも下方になるように水槽２１２外に垂
らした。ここで、前記水面２１３とホース２１４の先端
の高さの差が水頭差Ｈとなる。

【００４３】水頭差Ｈにろ過流量はほぼ比例し、水頭差
が１０ｃｍで約５Ｌ／分、５０ｃｍで約２０Ｌ／分であ
った。ただし、ろ過流量は測定温度の水の粘度を測定値
に乗じて２０℃の水に換算した。

【００４４】

【実施例】（実施例１）上記の膜モジュール１を使用し
た図１の水頭差ろ過装置で、水頭差を約５０ｃｍに維持
しながら市水（大阪府摂津市の市水）を１０Ｌ／分のろ
過流量で連続してろ過した。約１５ｍ³ろ過すると、吸
引ポンプ８から排出されるろ過液に気泡が混入し、ろ過
流量は１０Ｌ／分以下になった。次に、水頭差を０にす
ると、吸引ポンプ８からは空気のみが排出された。

【００４５】（実施例２）上記の膜モジュール１を使用
し、図１と図２を組み合わせた図５の水頭差ろ過装置を
用いて逆洗操作を加えながら市水をろ過した。ただし、
ろ過液の排出ライン５には流量が調整できる吸引ポンプ
８を接続している。

【００４６】膜モジュール１とろ過液ライン４の中に貯
まるろ過液の容量が約２Ｌになるように膜モジュールの
ろ過液出口の塩化ビニル（ＰＶＣ）製パイプに接続する
ホース（ろ過液ライン４）の長さを調整し、これを逆洗
液として利用した。

【００４７】送風機９を停止し、弁１１と弁１２を閉
じ、弁１５と弁２０を開いて、実施例１と同様に、水頭
差を５０ｃｍに維持しながら、１０Ｌ／分でろ過し、３
０分に一回、吸引ポンプ８を停止すると共に弁１５と弁
２０を閉じ、弁１２を開いてから送風機９を運転してそ
の出口の空気の圧力約５０ｋＰａを利用して、ろ過液ラ
イン４と膜モジュール１の中にあるろ過液約２Ｌを中空
糸膜の内側から外側に流して逆洗した。このとき散気管
１１３から散気された気泡の流量は約４０Ｌ／分であっ
た。１５秒後、送風機９を停止し、弁１２を閉じ、弁１
５と弁２０を開いて、再びろ過を３０分間行う操作を繰
り返した。

【００４８】１５ｍ³ろ過後も、逆洗操作のときに送り
込まれた空気が排出されたのちは、吸引ポンプ８から気
泡が混入したろ過液は排出されなかったので、気泡が混
入するろ過流量を確認したところ、約１５Ｌ／分であっ
た。更に、１５ｍ³ろ過したのち、同様にしてろ過流量
を確認したが、やはり約１５Ｌ／分であった。本例と実
施例１を比較すると、逆洗操作によってろ過性能が維持
されていることが明らかである。

【００４９】（実施例３）容量が約２０Ｌのろ過液の貯
槽２を膜モジュール１の側部に設置した図２の水頭差ろ
過装置から逆止弁１４を取り去り、逆洗液量が約２Ｌと
なるようにホースを用いて貯槽２のろ過液の入口と膜モ
ジュール１のろ過液出口をほぼ水平に接続した水頭差ろ
過装置を使用し、試験液としてカルボキシメチルセルロ
ースナトリウム（ダイセル化学工業（株）、ＣＭＣ−１
１１０、以下、ＣＭＣと略称する）とα−酸化鉄（和光
純薬工業（株））の１０／１（重量比）混合物の水溶液
を用いてろ過を行った。ただし、ろ過液は槽３に戻して
水槽差が５０ｃｍになるように維持した。

【００５０】試験液（被ろ過液）の濃度は、ＣＭＣがす
べてろ別されたとき、膜面積１ｍ²当たり、その重量が
６．２５ｇに相当する（以下、この数値を負荷量と呼
ぶ）ようにあらかじめ調整した。また、α−酸化鉄が沈
殿しないように槽３内の試験液を撹拌した（撹拌機は図
から省略した）。

【００５１】送風機９を停止し、弁１１、弁１２を閉じ
て３分間水頭差でろ過したのち、１分間、弁１２を開
き、送風機９を運転して散気管１１３（図６及び図９参
照）から合計約４０Ｌ／分の流量で空気をばっ気しなが
ら貯槽２の中のろ過液を排出した。その後、再びろ過に
戻る操作を５日間繰り返した。

【００５２】試験開始から１時間経過しない内に、ろ過
流量は約６．３Ｌ／分になり、５日目には約５．６Ｌ／
分になった。次に、負荷量が２倍になるようにＣＭＣ／
α−酸化鉄を追加した。追加後１時間も経過しない内
に、ろ過流量は０．７Ｌ／分まで低下し、５日目には
０．６Ｌ／分になった。

【００５３】（実施例４）図３の水頭差ろ過装置から逆
止弁１４と逆洗ライン１６を取り去り、実施例３と同様
にして逆洗液量が２Ｌになるように膜モジュール１と貯
槽２をホースで接続した水頭差ろ過装置を使用し、送風
機９を絶えず運転して連続的にばっ気する以外、実施例
３と同様にして水頭差ろ過試験を行った。

【００５４】弁１２を閉じ、弁１１と弁１５を開いて、
約８５Ｌ／分でばっ気しながら３分間ろ過したのち、２
０秒間、弁１１と弁１５を閉じ、弁１２を開いて、約４
０Ｌ／分でばっ気しながら逆洗してから弁１５を４０秒
間開いて貯槽２の中のろ過液を排出した。その後、再び
ろ過に戻る操作を５日間繰り返した。

【００５５】負荷量を６．２５ｇ／ｍ²から始めて、５
日目毎に２、３及び５倍まで大きくした。ろ過流量は、
６．２５ｇ／ｍ²の負荷量のときには初期約５Ｌ／分
で、５日目も約５Ｌ／分であった。同様に、負荷量を２
倍の１２．５ｇ／ｍ²にすると、初期３．３Ｌ／分から
５日目には約３．１Ｌ／分になり、３倍にすると、初期
約２．８Ｌ／分から５日目には約２．４Ｌ／分になり、
更に５倍にすると、初期約１．４Ｌ／分から５日目には
約１．３Ｌ／分になった。

【００５６】実施例３と４を比較すると、試験液の負荷
量が小さいときにはろ過中のばっ気の有無や逆洗による
差はほとんどないが、負荷量が大きくなるとろ過中もば
っ気し、逆洗もしなければろ過流量が著しく低下するこ
とが分かる。従って、被ろ過液のろ過特性によって適切
な操作モードを選択する必要がある。

【００５７】

【発明の効果】以上の内容からなる本発明の水頭差ろ過
装置は、ろ過液の貯槽を併設するという簡単な工夫によ
って、特に、多量のろ別成分を含む被ろ過液をろ過する
場合には、吸引ポンプが不要になるだけでなく、空引き
やろ過性能を回復させることができなくなるほどのろ過
圧の上昇を未然に防止することができるために、安心し
て使えると共に装置全体が簡素になり、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の水頭差ろ過装置を示す
簡略説明図である。

【図２】本発明の第２実施形態の水頭差ろ過装置を示す
簡略説明図である。

【図３】本発明の第３実施形態の水頭差ろ過装置を示す
簡略説明図である。

【図４】本発明の第４実施形態の水頭差ろ過装置を示す
簡略説明図である。

【図５】本発明の第５実施形態の水頭差ろ過装置を示す
簡略説明図である。

【図６】中空糸膜モジュールの正面図である。

【図７】同じく側面図である。

【図８】同じく部分平面図である。

【図９】同じく部分底面図である。

【図１０】同じく部分平面図である。

【図１１】本発明に使用した膜モジュールの水頭差によ
る水のろ過流量を測定した装置を示す簡略説明図であ
る。

【符号の説明】

１膜モジュール２ろ過液の貯槽３被ろ過液の入った槽４ろ過液ライン５ろ過液の排出ライン６大気圧との連絡ライ
ン７被ろ過液の液面８吸引ポンプ９送風機１０流量調整弁１１電磁弁１２電磁弁１３散気装置１４逆止弁１５電磁弁１６逆洗ライン１７逆止弁１８架台１９フロート２０電磁弁１０１中空糸膜モジュール１０２中空糸膜ユニッ
ト１０３上部固定部材１０４ろ過液の通路１０５下部固定部材１０６ろ過液の出口１０７散気孔１０８側面板１０９正面板１１０足１１１散気管の固定板１１２スペーサー１１３散気管１１４空気の入口１１５締め付けボルト１１６隙間１１７押さえ枠１１８Ｏリング１１９横板２１１中空糸膜モジュール２１２水槽２１３水面２１４ホース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜モジュールを被ろ過液の中に浸漬して
水頭差でろ過する浸漬型膜分離装置において、被ろ過液
の液面よりも低い位置にろ過液の入口を有し、かつ大気
圧との連絡通路を有する貯槽を設置し、該貯槽のろ過液
を適宜排出する手段を有することを特徴とする水頭差ろ
過装置。
【請求項２】膜モジュールを被ろ過液の中に浸漬して
膜面をばっ気しながら水頭差でろ過する浸漬型膜分離装
置において、被ろ過液の液面よりも低い位置にろ過液の
入口を有し、かつ大気圧との連絡通路を有する貯槽を設
置し、該貯槽のろ過液を適宜排出する手段を有すること
を特徴とする水頭差ろ過装置。
【請求項３】前記膜モジュールとろ過液の貯槽が共に
被ろ過液の入った槽内に設置される請求項１又は２記載
の水頭差ろ過装置。
【請求項４】前記貯槽内のろ過液をばっ気に使用する
送風機の圧力を利用して排出する請求項２記載の水頭差
ろ過装置。
【請求項５】前記膜モジュールの膜が中空糸形状であ
る請求項１又は２記載の水頭差ろ過装置。
【請求項６】前記貯槽内のろ過液の一部を膜の逆洗に
も使用する請求項１、２又は５記載の水頭差ろ過装置。
【請求項７】前記貯槽内のろ過液の一部をばっ気に使
用する送風機の圧力を利用して膜の逆洗にも使用する請
求項２、４、５又は６記載の水頭差ろ過装置。