JPH02227122A - 膜処理方法 - Google Patents
膜処理方法Info
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- JPH02227122A JPH02227122A JP4614689A JP4614689A JPH02227122A JP H02227122 A JPH02227122 A JP H02227122A JP 4614689 A JP4614689 A JP 4614689A JP 4614689 A JP4614689 A JP 4614689A JP H02227122 A JPH02227122 A JP H02227122A
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- Granted
Links
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ業上の利用分野）
本発明は原液を液体、気体及び固体を混合した三相流と
して膜処理する方法に関する。
して膜処理する方法に関する。
（従来の技術）
排水や下水を処理する嫌気性菌体をリアクタ内に高濃度
に保持するためや、食品工業における溶液の分離、濃縮
等を行う膜処理方法として本出願人は先に特開昭６３−
１０４６１０号として、原液を気・液・固混合の三相流
として膜モジユール内に供給し、クロスフロー濾過方式
によって処理する方法を提案している。
に保持するためや、食品工業における溶液の分離、濃縮
等を行う膜処理方法として本出願人は先に特開昭６３−
１０４６１０号として、原液を気・液・固混合の三相流
として膜モジユール内に供給し、クロスフロー濾過方式
によって処理する方法を提案している。
（発明が解決しようとする課題）
上述した気・液・固混合の三相流とすれば、°気液二相
流に比べ乱流促進効果は更に高くなり、膜表面に付着し
た微粒子や溶質成分からなるゲル層は二相流の場合より
も有効に掻き落され、透過流束が大きくなることが期待
される。しかしながら、膜表面のゲル層を完全に除去し
てしまうと、却って膜内に微粒子が侵入して目詰まりを
起し、透過流束が低下する結果となる。したがって固体
としての微粒子の添加割合に関しては一定の範囲とすべ
きである。
流に比べ乱流促進効果は更に高くなり、膜表面に付着し
た微粒子や溶質成分からなるゲル層は二相流の場合より
も有効に掻き落され、透過流束が大きくなることが期待
される。しかしながら、膜表面のゲル層を完全に除去し
てしまうと、却って膜内に微粒子が侵入して目詰まりを
起し、透過流束が低下する結果となる。したがって固体
としての微粒子の添加割合に関しては一定の範囲とすべ
きである。
一方、気・液・固三相流では気・液二相流と同様に、各
相の分布が不均一となった複雑な流れを呈するため、液
単相流に比べて常に透過流束が大きいとは限らないこと
が実験の結果判明し、特に膜モジュールを多数本の細管
状膜にて構成した場合には上記の傾向が強くなった。
相の分布が不均一となった複雑な流れを呈するため、液
単相流に比べて常に透過流束が大きいとは限らないこと
が実験の結果判明し、特に膜モジュールを多数本の細管
状膜にて構成した場合には上記の傾向が強くなった。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決すべく本発明は、原液を三相流として自
然循環させるために供給するガス量をＱ ｇ ［Ｎｍ’
・■Ｉｎ−’］ 、最大循環液流量を与えるガス量をＱ
’ ｇ ［Ｎｍ３１ｉｎ−’］ ％小粒子の添加割合を
ｘ ［ｖｏｌ駒とした場合、これらがＱ’ ｇ≦Ｑｇ（
１＋ｘ）≦フＱ’ ｇとなるようにした。
然循環させるために供給するガス量をＱ ｇ ［Ｎｍ’
・■Ｉｎ−’］ 、最大循環液流量を与えるガス量をＱ
’ ｇ ［Ｎｍ３１ｉｎ−’］ ％小粒子の添加割合を
ｘ ［ｖｏｌ駒とした場合、これらがＱ’ ｇ≦Ｑｇ（
１＋ｘ）≦フＱ’ ｇとなるようにした。
（作用）
上記の条件を満たすように原液を三相流として膜モジュ
ールに供給すれば、二相流よりも透過流束を大きく、ま
た消費動力も低く抑えることができる。
ールに供給すれば、二相流よりも透過流束を大きく、ま
た消費動力も低く抑えることができる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第１図は本発明方法を実施する膜処理装置の全体図であ
り、原液１を満たした原液タンク２は攪拌装置３及び温
度調節装置４を備え、原液タンク２内の原液１をポンプ
５によって供給管６を介してセパレータフに供給するよ
うにしている。
り、原液１を満たした原液タンク２は攪拌装置３及び温
度調節装置４を備え、原液タンク２内の原液１をポンプ
５によって供給管６を介してセパレータフに供給するよ
うにしている。
セパレータ７は隔壁８によって２つの室に区画され、一
方の室には供給管６が臨み、他方の室にはイオン交換樹
脂粒、砂等の小粒子固形物９が貯溜され、更にセパレー
タ７の他方の室には小粒子固形物９の通過を阻止するス
クリーン１０を設け、他方の室と原液タンク２とを戻り
管１１にてつないでいる。
方の室には供給管６が臨み、他方の室にはイオン交換樹
脂粒、砂等の小粒子固形物９が貯溜され、更にセパレー
タ７の他方の室には小粒子固形物９の通過を阻止するス
クリーン１０を設け、他方の室と原液タンク２とを戻り
管１１にてつないでいる。
また、セパレータからは下方に降下管１２を導出し、降
下管１２の途中には電磁流量計１３を設けるとともに、
降下管１２の下端をＵ字状に湾曲して上昇管１４に接続
し、この上昇管１４の途中に全網製の散気筒を備えた気
液混合器１５を設け、この気液混合器１５にブロワ１６
からガス（空気）を供給し、供給ガス量は配管の途中に
設けたガス流量計１７で測定するようにしている。
下管１２の途中には電磁流量計１３を設けるとともに、
降下管１２の下端をＵ字状に湾曲して上昇管１４に接続
し、この上昇管１４の途中に全網製の散気筒を備えた気
液混合器１５を設け、この気液混合器１５にブロワ１６
からガス（空気）を供給し、供給ガス量は配管の途中に
設けたガス流量計１７で測定するようにしている。
また気液混合器１５の上部にはスタティックミキサー１
８を設け、このスタティックミキサー１８の上方に５連
の膜モジュール１９・・・を垂直方向に接続している。
８を設け、このスタティックミキサー１８の上方に５連
の膜モジュール１９・・・を垂直方向に接続している。
各膜モジユール１９内には管状透過膜を配置し、管状透
過膜の内側通路と前記上昇管１４及びセパレータ７への
戻し管２０とをつなぎ、管状透過膜の外側流路と透過水
の取出し管２１とをつなぎ、取出し管２１の先端は逆洗
バッファ２２内に臨み、この逆洗バッファ２２内にはコ
ンプレッサ２３によって加圧空気を供給し、空気圧によ
ってバッファ２２内の透過水を電子天秤２４上に載置し
た集水タンク２５又は切換用減圧タンク２６に送り込む
ようにしている。
過膜の内側通路と前記上昇管１４及びセパレータ７への
戻し管２０とをつなぎ、管状透過膜の外側流路と透過水
の取出し管２１とをつなぎ、取出し管２１の先端は逆洗
バッファ２２内に臨み、この逆洗バッファ２２内にはコ
ンプレッサ２３によって加圧空気を供給し、空気圧によ
ってバッファ２２内の透過水を電子天秤２４上に載置し
た集水タンク２５又は切換用減圧タンク２６に送り込む
ようにしている。
集水タンク２５及び切替用減圧タンク２６には膜間差圧
を与える排気ポンプ２７が接続され、集水タンク２５に
は液面計２８を付設している。而して、集水タンク２５
の重量増加速度を電子天秤２４にて計測することで透過
流束を求めることができ、また集水タンク２５内に所定
量の透過水が溜ったことを液面計２８によって感知した
ならば、自動的に切替用減圧タンク２６への捕集に切替
わり、この間に集水タンク２５内の減圧状態は解除され
て大気圧となり、集水タンク２５内の透過水は原液タン
ク２へ戻される。同様にして切替用減圧タンク２６内の
透過水も原液タンク２に戻され、装置全体としては前循
環濾過方式を採用している。
を与える排気ポンプ２７が接続され、集水タンク２５に
は液面計２８を付設している。而して、集水タンク２５
の重量増加速度を電子天秤２４にて計測することで透過
流束を求めることができ、また集水タンク２５内に所定
量の透過水が溜ったことを液面計２８によって感知した
ならば、自動的に切替用減圧タンク２６への捕集に切替
わり、この間に集水タンク２５内の減圧状態は解除され
て大気圧となり、集水タンク２５内の透過水は原液タン
ク２へ戻される。同様にして切替用減圧タンク２６内の
透過水も原液タンク２に戻され、装置全体としては前循
環濾過方式を採用している。
更に、降下管１２と上昇管１４とをつなぐＵ字状部につ
いては着脱可能とし、液単相流として膜モジユール１９
内へ原液を供給する場合にはこの部分に循環ポンプ２９
を接続するようにしている。
いては着脱可能とし、液単相流として膜モジユール１９
内へ原液を供給する場合にはこの部分に循環ポンプ２９
を接続するようにしている。
以上において、原液タンク２からポンプ５の駆動によつ
てセパレータ７内に供給された原液１は、セパレータ７
内において小粒子固形物９が添加され、この小粒子固形
物９が混入した原液１は降下管１２内を通って下降し、
上昇管１４に入り、気液混合器１５の部分でガスが吹込
まれる。
てセパレータ７内に供給された原液１は、セパレータ７
内において小粒子固形物９が添加され、この小粒子固形
物９が混入した原液１は降下管１２内を通って下降し、
上昇管１４に入り、気液混合器１５の部分でガスが吹込
まれる。
そして、原液１内に吹込まれたガスは流路の中央部を上
昇し、原液１は流路の外周部つまり管状透過膜の内側面
に沿って上昇し、更に原液１中に添加されている小粒子
固形物９は原液１とともに流動する。その結果、管状透
過膜の内側面に付着しているスケール（ゲル層）に小粒
子固形物９が接触し、スケールが掻き落とされる。
昇し、原液１は流路の外周部つまり管状透過膜の内側面
に沿って上昇し、更に原液１中に添加されている小粒子
固形物９は原液１とともに流動する。その結果、管状透
過膜の内側面に付着しているスケール（ゲル層）に小粒
子固形物９が接触し、スケールが掻き落とされる。
一方、透通膜内に流入した原液１は透過水と濃縮液に分
離され、透過水は取り出し管２１によて取り出され、濃
縮液は戻し管２０を介してセパレータ７を介して原液タ
ンク２に戻される。
離され、透過水は取り出し管２１によて取り出され、濃
縮液は戻し管２０を介してセパレータ７を介して原液タ
ンク２に戻される。
ここで気液混合器１５からは連続的にガスが原液１中に
吹き込まれるため、序章管１４及び膜モジユール１９内
の流路にはガスが存在し、みかけの比重が低下し、降下
管１２内の原液との水頭差によって自然に循環流が生じ
ることとなる。
吹き込まれるため、序章管１４及び膜モジユール１９内
の流路にはガスが存在し、みかけの比重が低下し、降下
管１２内の原液との水頭差によって自然に循環流が生じ
ることとなる。
第２図は上述した構成の膜処理装置を用いて減車相流と
した場合と気・液・固混合三相流とした場合の透過流束
とブロワの消費動力との関係を示すグラフである。
した場合と気・液・固混合三相流とした場合の透過流束
とブロワの消費動力との関係を示すグラフである。
尚、第２図の結果を得るにあたっての具体的な条件は以
下の通りである。
下の通りである。
原 液： ０．９％生理食塩水に乾燥パン酵母を分散さ
せた懸濁液 パン酵母濃度：１０Ｋｇ・■−３ 温 度＝２５℃ 透過膜の寸法：外径５．２ｍｍ ｓ内径３．８ｍｍ 、
長さ５００ｍ■のセラミック膜を２００本／そジュール 透過膜の構造：孔径０．５μ履の均質膜又は０．２μ諺
の非対称膜 小粒子：平均粒径Ｑ、８ａｍのイオン交換樹脂小粒子の
添加割合： ５．０ｖｏｌ零以下膜間圧差：６０ｋｌ）
ａ 第２図からは透過流束Ｊが０．７［ｎ＋３・「２・ｄ−
１１未満であると、減車相流とした方が消費動力が小さ
くなり、透過流束が２．０［■３・１１−２・４−１］
を超えると単相流・三相流にかかわらず、消費動力が大
幅に増加することが分かる。
せた懸濁液 パン酵母濃度：１０Ｋｇ・■−３ 温 度＝２５℃ 透過膜の寸法：外径５．２ｍｍ ｓ内径３．８ｍｍ 、
長さ５００ｍ■のセラミック膜を２００本／そジュール 透過膜の構造：孔径０．５μ履の均質膜又は０．２μ諺
の非対称膜 小粒子：平均粒径Ｑ、８ａｍのイオン交換樹脂小粒子の
添加割合： ５．０ｖｏｌ零以下膜間圧差：６０ｋｌ）
ａ 第２図からは透過流束Ｊが０．７［ｎ＋３・「２・ｄ−
１１未満であると、減車相流とした方が消費動力が小さ
くなり、透過流束が２．０［■３・１１−２・４−１］
を超えると単相流・三相流にかかわらず、消費動力が大
幅に増加することが分かる。
したがって、透過流束は気・液・固三相流とする場合は
０．７〜２．０［ｍ’・■−２・ｄ−１］の範囲とすべ
きである。
０．７〜２．０［ｍ’・■−２・ｄ−１］の範囲とすべ
きである。
ところで、本発明にあっては前記したように気・液・固
三相流として自然循環させるのは、専ら気液混合器１５
から供給されるガスに依存している。そこで、供給ガス
量Ｑｇと透過流束Ｊとの関係を示したのが第３図（Ａ）
である。
三相流として自然循環させるのは、専ら気液混合器１５
から供給されるガスに依存している。そこで、供給ガス
量Ｑｇと透過流束Ｊとの関係を示したのが第３図（Ａ）
である。
小粒子を殆ど添加しない二相流に近い状態において透過
流束Ｊが０．７〜２．０〔■３・「２・ｄ−１１となる
のは、供給ガス量Ｑｇが０．０６〜０．３５［Ｎｍ’・
５ｉｎ−’］の範囲であることが分る。しかしながら供
給ガス量Ｑｇと透過流束Ｊとの関係は膜モジュール１９
・・・の配列や膜の孔径によって一義的に定まるもので
はない。
流束Ｊが０．７〜２．０〔■３・「２・ｄ−１１となる
のは、供給ガス量Ｑｇが０．０６〜０．３５［Ｎｍ’・
５ｉｎ−’］の範囲であることが分る。しかしながら供
給ガス量Ｑｇと透過流束Ｊとの関係は膜モジュール１９
・・・の配列や膜の孔径によって一義的に定まるもので
はない。
そこで供給ガス量Ｑｇと循環流量ＱＪ２とが一定の関係
があることに看目し、これを第３図（Ｂ）で示した。即
ち、第３図（Ｂ）に示すように供給ガス量Ｑｇを最大循
環流量Ｑｇを与える供給ガス量Ｑ’ ｇの１〜７倍の範
囲とすることで減車相流よりも消費動力の面で有利な気
・液・固混合の三相流とすることができる。
があることに看目し、これを第３図（Ｂ）で示した。即
ち、第３図（Ｂ）に示すように供給ガス量Ｑｇを最大循
環流量Ｑｇを与える供給ガス量Ｑ’ ｇの１〜７倍の範
囲とすることで減車相流よりも消費動力の面で有利な気
・液・固混合の三相流とすることができる。
一方、第３図（Ａ）からも明らかなように、小粒子の添
加割合Ｘ （ｖｏｌｌ）によって気・液・固三相流が気
・液二相流よりも有利になる場合とならない場合がある
ことが分る。即ち、添加割合を５．０［ｍｏｌ＄１］と
した場合には供給ガス量Ｑｇは０．０７ ［Ｎｍ”・ｌ
ｌ１ｎ−′１以下とし、添加割合を２．５ ［ｖｏｌｋ
ｌ とした場合には供給ガス量Ｑｇは０．１［Ｎ＋ｓ３
・ｍ１ｎ−’］以下としないと有利にならない。つまり
小粒子の添加割合が多くなる程、供給ガス量Ｑｇを少な
くしなければならない。
加割合Ｘ （ｖｏｌｌ）によって気・液・固三相流が気
・液二相流よりも有利になる場合とならない場合がある
ことが分る。即ち、添加割合を５．０［ｍｏｌ＄１］と
した場合には供給ガス量Ｑｇは０．０７ ［Ｎｍ”・ｌ
ｌ１ｎ−′１以下とし、添加割合を２．５ ［ｖｏｌｋ
ｌ とした場合には供給ガス量Ｑｇは０．１［Ｎ＋ｓ３
・ｍ１ｎ−’］以下としないと有利にならない。つまり
小粒子の添加割合が多くなる程、供給ガス量Ｑｇを少な
くしなければならない。
以上をまとめると、気・液・固混合の三相流として膜モ
ジエール１９内に原液を供給する場合は、Ｑ’ ｇ≦
Ｑ（１＋Ｘ）≦フＱ゛の条件を満たすように運転すべき
である。
ジエール１９内に原液を供給する場合は、Ｑ’ ｇ≦
Ｑ（１＋Ｘ）≦フＱ゛の条件を満たすように運転すべき
である。
（発明の効果）
以上に説明した如く本発明によれば、原液を気・液・固
三相流として膜モジュールに送り込んで処理する際に、
供給ガス量及び小粒子の添加割合を所定範囲にすること
で、膜モジュールのランニングコストの約半分を占める
と言われる消費動力を減車相流及び気液二相流に比べて
大幅に低減することができる。
三相流として膜モジュールに送り込んで処理する際に、
供給ガス量及び小粒子の添加割合を所定範囲にすること
で、膜モジュールのランニングコストの約半分を占める
と言われる消費動力を減車相流及び気液二相流に比べて
大幅に低減することができる。
第１図は本発明方法を実施する膜処理装置の全体図、第
２図は透過流束と消費電力との関係を示すグラフ、第３
図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ供給ガス量と透過流束及
び循環液流量との関係を示すグラフである。 尚、図面中、１は原液、２は原液タンク２．７はセパレ
ータ、９は小粒子、１２は降下管、１４は上昇管、１５
は気液混合器、１９は膜モジュールである。
２図は透過流束と消費電力との関係を示すグラフ、第３
図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ供給ガス量と透過流束及
び循環液流量との関係を示すグラフである。 尚、図面中、１は原液、２は原液タンク２．７はセパレ
ータ、９は小粒子、１２は降下管、１４は上昇管、１５
は気液混合器、１９は膜モジュールである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 透過膜を備えた膜モジュールに原液を液体、気体及び固
体を混合した三相流として供給し、クロスフロー濾過方
式によって精製、濃縮或は分離を行うようにした膜処理
方法において、前記原液を三相流として自然循環させる
ために供給するガス量をＱｇ［Ｎｍ＾３・ｍｉｎ＾−＾
１］、最大循環液流量を与えるガス量をＱ’ｇ［Ｎｍ＾
３・ｍｉｎ＾−＾１］、固体としての小粒子の添加割合
をｘ［ｖｏｌ％］とした場合、これらは以下の関係を満
たすようにしたことを特徴とする膜処理方法。 Ｑ’ｇ≦Ｑｇ（１＋ｘ）≦７Ｑ’ｇ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046146A JPH0751216B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 膜処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046146A JPH0751216B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 膜処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227122A true JPH02227122A (ja) | 1990-09-10 |
| JPH0751216B2 JPH0751216B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=12738830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1046146A Expired - Fee Related JPH0751216B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 膜処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751216B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07251043A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-10-03 | Toto Ltd | 濾過方法及び濾過装置 |
| JPH0824594A (ja) * | 1994-07-22 | 1996-01-30 | Toto Ltd | 濾過装置の運転方法 |
| NL1018870C2 (nl) * | 2001-09-03 | 2003-03-05 | Waterleiding Mij Overijssel N | Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van afvalwater. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63104610A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-10 | Akua Runesansu Gijutsu Kenkyu Kumiai | 膜処理装置 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1046146A patent/JPH0751216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63104610A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-10 | Akua Runesansu Gijutsu Kenkyu Kumiai | 膜処理装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07251043A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-10-03 | Toto Ltd | 濾過方法及び濾過装置 |
| JPH0824594A (ja) * | 1994-07-22 | 1996-01-30 | Toto Ltd | 濾過装置の運転方法 |
| NL1018870C2 (nl) * | 2001-09-03 | 2003-03-05 | Waterleiding Mij Overijssel N | Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van afvalwater. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0751216B2 (ja) | 1995-06-05 |
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