JPS5820206A - 分離膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分離膜装置に関するものであり、とくに外圧循
環式の分離・濃縮装置として達するものである。

従来の中空糸膜による外圧ａｍ式の分離・濃縮システム
としては、中空系束エレメント１偶を筒状の筐体に装着
したいわゆるモクユールを単数あるいは複数個外部配管
にて接続して構成したものが一般的である。

しかし、上記従来方式は実用上多種の難点を有する。と
（に装置規模が大きく、モジュール数が大なる場合、装
置の占有スペースが大きくなゆ、関連する建屋・基礎・
付帯配管設備工事が増大し。

経済的にきわめて不部会である。、また、分散したモジ
亘−ルの検査・補修作業のわずられしさも一般的に論じ
られているところである。さらに：仁のような中空糸膜
番ζよる分離・濃縮装置は処１１日的・被処理物の特性
に応じて、多様なシステム構成を要求されるが、いわゆ
るモジュールシステムでは、このような要求に対処する
麿多くの難点にそうぐうする。

また中空系束エレメント複数個を筐体に装着したものを
外圧一環式の分離膜装置として使用することも考えられ
るが、ｆｉｌｌ液によって中空糸膜が。

絡んだり、また損傷する恐れがある。

本発明はこれらの欠点を改良したもので、篩体内に単数
または複数の中空系束エレメントおよび筐体内を流体処
理室と透過流体補集室に隔離し。

かつ中空系束エレメントの開口端部を装着するための隔
板とを備えた分離膜装置において、各中空糸束エレメン
トを内包する両端の開口した案内筒を設け、案内筒の上
部開口端から流体が中空糸エレメントにそって流動する
ように構成されたことを特徴とする分離膜装置である。

また本発明のより好ましい態様は流体処理室を上下に二
分するウィーブホールを有する仕切板を有し、上部流体
処理室に循Ｓ流体の流入口を、下部流体皓理室に濃縮流
体または逆洗用流体の排出口および循環液の流出口を有
する分離膜装置である。

本発明において流体とは代表的には波体であるので、以
下流体処理室を原液室、遁過流体補築室を透過液室とし
て説明を加える。

本装置は１４１のコンパクトな筐体内へ多数本の中空系
束エレメントを装着でき、また各エレメント毎に高速循
環流が実現でき、必要な大量循環流による中空系束エレ
メントの損傷の可能性を減らし、かつ、下記に示すよう
な多様なシステム運転７法に対応できるような構造を有
している。

■逆洗方法・・・透過液逆洗、気体（空気またはＮ、　
）逆洗■循環方法−・大循環（原液タンク→原液ポンプ
ー分離膜装置−原液タンク） ■濃縮方法−・１＜ツチ濃縮、連続濃縮（フィードおよ
びブリード法） ■濃縮液排出方法・・・バッチ排出、連続および間欠排
出■薬液による誤再生−浸演法、循環法　ａｍおよび気
体逆流 次に本発明の装置の一例を第１図により説明する。

本装置は円筒竪形の筒体１と筐体内に単数あるいは複数
の中空糸膜束エレメント２および該エレメントを固着す
ると同時に被処理流体を原液室と透過液室に隔離する隔
板３及び各エレメント毎に原液の流路を構成するための
案内筒４及び原液側室を実質的に上部室６と下部室７．
８とに分割する仕切板５および各種流体の流入・出用の
複数個の口１０．１１．１２．１！ｉ、　１４．　Ｉｓ
、１！にて構成される。

本発明の装置を構成する主な部材の説明番する。

筒体１−・−錠的に円形断面を有する竪形処理条件（圧
力・温度・腐食性）に応じた材質から構成される。

隔板２−原液伺と遭遇液偶の最大差圧に耐えうる強度を
有する板で、中空系束を装着する穿たれた孔を中空系束
エレメント数だけ、例えば特開＠５４−１４５３８０号
に記職されているような正三角形状に設ける。

透過液室５−各中空糸エレメントを透過した透過液を透
過液流出口１２へ導くと同時に、逆洗流体を各エレメン
トへ分配する室であると同時に、エレメントのリーク検
査・補修を行なう室である。

案内筒４・・・上・下両端共開孔した中空筒で、上端部
はラッパ状に開孔に向って拡径し、下部へ向って滑らか
に縮径している。縮径部以下、は下端迄同−ロ径の円筒
吠となっている。円筒内面は全長にわたり滑らかである
。上部拡径の目的は装置へ中空系束エレメントを装着す
る場合、後入を容易にするため及び案内筒へ流入する液
体に狭小すぎない一定の流路断面積を確保するためであ
る。縮径部以下の同一口径円筒部の内径は中空系束エレ
メントを容易に装入できる範囲内でできるだけ小なる寸
法としこれによって円筒内流路断面積をできるだけ小と
して循環流の高速化および循環量の低減をはかつている
。各案内筒は各中空系束エレメント毎に該エレメントと
同心的に位置し、各案内筒の上端面は同一水平面を構成
するよう配置する。

該上端部は隔板と一定の距離をもって位置し。

案内筒上端・隔板・中空糸束エレメントの５者にて形成
される環状の案内筒流入流路を構成する。−各−案内−
簡の全長は装置に中空糸束エレメントを装着した状態で
、該エレメントの下端より更に下方迄伸びているように
設定して、案内筒外部の流体の流動が中空糸に損傷を与
えることの防止をはかる。すなわち、各案内筒は各中空
糸束エレメントの保−筒の役割りを併電持つものである
。

案内筒の平面配列すなわち中空糸束エレメントの平面配
列は任意であるが、一般的に規則配列が望ましいう泉円
筒中心軸同ピッチは装置のコンパクト化及び案内部外流
体の上下方向平均流速の観点より目的に応じた適正な値
を選択することができる。

仕切板５・−・仕切板５は原液室、を実質的に上部原液
室と下部原液室に仕切る目的及び上記案内筒の支持板の
役５割を果す。仕切板は上部原液室へ導入された大量の
ｌｌＲ液を実質的に仕切ってｍｓ＠波を各案内筒上部へ
流動させると同時に仕切板には１ケまたは複数ケのウィ
ーブホール１７を有して、該上部原液室内の一部液又は
残存液を下部室へ流下させること及び原液または洗浄剤
のフィード時に下部室上部の気体を上部室へ解放させる
機能を有する必要上、及び後述の目的のため完全なる隔
絶板ではないことが好ましい。

該仕切り板を完全なる隔絶板とする□場合は、篩体の下
部室上端部及び下部室上端部に片口を設は両者を配管に
て接続するのがよい。

上部原液室６・・・原液室６は仕切板上部の原液室で。

その下部の仕切板５の比較的近辺に一般に大口径の循環
液流入口１４と、上部の隔板３の比較的近辺に流体オー
バーフロー及び外気吸込用の口１１を有する。循環液流
入口より導入された大量・高速の流体は該室内で激しく
乱れるが、案内筒外部を降達された実質的な上昇流とな
って案内筒上端へ達し、東内筒内で再び増速された下降
流とな？て中空糸束表面を流動下降する。

−環液流入口１４を仕切板５の比較的近辺（すなわち上
部原液室の下部）に設ける理由は案内筒４の上部開口端
から原液が案内筒内部に流動する場合の流動性の均一を
はかるためである。

下部原液室７−・原液室７は仕切板下部の原液側室で、
中央部に原液導入用口１０及び下端に循環液流出用口１
３及び仕切板近辺番ζ余剰の濃縮液及び逆洗流体の排出
口１５を有する。排出口１５を仕切板５の近辺（すなわ
ち下部原液室の上部）に設ける理由は空気またはろ液に
より逆洗する場亀好都合醤ζなしうるからである。案内
筒下端面より下部の空調部は装置の使用目的によって多
少構造の差を有するが、いずれにしろ該空胴部は案内筒
下端より噴出した濃縮液及び逆洗流体の流動鎮静機能を
果す６例えば後述の気体逆洗方式で使用する場合、咳空
調１を気液分離場所に利用するため、空調部の直径・高
さを使用条件に見合ったものに変形したり、積極的な気
液分離部品を取り付けることもできる。

中空糸束エレメント２−・本発明による装置に適用する
中空糸束エレメントは下記の如きである。

中空糸として再生セルロース系、セルロース誘導体、ポ
リビニルアルコール系、ポリアクリロニトリル系、ｌリ
メチルメタクリレート系、１９アミド系、？リオレフイ
ン系、ポリ塩化ビニル系、シμ、膜厚が数ないし５００
μ程度のものである。中空糸長は５０口ないし２１口０
０■程度である。これら中空糸は数百本から数十百本程
度とりま、とめ東とされる。これを中空糸束とする。中
空糸束は、一端を接着剤又は集束＾にて一体化し、中空
糸孔を開孔させ、他端は単位中空糸毎に中空糸孔を閉塞
し、中空糸間は一体化せず自由にする。

接着端はハウジングへ装着するための任意の構造と流体
をシールするシール材を密着させるシール面を有する。

すなわち、一端を固定端とし、実質的に真直な中空糸束
からなるいわゆる片持ち型のエレメントが本発明による
装置に適用す！中空糸束エレメントとなる。

またこれらの膜は本発明の装置を適用する用途によって
均一微細構造膜（平均孔径０．０１〜１μ程度のもの）
、非対称構造を有する各種限外沖過膜などを適宜選択し
て用いる仁とができる。

次に本発明の実施例を示す第１図を組み込んだ分離濃縮
システムを示す第２図を参照しつつ説明する。

（１）フィード工程 全パルプ閉止吠“皺よりバルブ５．！ｉ、２．１を開き
原液デンゾ１５により原液を装置２６の原液側下部室内
ヘフイードする。フィードされた原波は案内筒に衝突し
ながら装置底部へ流下し、次第に装置２６．１１ｆンブ
１６．循環バイブ１７を充満してゆく、その際この系内
の残存空気はバルブ３より排出される。充満したらバル
ブ３を閉じる。乙の状態で系内は所定圧に加圧されてい
る。

（２）分離・濃縮工程 この状態で循環１ンプ１６″を作動させると、原液は循
環デンゾ１６により昇圧ｉれ、゛装置２６の原液側下部
室へ流入する。該室内案内筒外部が循環液の上昇流路と
なり、この上昇流は各案内筒上端・隔板・中空糸束固定
端で形成された同心環伏流となり案内筒内部へ流入し、
中空糸の軸方向に中空糸外側表面を高速流となって流下
し、案内筒先端に達する。この間に中空糸膜を透過でき
る流体成分は選択約１こ中空糸内へ透過し中空糸内を上
昇し。

透過液室へ達し、バルブ２を過って透過液タンク１９へ
達する。一方、中空糸膜を透過しない流体成分は原液側
下部室へ集められ、あらた番こフィードされる原液と混
合され濃縮されたＩＩＩＩｌ液となり。

上記の作用を繰り返し、分離・濃縮が進行する。

上部と下部室の圧力差にょゆウィーブホール内は上から
下への少液流が存在するから、側らかの理由で混入・発
生した気泡紘仕切板下面に停滞し、上部室へ上昇するこ
とがないから気体が循環系を繰り返し流動することにょ
る弊豐は阻止される。

システムによっては、循環液濃度を事実上−電に維持し
て分離を進行さ曽る場合がある。この際は、パ′ルブ４
を介して循環液の一部を透過液室・フィード原液量に見
合った量だけ濃縮液として連続釣番ζ排出しながら工程
を進める仁とができる。

（３）逆洗工程 所定時間または所定濃縮倍率まで分離・濃縮が進行した
時、膜性能を闘復させるため、透過液・他の清澄な液体
・気体（空気あるいは窒素など）による逆洗作用を中空
糸膜に対して行なうことが有効な場合には下記のように
行なう。

１）透過液逆流 各バルブ類を分離濃縮状態から、４．１５を開、２．１
を閉と収逆洗４ンプ２４を作動させると装置２６内のｌ
１ｌｓ液は分離濃縮状態より低い圧力レベルとなって循
環しながら、透過液が透過液室→中空糸内部→案内筒内
の方向に流れ、逆洗作用を行なう、装置２６内に持ち込
まれた透過液に相当する量の濃縮液がバルブ４より装置
外に排出される。一般に透過液逆流時間は数〜士数秒の
短時間で終了する仁とが多いから、引き続き分離・濃縮
工程へ入るためにはバルブ４．１５を閉、２．１を開と
するだけで十分である。

２）気体逆流 各バルブ類を分離濃縮状態から、４．１４を開。

！、１を閉とすると装置２６内のｌｌｌ１ｌｌ液は上記
同様循環しながら、逆洗気体が遁過渡室−中空糸中部−
案内筒内の方向に流れ、更に膜面より噴出した微細気泡
は一部気塊に成長しながら案内筒内を高速循環液と混合
しながら案内筒下端へ向って゛流下しながら、中空糸膜
の洗浄を行なう。

一般に気体逆洗は原液側の中空糸不透過成分に聞分が多
い場合に多用され、中空糸膜外表面へ付着堆積する８８
分を除去する目的に効果的である。

逆洗時間は数十秒〜数分程度であるう案内筒下端より流
下した気液混合物は原液側下部室の空調部で流動が鎮静
化しながら、気体は上昇し案内筒外部を通つで仕、切板
下部に達しバルブ４より装置外に排出される。この際一
般的には該気体に同伴して濃縮液の一部が装置外へ排出
されることが多い。従って逆流終了後、仕切板下部には
。

濃縮液の液面低下によって気体が占める空間が発生する
ことが多いから、引き続き分離・濃縮工程へ入る前には
下記（５）の補液工程を経ることｋなる。

曝４）部分排出工程 逆洗工程の機会に濃縮液を装置外へ積極的に排出するこ
とが好都合な場合がある。前記の気体逆洗による液同伴
を積極的に利用するのもその一例であるが、一般的には
逆洗後、循環ｌンプ１６を停止し、バルブ４．３を開き
、バルブ３よ抄外気を吸込みながら濃縮液をバルブ４よ
り装置外へ排出する。装置の構造上、液の自然流下を利
用して、原液側上部室容積にほぼ相当する濃縮液を定量
的に装置外へ排出することができる。

（６）補液及び分離・濃縮工程 逆洗後、再び分離濃縮工程へ入る為には、上記（１）フ
ィード工程の動作により補液を行ない、ついで上記（２
）分離・濃縮工程の動作を繰り返す。

（６）排出工程 装置２６および循環系１４．１７内の全濃縮液を排出す
るには、全パルプ閉、−′環ポンプ１６停止の状態にし
、外気吸込用にバルブ５を開とし循環系最下部に位置す
るバルブ７を開いて、該液を流下させる。この際、装置
内に残存する透過液の完全排出を必要とする場合は、逆
洗弁１４より気体を導入していわゆる押抜きを実施する
こともできる。

（寥）洗浄・再生工程 使用により汚染あるいは性能低下した中空糸膜の洗浄・
再生番ζは、洗浄水・洗剤・酸又はアルカリ等の薬液を
用いる。洗浄・再生法は極めて多用な方式が採用できる
が、本装置では原液個室へ原液に代え、上記洗浄剤を導
入することによって、充満・浸漬・循環・気体逆洗の併
用等の多くの組合せから任意の方法を選択することが可
能である。

動作は上記各工程説明により容易に推察されよう。

以上のとおり本発明の分離膜装置はコンパクトな装置で
もって効率よくしかも中空糸膜の損傷なく大量の液を外
圧循環式により処理できるので、各種工業用、たとえば
でん未ん糖化液（異性化糖。

グルコース糖化液など）、庶糖液、などの食品工業用、
阿用、水、および水道水などの浄化用、廃水処理用とし
て有効に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による分離濃縮装置の構造の一例を示す
縦断面図である。 １は筐体、２は中空系束エレメント、３は隔板。 ４は案内筒、５は仕切板、６は上部原液室、７・は下部
原液室、８は下部原液室空銅部、９は透過液室、１０は
原液流入口、１１は原液オーバーフロー・外気取入口、
１２紘遍過液流出・逆洗流体流入口、１３は濃縮液流出
番ね糠口、１４は循環濃縮液流入口、１５は濃縮液また
は逆流流体排出口％　１６は透過液室エアー抜口、１７
はウィーブホール を示す。 第２図は本発明による分離濃縮装置を用いた分離濃縮シ
ステムの一例を示す説明図である。 １．２，３，４，５ｊ、７，８，９，１０，１１．１２
，１３．１４はバルブ。 １５は原液４ンプ、１６は循環ポンプ、１７は循環パイ
プ、１８は原液タンク、１９は透過液タンク、２０は濃
縮液タンク、２１は逆洗気体タンク、２２は洗浄剤タン
ク、２３は真流浄剤タンク、２４は逆洗ｌンブ、２５は
洗浄剤プンプ　２６は分離濃縮装置 を示す。 特許出願人　　株式会社クラレ 代理人　弁理士本多　堅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （球部体内に単数または複数の中空系束エレメントを有
   し、さらに筐体内を流体処理室と遥遥流体補集室に隔離
   し、かつ中空系束エレメントの開口端部を装着するため
   の隔板とを備えた分離膜装置において、各中空系束エレ
   メントを内包する両端の開口した案内筒を設け、案内筒
   の上部開口端から流体が中空糸束エレメ、ントにそって
   流動するように構成されたことを特徴とする分離膜装置
   。 （２）、流体処理室を上下馨ζ二分する仕切板を有し、
   上部流体処理室番ζ循環流体の流入口を、下部流体処理
   室に循環流体の流出口を有する特許請求の範囲第１項記
   載の分離膜装置。 電３）、仕切板がウィーブホールを有する特許請求の範
   囲第２項記載の分離膜装置。 １４）１分離膜装置が外圧循環式分離膜装置である特許
   請求の範囲第１、第２ｔたは第５項記職の分離膜装置。