JP3953673B2 - 膜分離装置 - Google Patents
膜分離装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3953673B2 JP3953673B2 JP04168499A JP4168499A JP3953673B2 JP 3953673 B2 JP3953673 B2 JP 3953673B2 JP 04168499 A JP04168499 A JP 04168499A JP 4168499 A JP4168499 A JP 4168499A JP 3953673 B2 JP3953673 B2 JP 3953673B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- membrane
- chamber
- tubular membrane
- partition plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内圧型管状膜を膜分離手段とする膜分離装置に関し、更に詳細には、管状膜の薬液洗浄間隔を長くして、膜分離処理の処理効率を向上させることのできるクロスフロー方式の膜分離装置に関するものである。
なお、本発明においては、一般にチューブラー膜と呼ばれる管の内径が5〜25mm程度のもの、及び一般に中空糸膜と呼ばれる内径0.1〜5mm程度のものの両方を含めて、「管状膜」と総称する。
【0002】
【従来の技術】
一般水、発電所復水、工業用水等の被処理水、或いは工場廃液等の被処理液から同伴する懸濁物を除去して、濁度の低い処理水、或いは処理液を得る手段として、管状膜を膜分離手段とする膜分離装置が、従来から多用されている。
【0003】
ここで、図5及び図6を参照して、従来のクロスフロー方式の膜分離装置の構成を説明する。図5は従来のクロスフロー方式の膜分離装置の構成を示すフローシート、図6は従来の膜分離装置で使用されている内圧型管状膜モジュールの構成を示す縦断面図である。
従来のクロスフロー方式の膜分離装置10は、図5に示すように、被処理液に膜分離処理を施して濁度の低い処理液を流出すると共に被処理液の一部を濃縮液として流出する管状膜モジュール12を有する。
更に、膜分離装置10は、管状膜モジュール12によって膜分離処理する被処理液を収容する被処理液タンク14、被処理液タンク14から管状膜モジュール12に被処理液を被処理液管16を経由して送液する被処理液ポンプ18、管状膜モジュール12から処理液管20を経由して流出する処理液を収容する処理液タンク22、及び、管状膜モジュール12から濃縮液を被処理液タンク14に戻す濃縮液管24を有する。
【0004】
管状膜モジュール12は、図6に示すように、下部隔板26及び上部隔板28によって順序で区画され、下から上に重なる、配液室30、処理液室32、及び濃縮液集液室(以下、簡単に集液室と言う)34とを有する縦型容器36と、処理液室32内に配設された多数本の内圧型管状膜38とから構成されている。
管状膜38は、配液室30及び集液室34にそれぞれ連通するように下部隔板26及び上部隔板28に固定された下端部及び上端部を有し、処理液室34内を縦方向に延在する。管状膜38は、通常の濾過膜、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜等で形成された中空糸膜、又はチューブラ膜である。
【0005】
下部隔板26及び上部隔板28は、通常、管状膜38の端部を離隔した配置で接着剤で固着してなる接着剤層として形成されている。
処理液室32は、管状膜38によって膜内と膜外とに区画されていて、上部には処理液管20に接続して処理液を流出させる処理液口39を有する。
管状膜モジュール12では、配液室30及び集液室34は、それぞれ、下部鏡板40、上部鏡板42により形成され、被処理液管16及び濃縮液管24に連通している。下部鏡板40及び上部鏡板42は、それぞれのフランジ44、46と、処理液室32を形成する胴部48のフランジ50、52とをフランジ結合することにより、胴部48に連結され、一体的な容器36を構成している。
【0006】
管状膜モジュール12では、被処理液を配液室30を介して管状膜38の膜内に導入し、クロスフロー方式で管状膜38により膜分離して処理液を処理液室32の上部の処理液口39から流出させ、処理液管20により処理液タンク22に収容する。また、同時に、管状膜38を透過することなく通過した被処理液を濃縮液として集液室34を経由し濃縮液管24により被処理液タンク14に戻す。
【0007】
本膜分離装置10では、上記濾過工程において管状膜38内を流れる被処理液の流速を速く、例えば管状膜38の出口、即ち集液室34の入口近傍で0.1〜1.0m/秒の範囲にすることにより、被処理液の水力学的剪断力により管状膜38の膜面に付着、堆積した懸濁物の大部分を剥離し、濃縮液と共に排出している。
【0008】
上述のような濾過工程を所定時間行った後、剥離せずに膜面に付着した縣濁物を除去するために管状膜38の逆洗を行う。管状膜38を逆洗するために、膜分離装置10では、逆洗液として処理液を使っている。そこで、被処理液管20に接続された逆洗液管54と、逆洗液管54を経由して処理液タンク22から処理液を管状膜モジュール12の処理液室32に送入する逆洗液ポンプ56と、被処理液管16から分岐した逆洗排液管58とを設けている。
逆洗時には、逆洗液として処理液を逆洗液ポンプ56により処理液タンク22から逆洗液管54及び処理液管20を経由して管状膜モジュール12に送液し、管状膜38を逆に透過させて管状膜38の内側面を洗浄しつつ配液室30、被処理液管16及び逆洗排液管58を経由して外部に排液する。
更に、上記濾過工程と逆洗工程とを繰り返して被処理液の濾過処理を長期間行うと、終には管状膜を逆洗しても、膜間差圧が所定値以下に低下しない、すなわち、濾過性能が回復しない状態となるので、このような場合は、酸、アルカリ、あるいは酸化剤等の薬品を用いて管状膜の薬液洗浄を行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の膜分離装置には、薬液洗浄後、管状膜の膜間差圧が、予期する以上に短期間の間に上昇し勝ちであって、そのために薬液洗浄を頻繁に行う必要があって、運転効率が低いという問題があった。
そこで、本発明の目的は、薬液洗浄の間隔を長くして、膜分離処理の処理効率を向上できるような構成を備えた膜分離装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来の膜分離装置の膜間差圧が、予期する以上に短期間の間で上昇する原因を調べた結果、次のことが判った。
管状膜38を透過することなく通過した被処理液(以下、簡単にクロスフロー循環水と言う)は、集液室34に入ると、流速が、管状膜38内の流速の1/10〜1/100程度に低下する。その結果、クロスフロー循環水によって管状膜38の膜面から剥離され、同伴された懸濁物、特に比較的大きな粒径の懸濁物は、被処理液との比重差に基づいて、濃縮液に同伴して濃縮液管24に流入することなく、図7に示すように、集液室34内で沈降し、上部隔板28上に集積し、次いで堆積する。
懸濁物は、次第に上部隔板28上に集積し、上部隔板28上に堆積して行き、終には管状膜38内に落下して管状膜38の膜面に再び付着したり、更には管状膜38の上端部の開口を閉塞したりして、膜間差圧上昇の原因となる。この結果、短い頻度で薬液洗浄が必要になる。
【0011】
そこで、上部隔板28上に集積した懸濁物、或いは堆積した懸濁物を外部に抜き出すことが重要であると考え、抜き出し手段を設けた管状膜モジュールを試作し、実験の末、本発明を完成するに到った。
【0012】
上記目的を達成するために、本発明に係る膜分離装置は、横断する下部隔板及び上部隔板によって区画された配液室、処理液室及び濃縮液集液室を下部、中央及び上部に有する縦型容器を備え、縦型容器内には、配液室及び濃縮液集液室にそれぞれ連通するように下端部及び上端部で下部隔板及び上部隔板に固定され、処理液室内を縦方向に延在する内圧型管状膜を有する管状膜モジュールを備えて、被処理液を配液室に導入し、クロスフロー方式で膜分離して処理液を処理液室から流出させると共に濃縮液を濃縮液集液室から濃縮液管を介して流出させるようにした膜分離装置において、
濃縮液集液室の上部隔板近傍に臨む位置に取液口を有し、容器壁を貫通して外部に出る開閉弁付き導出管を前記濃縮液管とは別に有することを特徴としている。
【0013】
本発明で、導出管の本数には制約はなく、隔板の大きさに応じて導出管の本数を定める。導出管が1本の場合には、好適には、導出管の管径は、濃縮液を濃縮液集液室から流出させる濃縮液管の1/3〜1/1倍の範囲の管径である。導出管が複数本の場合には、導出管の合計断面積と濃縮液管の断面積とが、この関係にあるようにする。
取液口は、必ずしも、濃縮液集液室の容器壁に面一で設ける必要はなく、濃縮液集液室内に導出管を貫入させ、所望の位置に設けることができる。その際、導出管は濃縮液集液室の容器壁を貫通する必要はなく、上部隔板を貫通して処理液室を経て処理液室の容器壁から外部に出ても良い。また、1本の導出管が1個の取液口を有する必要もなく、1本の導出管に複数個の取液口を隔板上に分散して設けてもよい。
導出管及び開閉弁は、被処理液の圧力に耐えられる限り、その形状、材質、材料に制約はない。また、開閉弁は、懸濁物を流出させることを考慮して、好適には、ボール弁やバタフライ弁等の導出管の管径に対して比較的縮径しない開口面積を有するものを使用する。
【0014】
以上の構成により、本発明では、蓄積する懸濁物の沈降速度やクロスフロー循環水の流速に影響されることなく、導出管を経由して懸濁物を外部に排出することができる。
導出管を使った排液は、膜分離装置の連続運転中、1週間に1回程度、数十秒間を目安に定期的に又は随時に行えば、十分であって、被処理液の膜分離時に濃縮液を抜き出してもよく、また、逆洗時に逆洗排液を抜き出しても良い。
排液に必要な水量は、管状膜モジュールの大きさにもよるが、通常、数リットルである。排液は被処理液の圧力を使って行う。
【0015】
本発明に係る膜分離装置は、被処理液の性状に限らず適用でき、例えば河川水、井戸水、湖沼水などの産業用、水道用の原水のみならず、公共下水、工場排水等に適用でき、特に濁度が数度から数百度の範囲にわたる原水、又は被処理液に最適に適用できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る膜分離装置の実施形態の一例であって、図1は本実施形態例の膜分離装置の構成を示すフローシート、図2(a)は本実施形態例の膜分離装置に設けた管状膜モジュールの構成を示す断面図、図2(b)は管状膜モジュールの上面図である。
本実施形態例の膜分離装置60は、図1に示すように、管状膜モジュール62の構成及びそれに付随する配管を除いて、従来の膜分離装置10と同じ構成を備えている。
【0017】
本実施形態例では、管状膜モジュール62は、図2(a)に示すように、集液室34に連通する導出管64を備えている。導出管64は、上部隔板28の近傍に臨む位置で濃縮液集液室(以下、簡単に集液室と言う)34を形成する上部鏡板42の容器壁に取液口66を有し、外部に開閉弁68を有する。導出管64の管径は、濃縮液管24の内径を50mmとすると、25mm〜50mmの範囲で良い。導出管64は、図2(b)に示すように、上部鏡板42に対して半径方向に延び、図1に示すように、所望の場所に排液できるようになっている。
【0018】
本実施形態例では、定期的に又は随時に、開閉弁68を開放すると、被処理液の圧力により集液室34の濃縮液が、図2(a)に示すように、上部隔板28上に集積し、或いは堆積している懸濁物を一挙に同伴して外部に排液される。
これにより、本実施形態例の膜分離装置60では、従来の膜分離装置10のように、上部隔板28上に堆積した懸濁物が、管状膜38内に落下して管状膜38の膜面に再び付着したり、更には管状膜38の上端部の開口を閉塞したりして、膜間差圧上昇の原因となるようなことは生じない。
【0019】
本実施形態例の膜濾過実験例
本実施形態例の膜分離装置の性能評価を行うために、管状膜モジュールとして、オルガノ(株)製の中空糸膜モジュール(商品名ORFINE)を用いて、膜分離装置62と同じ構成の実験装置を作製し、以下の条件で膜濾過の実験を行った。
被処理液 :河川表流水
被処理液の濁度 :5〜500度
濾過水の濁度 :0.0001〜0.0010度
(レーザー光式濁度計により測定)
膜濾過流束 :1.5m3 /m2 /日
濃縮液管内の濃縮液の流速 :0.1m/秒
逆洗から逆洗までの膜濾過時間:45分
逆洗時間 :60秒
逆洗流束 :5.8m3 /m2 /日
導出管からの排液頻度 :1回/1週間
導出管からの排液時間 :20秒
【0020】
実験中、管状膜モジュールの膜間差圧を計測したところ、図3のグラフ(1)に示す結果を得た。
そして、7カ月の後に、薬液洗浄が必要な80kPaの膜間差圧に達した。また、濾過水の回収率は、被処理水として導入した河川表流水の流量の91.40%であった。
【0021】
従来の膜分離装置の膜濾過実験例
本実施形態例の膜分離装置との比較を行うために、管状膜モジュールとして同じくオルガノ(株)製の中空糸膜モジュール(商品名ORFINE)を用いた従来の膜分離装置を使って、上述の実験条件と同じ条件で膜濾過実験を行い、実験中、管状膜モジュールの膜間差圧を計測したところ、図3のグラフ(2)に示す結果を得た。
そして、4.5カ月の後には、薬液洗浄が必要な80kPaの膜間差圧に達した。また、濾過水の回収率は、被処理水として導入した河川表流水の流量の91.41%であった。
【0022】
以上の実験例から判る通り、本実施形態例の膜分離装置60は、従来の膜分離装置10に比べて、薬液洗浄から薬液洗浄までの期間が大幅に長くなり、しかも濾過水の回収率がほぼ同じである。
従って、膜分離装置60を使うことにより、膜濾過処理の処理効率が著しく向上すると評価できる。
【0023】
上述の例では、被処理液の膜濾過時に定期的に又は随時に開閉弁68を開放して、導出管64から濃縮液を抜き出して懸濁物を排出しているが、被処理液の膜濾過時に限らず、逆洗時に開閉弁68を開放して導出管64から逆洗排液を抜き出し、同時に上部隔板28上の懸濁物を排出するようにしても良い。
【0024】
管状膜モジュールの改変例
本例は実施形態例に設けた管状膜モジュール62の改変例である。本例では、導出管70は、図4に示すように、上部鏡板42の容器壁を貫通して集液室34の内部に貫入し、複数個(図4では簡単に2個図示)の取液口72が上部隔板28の近傍位置に臨んでいる。尚、取液口72は、図2に示すように、下向きの開口でなく、上部隔板28に沿った横向きの開口を有するように導出管70を設けても良い。
また、図示しないが、管状膜38の配列に影響が生じない限り、導出管70が、上向きの開口を有する取液口72を備え、上部鏡板42の容器壁でなく、上部隔板28を貫通して処理液室32の容器壁から外部に出るようにしても良い。
【0025】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、内圧型管状膜を有し、クロスフロー方式で膜分離する管状膜モジュールに、濃縮液集液室の隔板近傍に臨む位置に取液口を有し、容器壁を貫通して外部に出る開閉弁付き導出管を設けることにより、従来の膜分離装置に比べて、膜分離液の回収率が同じで、しかも薬液洗浄から薬液洗浄までの期間が大幅に長くなって膜分離処理の効率が著しく向上する膜分離装置を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例の膜分離装置の構成を示すフローシートである。
【図2】図2(a)は実施形態例の膜分離装置に設けた管状膜モジュールの構成を示す断面図、及び図2(b)は管状膜モジュールの上面図である。
【図3】運転期間と膜間差圧との関係を示すグラフである。
【図4】管状膜モジュールの改変例である。
【図5】従来の膜分離装置の構成を示すフローシートである。
【図6】従来の膜分離装置に設けた管状膜モジュールの構成を示す断面図である。
【図7】懸濁物が上部隔板上に堆積する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
10 従来のクロスフロー方式の膜分離装置
12 管状膜モジュール
14 被処理液タンク
16 被処理液管
18 被処理液ポンプ
20 処理液管
22 処理液タンク
24 濃縮液管
26 下部隔板
28 上部隔板
30 配液室
32 処理液室
34 濃縮液集液室
36 縦型容器
38 内圧型管状膜
39 処理液口
40 上部鏡板
42 下部鏡板
44、46、50、52 フランジ
48 胴部
54 逆洗液管
56 逆洗液ポンプ
58 逆洗排液管
Claims (1)
- 横断する下部隔板及び上部隔板によって区画された配液室、処理液室及び濃縮液集液室を下部、中央及び上部に有する縦型容器を備え、縦型容器内には、配液室及び濃縮液集液室にそれぞれ連通するように下端部及び上端部で下部隔板及び上部隔板に固定され、処理液室内を縦方向に延在する内圧型管状膜を有する管状膜モジュールを備えて、被処理液を配液室に導入し、クロスフロー方式で膜分離して処理液を処理液室から流出させると共に濃縮液を濃縮液集液室から濃縮液管を介して流出させるようにした膜分離装置において、
濃縮液集液室の上部隔板近傍に臨む位置に取液口を有し、容器壁を貫通して外部に出る開閉弁付き導出管を前記濃縮液管とは別に有することを特徴とする膜分離装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04168499A JP3953673B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 膜分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04168499A JP3953673B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 膜分離装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000237550A JP2000237550A (ja) | 2000-09-05 |
JP2000237550A5 JP2000237550A5 (ja) | 2004-12-24 |
JP3953673B2 true JP3953673B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=12615263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04168499A Expired - Fee Related JP3953673B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 膜分離装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3953673B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002166140A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Yuasa Corp | 浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜 |
JP2002166137A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Yuasa Corp | 浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール |
JP2002166138A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-11 | Yuasa Corp | 浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール |
JP6567008B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2019-08-28 | 株式会社クボタ | 膜モジュールの運転方法 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP04168499A patent/JP3953673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000237550A (ja) | 2000-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6190557B1 (en) | Spiral wound type membrane element, running method and washing method thereof | |
JPH01500732A (ja) | フィルタの洗浄 | |
JPH07112185A (ja) | 排水処理装置およびその洗浄方法 | |
IE913483A1 (en) | Membrane separation system and methods of operating and¹cleaning such a system | |
JPH11156166A (ja) | 中空糸膜モジュールの洗浄方法 | |
JPH11128692A (ja) | 中空糸膜モジュール | |
JP2007296500A (ja) | 膜分離装置及び膜ろ過方法 | |
WO2007083723A1 (ja) | 膜ろ過処理装置及びその運転方法 | |
JP3953673B2 (ja) | 膜分離装置 | |
CN206814759U (zh) | 防治辣椒青枯病微生物菌剂生产用超滤膜过滤器 | |
JP5324117B2 (ja) | 散気装置及び散気装置を備えた膜濃縮装置を有する水処理施設 | |
JPH06190251A (ja) | 濁質成分を含む水の処理方法及び装置 | |
JP5238128B2 (ja) | 固液混合処理液の固液分離装置 | |
JP2007209949A (ja) | 固液混合処理液のろ過液回収装置 | |
JPH09131517A (ja) | 中空糸膜モジュールおよびその使用方法 | |
JPH05168871A (ja) | 膜分離装置 | |
JP4454922B2 (ja) | 中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法 | |
JP2017176951A (ja) | 分離膜モジュールの洗浄方法 | |
JP2010188250A (ja) | 水処理方法 | |
JP2009233504A (ja) | 浸漬型膜モジュールの洗浄方法および浸漬型膜モジュールの洗浄装置とそれを用いた浸漬型膜ろ過装置 | |
JP2585879Y2 (ja) | 膜分離装置 | |
KR20160146725A (ko) | 제탁막 모듈의 운전 방법 | |
JP7213711B2 (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
JP3601014B2 (ja) | 浸漬型膜濾過設備における原水濃縮方法およびその装置 | |
JP2015123436A (ja) | 水処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061031 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070403 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070425 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |