JPS62213810A - 回転式平膜分離装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、回転式濾過板によって原液を限外濾過または
ミクロｍ過によって処理する回転式平膜分離装置に関す
るものである。

〈従来技術と問題点〉 近年、文化の発展に伴い、水やエネルギーの使用が年々
増加し、海水から真水を製造したり、使用した廃水を浄
化して再利用したり、あるいは種々の工程における溶液
中の有価物や有害物の濃縮分離を極力省エネルギー的な
プロセスで効率良く遂行する努力が多くなされてきてい
る。

そのプロセスとしては、蒸発法、吸着法、活性汚泥法種
々の分離、あるいは除去の方法か用いられているが、膜
分離プロセスも一つの有力な分離手段である。

この膜分離プロセスに用いる膜モジユール装置としては
、主として中空糸型管状型、スパイラル型、耐圧板型（
フィルタプレス型）が用いられているが、中空糸型の外
形は第５図に示すような形状で、内径０．８から１．４
鰭位の多数の中空糸を両端の中空糸束固定端１で固定し
て中空糸膜２をドラム内に内股して、原液３を導入し、
濾過液４を上部から取出し、濃縮液５は反対側から取出
すものである。

従って、原液３の濃度が高かったり、大きな粒子か混入
したりしていると、原液流路が容易に閉塞する問題が起
り、一方、狭い間隙を速い流速で原液３全供給するので
圧力損失も大きい。

また、第６図に示す管状モジュール構造のものは通常内
径１から２．５ｃｒＩＬの多孔性管状支持体の内側に半
透膜６を装着しており、このような管がＵベンドで何本
かシリーズに接続されており、管の一方から原液３を導
入して他方から濃縮液５を堰出し、半透膜６を透過した
透過水７を取出している。

この場合、上記のような管の内側を高流速で原液３を通
して濾過するため、単位濾過量当りのエネルギーコスト
が最も大きく、また単位容積当りの膜充填密度が最も小
さいモジュールである。

次に、第７図に示すように、プレート８、ストップディ
スク９、ネックリング１０及び膜１１等からなる耐圧板
型（プレートアンドフレーム型）モジュールでは、原液
３が膜１１の間隙を高流速で流れ、その端で鋭角に流れ
が曲がって、次の膜１１の間隙へと供給される。

従って、モジュールの原液３の入口と透過水７の出口と
の間の圧力差が非常に大きく、濾過に要するエネルギー
が大きいという問題があると共に、膜１１の物理的洗浄
が不可能である。

更に、第８図に示す４スパイラル型モジユールは、膜間
に挾んだ網目１２の支持体間隙を原液３が流れて濾過が
起り、濾過液４を取出すものであり、この支持体と膜が
接触した部分は半透膜としての機能を果していない。

また、このような部分は濾過と共に溶質や懸濁物が沈積
し、それが生長し、流路閉塞する恐れがあり、あまり粘
性の高い流体や、濃度の高い溶液、あるいは懸濁物のあ
る溶液処理には問題の起きる恐れがある。

また、半透膜を用いて濾過を行、う場合には、溶媒の濾
過に伴って膜面の溶質濃度が上昇し、それが大きな濾過
抵抗になり、更に膜面に沈積したり、耐着したりして膜
性能の劣化を起す原因となる。

このような現象を軽減するために原液を高流速でモジュ
ールに送ったり、激しく攪拌したり、スポンジボールで
洗浄したりする。

しかし、上記のモジュールを用いた場合、膜面積に対す
るモジュールのホールドアツプ量が大きいので、一度原
液を通過するだけで濾過分離を達成できず、従って何回
か循環させるか、クリスマスツリー型にモジュールを数
段並べるかして所定の目的を達成することになり、この
ような方法では接続パイプ等屈曲による原液のもつ運動
エネルギーの損失が大きい。

従って、濾過に要する理論分離エネルギーの数倍から数
十倍のエネルギーを要する結果になる。

更に、膜を用いる分離操作に詔いて、エネルギー費の全
処理コストに占める割合は非常に大きく、例えば限外濾
過によりパルプのさらし廃液中のリグニンを１０倍濃縮
する場合、２，０００から４，０００　ｍ’／日の透過
水処理規模で管状及び耐圧板式のモジュールによる処理
コストに占めるエネルギーコストは全処理費の７０から
８０％を占めるという問題がある。

〈発明の目的〉 本発明は、前記せる従来の濾過モジュールの現状を考察
し、その問題点を解消するためになされたものであり、
従来の市販モジュールのように激しい原液流動による流
路やモジュール器壁の抵抗によるエネルギー損失がなく
、かつモジュール内での圧力損失のない液体分離装置を
提供し、高いモジュール性能を保持することを目的とし
、その上、高い耐圧性を必要とせず、濾過槽内に簡単に
膜層ットを装着できる液体分離装置を提供することを目
的としたものである。

〈発明の構成〉 本発明に係る回転式平膜分離装置は液通路を有する膜支
持体の両面を透過膜でおおい、その中央部に穴を設けた
複数の濾過板を、濾過液の排出口となる回転軸に上記の
穴で貫設して一定間隔で積層しかつ、濾過板の外周に間
隔保持部材を付設した膜セットを槽内に装着し、それを
回転させながら加圧、もしくは減圧で濾過を行うことに
より構成される。

〈実施例〉 以下図面を参照して本発明の実施例における膜分離装置
を説明するが、第１図はその実施例１における概略縦断
面図であり、図中の槽２１内には濾過板２３を多数装着
した回転軸２２が垂直に設けられている。

これら濾過板２３は多孔性の膜支持体の両面を透過膜で
おおってシールしたものであり、半透膜を透過した溶液
が通過する通路を有し、更に中央部に設けられた穴から
回転軸２２内に集液されるようになっている。

即ち、中央部に穴を設けた多数の濾過板２３は濾過液４
を排出する濾過液出口２４を下部に有する回転軸２２に
一定間隔で積層した膜セットとし、それを槽２１１内に
装着している。濾過板２３の外周には間隔保持部材Ｓを
付設しである。この間隔保持部材Ｓ／／′ｉ濾過板相互
間への原液の流通性を何ら損うことのない構成である。

例えば、第４図Ｃに示すような方形波形線材Ｓを第４図
Ａに示すように濾過板２３．・・・の外周に数本装着し
、その線材を第４図ＢＫ示すようにバンドａで緊縛する
ことができる。

このような膜セットを用いた膜濾過を加圧下で行う場合
には、槽２１は外気と気密を保っていなければならない
ので、回転軸２２は上下をメカニカルシール２５のよう
な機構を用いて気密性を保持するが、一方、膜が槽２１
の深い下部に装着され、その静水圧で濾過か行われたり
、回転軸２２を介して減圧で濾過が行われる場合には、
槽２１と回転軸２２との間に気密性を要しない。

ここで、２６は必要な場合、気体で槽２１内を加圧した
りする気体を導入もしくは排出するパルプである。

また、２７は原液３の供給口、２８は濃縮液５の排出口
であり、更に２９は濾過板２３を回転させるためのモー
タであり、その回転数は原液３の性質、濾過の目的等に
応じて適当に調節するようになっている。

回転軸２２は第１図のように垂直に設置することもでき
るが、第２図の実施例２のように水平に設置しても良く
、また、第３図の実施例３のどとく１つの槽２１内に回
転軸２２を中心とした膜セットを多数個設置しても良い
。

更に、回転方向を第３図のごとく交互に違った方向にす
ればより有効な濾過性能を得ることもてきる。

上記濾過板２３を積層した膜セットは、第４オ炙示すご
とく、金属あるいはプラスチックの多孔体あるいはプレ
ート等の膜支持体３１の表面に布等溶液の通路となるも
のを重ね合せた両面に半透膜をセットし、その周囲を接
着材もしくはシール等で封じた中央部に、多数の透水口
３４を設けた回転軸２２を挿入せしめる穴３０のあいた
ドーナツ形状の円板複数個を、○リング３２やスペーサ
３３を用いて一定間隔で積層し、両端をしめつけて気密
性を保つようにセットしたもので、ここで、はこれを膜
セットと称することにする。

この膜セットは回転軸２２に取つけられているので、膜
セットがカセットとして用いられ、半透膜の交換や、洗
浄が簡単に行なわれる。この膜支持体３１は、円盤が最
も普通であるが、矩形、正方形、多角形、あるいは楕円
形等、その形状には限定されるものではない。

〈発明の効果〉 以上のごと〈従来の市販モジュールの濾過では通常原液
を固定した膜面上に激しく流して膜透過を行っていたの
に対し、本発明の溶液濾過装置においては、処理原液だ
けをモジュール槽内に供給し、濾過に伴う膜面の濃度分
極は積層した膜力セットが回転することにより、消滅も
しくは減少できる。

従って、本発明の装置では、従来の市販モジュールシス
テムのように激しい原液流動による流路やモジュール器
壁の抵抗によるエネルギー損失が殆んどないので、エネ
ルギー費が低減されるばかりでなく、モジュール内での
圧力損失がないので、低い圧力操作で高いモジュール性
能を保持できるという効果があり、その上装置に高い耐
圧性を必要としない。

また、単位容積当りの膜充填密度も１００から４００　
ｍ’／ｍ”で充分大きな膜面積と処理容量とを有し、更
に濾過槽内に膜セットを容易に装着でき保守が簡単であ
るという利点がある。

更に、濾過板を間隔保持部材で保持しているので、濾過
板の剛性を大きくでき、従って濾過板を大きくできるの
で、濾過能力を大きくできる。しかも、高速回転下でも
濾過板の間隔を保持できる（等間隔に保持できる）ので
、透過速度を長期間一定に維持することが可能である。

なお、本発明の装置は特にミクロ濾過、限外濾過操作を
効率よく行う上で極めて有効な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１における溶液濾過装置の概略
縦断面図、第２図は実施例２の装置の概略側断面図、第
３１図は実施例３の装置の概略平面図、第４図Ａは第１
図の要部拡大の概略側断面図、第４図Ｂは第４図Ａの概
略上面図、第４図Ｃは本発明において使用する間隔保持
部材を示す概略側面図、第５図、第６図、第７図及び第
８図はそれぞれ異なる従来例の溶液濾過装置の断面図を
示している。 ３・・・原液、４・・・濾過液、２１・・・槽、２２・
・・回転軸、２３・・・濾過板、２４・・・濾過液出口
、２６・・・パルプ、２９・・・モータ、３０・・・穴
、３１・・・膜支持体、Ｓは間隔保持部材である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液通路を有する膜支持体の両面を透過膜でおおい、その
   中央部に穴を設けた複数の濾過板を、濾過液の排出口と
   なる回転軸に上記の穴で貫設して一定間隔で積層しかつ
   、濾過板の外周に間隔保持部材を付設した膜セットを槽
   内に装着し、それを回転させながら濾過を行うことを特
   徴とする回転式平膜分離装置。