JPS6135806A

JPS6135806A - 膜分離方法及び装置

Info

Publication number: JPS6135806A
Application number: JP15717584A
Authority: JP
Inventors: Takao Ikehata; 池幡　隆夫; Ichiro Sato; 一郎佐藤; Hatsuo Uehara; 上原　初男
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1986-02-20

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、処理液を高分子分離膜に通して処理液中の
溶媒と溶質とを分離、濃縮する限外濾過法、逆浸透法な
どの膜分離方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

限外ｒ適法、逆浸透法は、処理液を高分子分離膜に通し
膜内外に溶質の浸透圧以上の圧力差を生じさせて、処理
液中の溶媒と溶質とを分離。

濃縮する方法で、この方法によりタンノリ１の濃縮、海
水の淡水化等を行っている。

従来の限外濾過装置には、静止型、攪拌型。

乱流型、薄層流型などがあるが、いずれも膜内外に溶質
の浸透圧以上の圧力差を生じさせる手段として、高圧の
Ｉング、高圧圧縮ガス等を使用している。逆浸透法も同
様に圧力差を生じさせる手段として、高圧のポンプ、高
圧圧縮ガス等を使用してい本。このためこれらを駆動す
るために１高品位エネルギーである電力を多量に使い、
コストが高くなる問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、水撃作用という簡単な手段で膜内外に
溶質の浸透圧以上の圧力差を生じさせることにより、省
力的かつ低品位エネルギーによって効率よく分離、濃縮
することができる膜分離方法及び装置を得んとするもの
である。

すなわち第１の発明は、処理液を高分子分離膜に通して
処理液中の溶媒と溶質とを分離、濃縮する際に、処理液
の流出路を間欠的に閉塞して水撃作用を発生させ、この
ことにより上記分離膜の内外に溶質の浸透圧以上の圧力
差を生じさせて浸出液を得ることを特徴とする膜分離方
法である。

また第２の発明は、処理液タンクと、同タンクからの処
理液の流入口、処理液中の溶媒と溶質とを分離、濃縮す
る高分子分離膜、処理液の流出口及び上記分離膜からの
浸出液の流出口をそれぞれ備えた膜分離器と、上記処理
液タンクと膜分離器の処理液流入口とを空気室を介して
連通接続する供給管と、上記膜分離器の処理液流出口と
処理液タンクとの間を連通接続する循環流出管と、同流
出管を間欠的に閉塞する水撃圧水頭発生装置とを具備し
てなる膜分離装置である。

以下本発明の詳細な説明する。

一般に、液体等非圧縮性流体を配管等の剛性に富んだ管
路内に流し、その流路を瞬間的に閉止すると水撃作用が
発生する。そ、して水撃によシ管路内に瞬間的な高圧が
発生し、水撃圧水頭が下式に示すように水撃波の伝播速
度に比例する。

ｈ＝ａＶ６／ｇｈ：水撃圧水頭ａ：水撃波の伝播速度ｖｏ：弁閉塞前の管内流速ｇ：重力の加速度一般に水撃波の伝播速度は、水頭圧によって異なり、そ
の概略値は下記の表の通シである。

今、管内を１０　ｍ／　ｓｅｃの流速で通水し急閉基さ
せると、水撃圧水頭は、略６７ｇ、６ｍとなシ、６７、
８　ｋｙ／ｃｍ２の水圧上昇を得ることができる。

本発明では、処理液を高分子分離膜に通して、処理液中
の溶媒と溶質とを分離、濃縮する際に、処理液の流出路
を間欠的に閉塞して水撃作用を発生させ、これによシ溶
質の浸透圧以上の圧力差を生ぜしめる。

このような水撃作用を発生させる膜分離装置の一例とし
て、本発明では第１図乃至第３図に示すものを用いる。

第１図は、装置全体を示し、処理液タンク１は、送液ポ
ンｆ２を装着した供給管３を介して空気室４に接続して
いる。空気室４は、供給ごラダー５の一端に設けられ、
供給ヘッダー５は、複数の膜分離器６・・・の処理液流
入ロアに接続している。膜分離器６は、上部に上記処理
液流入ロア、底部に溶質を濃縮した処理液の流出口８１
周面下部に浸出液流出口９をそれぞれ取付けており、内
部に高分子分離膜（図示せず）を備えている。この膜分
離器６は、この実施例では、いわゆる中空糸モジュール
又はスパイラルモジュールであるが、これに限定される
ものではなく、他の公知の限外ｐ過装置。

逆浸透装置なども適用可能である。

各処理液流出ロア・・・には排出へ、ダー１０が接続さ
れ、排出へ、ダー１０は、水撃圧水頭発生装置１１を装
着した循環流出管１２を介して上記処理液タンクＩＫ接
続している。なお上記供給ヘッダー５は、パイノ臂ス弁
１３付のバイパス管１４を介して直接処理液タンク１に
接続している。

上記膜分離器６は、第２回圧拡大して示すように、閉塞
弁１５とその駆動部１６とを備えている。閉塞弁１５は
、ケーシング１７の一方に給液口１８．他方に排液口１
９を設け、かつ内部に導通口２０を有する仕切壁２１を
設けている。この導通口２０は、上記給液口１８の延長
線上に形成されており、導通口２０を有する仕切壁２１
と給液口１８を有するケーシング部分で囲まれた空間内
に弁体２２を配置している。

弁体２２は第３図に示すように２枚の羽根で形成され、
その回転によ９給液口１８と導通口２０との間を一定間
隙で間欠的に閉塞するようになっている。弁体２２は回
転軸２３を介して駆動部１６に接続している。駆動部１
６の駆動源は、電力でもよいが、弁体２２を回転させる
だけなので、風力、波力等の低品位エネルギーを利用す
ることもできる。

〒方決出液流出口９は、第１図に示すように浸出液ヘッ
ダー２５に接続し、浸出液ヘッダー２５は浸出液タンク
２６に接続している。

この膜分離装置は、処理液タンク１内の溶液（例えば海
水）を送液ポンプ２Ｖｃより供給ヘッダー５から矢印Ａ
に示すように膜分離器６・・・に入れ、ここで溶媒と溶
質とを分離、濃縮し、浸出液（例えば淡水）を矢印Ｅに
示すように浸出液ヘッダー２５に集めて浸出液タンク２
６に溜める。ここで処理液の一部を矢印Ｉｎｃ示すよう
に膜分離器６を通さずノ々イパス管１４から直接処理液
タンク１に流し、この際バイパス弁１３の開度を調節し
て、膜分離器６に流れる処理液が一定（例えば流速Ｉｏ
ｆｎ／５ｅａ）になるようにする。また膜分離器６・・
・で生じた溶媒濃縮液を矢印Ｃ，Ｄに示すように水撃圧
水頭発生装置１ノを通して処理液タンクＩＫ戻す。水撃
圧水頭発生装置１ノでは、弁体２２を回転して溶媒濃縮
液の流路を間欠的に閉塞し、このことにより排出へ、グ
ー１０に水撃波を生じさせる。これが水撃圧水頭発生装
置１１に伝わり、高い水頭圧（例えば６０ｋｙ／ｃｍ２
以上）が生じ、高分子分離膜内外に溶質の浸透圧以上の
圧力差を生じさすて、上述した溶媒と溶質との分離、濃
縮を行なうようにしている。

なお、発生した水撃波は、供給ヘラ／−５にも伝播する
が、空気室４において、空気層に吸収され、送液ポン７
″２に過度の悪影響を与えない。

次に本発明の他の実施例を第４図にもとづいて説明する
。

この装置は、処理液タンク１と分離器ケーシング３１に
形成された高圧部室３２とを送液４ンプ２を備えた供給
管３で連結している。この分離器ケーシング３１Ｐ３ｆ
Ｃは、上記高圧部室３２とともに低圧部室３３及び処理
液流出室、９４が形成されている。低圧部室３３は高圧
部室３２との間を高分子分離膜３５によシ仕切られ、低
圧部室３３の底部に浸出液排出口３６を設けている。上
記処理液流出室３４は透孔３７ａを有する仕切板３７に
より高圧部室３２とに仕切られ、返送管３８を介して上
記処理液夕／り１と連通している。また処理液流出室３
４には、モータ３９で回転駆動される回転弁４０が配置
されている。この回転弁４０は、上記透孔３２ａと同心
円の透孔４０ｈ、すなわち回転弁４θの１回転ごとに上
記透孔３１ｍと連通ずる透孔４０ｍを設けている。

この装置では、処理液を送液？ン７″２により矢印Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆと循環させ、モータ３９により回転
弁４θを回転させる。そして回転弁４０の透孔４θＢと
高圧部室３２の仕切板３７にあけた透孔３Ｆｍとが連通
したとき、処理液が循環する。しかし、透孔４０ｍの位
置が透孔Ｊ７ｍとずれたとき流路が急撃に閉塞し、この
結果高圧部室３２内が胴間的に高圧となる。

この時高分子分離膜ｋ膜３５の内外に溶質の浸透圧以上
の圧力差が生じて浸出水が高分子分離膜３５を通して、
低圧部室３３に入り分離排出される。

（発明の効果〕以上詳述したように本発明によれば、処理液の流路を間
欠的に開閉して処理液に水撃波を与えることによって、
周期的女瞬間的高圧力を発生させるので、発生に必要な
駆動力が、小さくてすみ、例えば風力、波力等の低品位
エネルギーを使用することができ、そのコストを安価な
ものとすることができる。また瞬間的な水撃波によるた
め、膜面の汚れ、つまりなどが起こしにくく、メンテナ
ンスが容易であるなどの効果も有する◎

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体説明図、第２図は
第１図の膜分離器の拡大断面図、第３図は第２図の■−
■線に沿う図、第４図は本発明の他の実施例を示す全体
説明図でおる。１・・・処理液タンク、２・・・送液ポンプ、３・・・
供給管、４・・・空気室、５・・・供給ヘラ〆−１６・
・・膜分離器、７・・・処理液流入口、８・・・処理液
流出口、９・・・浸出滴流出口、１０・・・排出ヘッダ
ー、１１・・・・・・パイノ千ス弁、１４・・・パイノ
ｆス管、１５・・・閉塞弁、１６・・・駆動部、１７・
・・ケーシング、１８・・・給液口、１９・・・排液口
、２０・・・導通口、２１・・・仕切壁、２２・・・弁
体、２３・・・回転軸、２５・・・浸出液ヘッダー、２
６・・・浸出液タンク、３ノ・・・分離器ケーシング、
３２・・・高圧部室、３３・・・低圧部室、３４・・・
処理液流出室、３５・・・高分子分離膜、３６・・・浸
出液排出口、３７・・・仕切板、３７ａ・・・透孔、３
８・・・返送管、３９・・・モータ、４０・・・回転弁
、４０８・・・透孔。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図ｊ１３　　図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）処理液を高分子分離膜に通して処理液中の溶媒と
溶質とを分離、濃縮する際に、処理液の流出路を間欠的
に閉塞して水撃作用を発生させ、このことにより上記分
離膜の内外に溶質の浸透圧以上の圧力差を生じさせて浸
出液を得ることを特徴とする膜分離方法。
（２）処理液タンクと、同タンクからの処理液の流入口
、処理液中の溶媒と溶質とを分離、濃縮する高分子分離
膜、処理液の流出口及び上記分離膜からの浸出液の流出
口をそれぞれ備えた膜分離器と、上記処理液タンクと膜
分離器の処理液流入口とを空気室を介して連通接続する
供給管と、上記膜分離器の処理液流出口と処理液タンク
との間を連通接続する循環流出管と、同流出管を間欠的
に閉塞する水撃圧水頭発生装置とを具備してなる膜分離
装置。