JPH1043552A - 膜分離装置および操作圧力の制御方法 - Google Patents

膜分離装置および操作圧力の制御方法

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JPH1043552A
JPH1043552A JP20944696A JP20944696A JPH1043552A JP H1043552 A JPH1043552 A JP H1043552A JP 20944696 A JP20944696 A JP 20944696A JP 20944696 A JP20944696 A JP 20944696A JP H1043552 A JPH1043552 A JP H1043552A
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JP
Japan
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pressure
orifice
regulating valve
pressure regulating
valve
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Pending
Application number
JP20944696A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yoshikawa
浩志 吉川
Shinya Sunano
伸也 砂野
Naoki Tada
直樹 多田
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作圧力を低圧域から高圧域までの任意の圧
力で常に安定に制御することが可能な膜分離装置および
操作圧力の制御方法を提供することである。 【解決手段】 分離膜モジュール3の濃縮液出口33か
らの濃縮液を導出する濃縮液系配管12に自動調圧弁お
よびオリフィス5を直列に介装する。オリフィス5をバ
イパスするためのバイパス回路13を設け、そのバイパ
ス回路13を仕切る仕切り弁6を設ける。低圧域の制御
時には、仕切り弁6を開くことによりオリフィス5の効
果を排除し、自動調圧弁4のみで圧力制御を行う。高圧
域の制御時には、仕切り弁6を閉じることによりオリフ
ィス5で圧力損失を発生させ、残りの圧力を自動調圧弁
4で自動的に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流通式膜分離装置
および操作圧力の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】流通式膜分離装置では、加圧送液ポンプ
で溶液を分離膜に供給し、分離膜によりその溶液を溶質
が除去された透過液と溶質が濃縮された濃縮液とに分離
し、濃縮液を濃縮液系を介して導出する。このような膜
分離装置において操作圧力を制御する場合には、通常、
手動または自動の圧力調整弁(以下、調圧弁と略記す
る。)を1個濃縮液系配管に設ける。この調圧弁を調整
することにより操作圧力を制御することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法で膜
分離装置の操作圧力を制御する場合、低圧域では何ら問
題なく圧力調整可能であるが、5MPaを越えるような
高圧域の制御を行う際に以下のような問題が生じる。
【0004】通常の膜分離装置では、調圧弁の下流側は
大気圧に開放されている。そのため、1段の手動調圧弁
または自動調圧弁で圧力調整を行う場合、調圧弁の前後
で操作圧力に相当する圧力差(圧力損失)が発生する。
したがって、操作圧力が大きいほど調圧弁への負担が大
きくなり、安定した圧力制御が困難になる。
【0005】特に、5MPaを越えるような高圧域の制
御をより安定に行うためには、前後の配管より極端に口
径の小さい調圧弁を選定する必要がある。通常、膜分離
装置では、高圧での実運転の他に低圧かつ高流速での膜
洗浄運転が行われる。小口径の調圧弁を用いると、その
調圧弁を全開にしても大きな圧力損失が発生し、膜洗浄
運転時に分離膜に不適当な圧力がかかった状態となる。
【0006】そこで、膜洗浄運転等の低圧運転時の圧力
損失を回避するために、調圧弁にバイパス回路とこのバ
イパス回路を仕切る仕切り弁とを設け、低圧運転時に調
圧弁をバイパスさせることが行われる。
【0007】しかしながら、この場合でも、高圧運転時
における調圧弁への負担は大きく、制御が不安定になり
やすい。また、バイパス回路および仕切り弁も高圧に耐
え得るものを選定しなければならない。
【0008】一方、複数の調圧弁を直列に設ける方法も
提案されている。この方法では、調圧弁1個当たりに発
生する圧力損失が小さく抑えられるため、各調圧弁への
負担は軽減される。しかし、各調圧弁への負担配分が不
均一かつ不明確となりやすく、安定した圧力制御が困難
となるだけでなく、圧力調整にほとんど寄与しない調圧
弁が発生する場合もある。
【0009】このように、従来のいずれの方法において
も、低圧域から高圧域までの任意の圧力で常に安定した
操作圧力の制御を行うことは非常に困難である。本発明
の目的は、操作圧力を低圧域から高圧域までの任意の圧
力で常に安定に制御することが可能な膜分離装置および
操作圧力の制御方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る膜分離装置は、加圧送液ポンプで溶液を分離膜に
供給し、その分離膜により溶液を溶質が除去された透過
液と溶質が濃縮された濃縮液とに分離し、濃縮液を濃縮
液系を介して導出する膜分離装置において、濃縮液系に
圧力調整弁および所定の口径および長さを有するオリフ
ィスが直列に設けられたものである。
【0011】本発明に係る膜分離装置においては、濃縮
液系に圧力調整弁とオリフィスとが直列に設けられてい
るので、圧力調整弁とは独立してオリフィスにより適度
な圧力損失が発生され、圧力調整弁およびオリフィスの
両方の作用により操作圧力が総合的に制御される。これ
により、圧力調整弁にかかる負担が低減され、安定した
圧力制御が可能となる。
【0012】また、圧力調整弁で調整する圧力が低くな
るので、極端に口径の小さい圧力調整弁を選定する必要
もない。したがって、低圧運転時に分離膜に不適当な圧
力がかかることが防止される。
【0013】所定の口径および長さを有するオリフィス
は、ある一定の流速、一定の溶液密度および粘度におい
て一定の圧力損失を発生するので、圧力調整弁とオリフ
ィスとの負担配分が明確となる。このため、負担が極端
に偏ることがなくなり、圧力制御も容易となる。
【0014】特に、オリフィスをバイパスするバイパス
回路およびそのバイパス回路を仕切る仕切り弁がさらに
設けられることが好ましい。これにより、低圧運転時に
仕切り弁を開くことにより、オリフィスの作用を排除
し、圧力調整弁のみで圧力制御を行うことができる。一
方、高圧運転時には仕切り弁を閉じることにより、オリ
フィスで所定の圧力損失を発生させ、残りの圧力を圧力
調整弁で制御することができる。このようにして、低圧
域から高圧域までの任意の圧力において安定な圧力制御
が可能となる。
【0015】また、オリフィスは圧力調整弁の下流側に
設けられることが好ましい。これにより、低い耐圧のオ
リフィスを使用することができる。また、圧力調整弁が
自動制御弁からなることが好ましい。これにより、運転
中に液性状が変化してオリフィスの圧力損失が変化した
ときでも、自動制御弁により操作圧力を自動的に調整す
ることができる。
【0016】本発明に係る操作圧力の制御方法は、加圧
送液ポンプで溶液を分離膜に供給し、分離膜により溶液
を溶質が除去された透過液と溶質が濃縮された濃縮液と
に分離し、濃縮液を濃縮液系を介して導出する膜分離装
置の操作圧力の制御方法において、濃縮液系に圧力調整
弁と所定の口径および長さを有するオリフィスとを直列
に設け、圧力調整弁およびオリフィスにより膜分離装置
の操作圧力を調整するものである。
【0017】本発明に係る操作圧力の制御方法において
は、圧力調整弁とは独立してオリフィスにより適度な圧
力損失が発生され、直列に設けられた圧力調整弁および
オリフィスの両方の作用により総合的に圧力制御が行わ
れる。これにより、圧力調整弁にかかる負担が低減さ
れ、安定した圧力制御が可能となる。
【0018】また、極端に口径の小さい圧力調整弁を選
定する必要もなくなる。したがって、低圧運転時に分離
膜に不適当な圧力がかかることが防止される。さらに、
所定の口径および長さを有するオリフィスは、ある一定
の流速、一定の溶液密度および粘度において一定の圧力
損失を発生するので、圧力調整弁とオリフィスとの負担
配分が明確となる。このため、負担が極端に偏ることな
く、圧力制御も容易となる。
【0019】特に、オリフィスをバイパスするバイパス
回路およびそのバイパス回路を仕切る仕切り弁をさらに
設け、低圧域の制御時に仕切り弁を開き、高圧域の制御
時に仕切り弁を閉じることが好ましい。
【0020】低圧域の制御時には、仕切り弁を開けるこ
とにより、オリフィスの作用を排除し、圧力調整弁のみ
で圧力制御を行うことができる。一方、高圧域の制御時
には、仕切り弁を閉じることにより、オリフィスで所定
の圧力損失を発生させ、残りの圧力を圧力調整弁で制御
することができる。このようにして、低圧域から高圧域
までの任意の圧力において安定な圧力制御が可能とな
る。
【0021】特に、オリフィスを圧力調整弁の下流側に
設けることが好ましい。それにより、耐圧の低いオリフ
ィスを使用することができる。また、圧力調整弁として
自動制御弁を用いることが好ましい。これにより、運転
中に液性状が変化してオリフィスの圧力損失が変化して
も、自動制御弁により操作圧力を自動的に制御すること
ができる。
【0022】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る流通式膜分離
装置の一例を示す模式図である。図1において、原液タ
ンク1に収容された原液は、供給管路10を通して加圧
送液ポンプ2に供給され、加圧送液ポンプ2により所定
の操作圧力で供給管路11を介して分離膜モジュール3
の原液入口31に供給される。供給管路11には、分離
膜モジュール3の原液入口31の圧力を測定するための
膜入口圧力計7が設けられている。分離膜モジュール3
に供給された原液は、溶質が除かれた透過液と溶質が濃
縮された濃縮液とに分離され、透過液は透過液出口32
から排出され、濃縮液は濃縮液出口33から濃縮液系管
路12に導出される。
【0023】濃縮液管路12には、分離膜モジュール3
の濃縮液出口33の圧力を測定するための膜出口圧力計
8が設けられている。また、濃縮液系管路12には、自
動調圧弁(自動制御弁)4およびオリフィス5が直列に
介装されている。
【0024】オリフィス5の口径は例えば3mmであ
り、オリフィス5の長さは例えば1100mmである。
このオリフィス5は、ある一定の流速、一定の溶液密度
および粘度において例えば5MPaの圧力損失を発生す
る。
【0025】オリフィス5にはバイパス回路13が設け
られ、そのバイパス回路13に仕切り弁6が介装されて
いる。濃縮液は自動調圧弁4およびオリフィス5を通っ
て原液タンク1に戻される。
【0026】図1の膜分離装置において、5MPaまで
の低圧域での圧力制御を行う場合には、バイパス回路1
3の仕切り弁6を開くことによりオリフィス5の効果を
排除し、自動調圧弁4のみで圧力制御を行う。一方、合
計10MPaの高圧域での圧力制御を行う場合には、バ
イパス回路13の仕切り弁6を閉じることによりオリフ
ィス5で5MPaの圧力損失を発生させ、残り5MPa
の圧力を自動調圧弁4で制御する。この場合、低圧域お
よび高圧域にかかわらず、自動調圧弁4にかかる圧力損
失の負担は5MPaを越えることはない。
【0027】膜分離装置の運転中に液性状が変化する
と、オリフィス5での圧力損失も変化するが、操作圧力
は自動調圧弁4により自動的に制御される。したがっ
て、任意の圧力範囲において安定な圧力制御が可能とな
る。
【0028】なお、上記の例では、自動調圧弁4とオリ
フィス5とが隣接しているが、オリフィス5は自動調圧
弁4に直列に配置されていれば特に隣接している必要は
ない。例えば、自動調圧弁4とオリフィス5との間に
弁、圧力計等の計器類、流路を完全に閉ざすことができ
る分岐配管等が設けられてもよい。さらに、自動調圧弁
4の代わりに手動調整弁(手動制御弁)を用いてもよ
い。
【0029】また、オリフィス5は自動調圧弁4の上流
側および下流側のどちらに配置しても同様の効果を得る
ことができるが、オリフィス5を自動調圧弁4の上流側
に配置する場合には、オリフィス5、バイパス回路13
および仕切り弁6は高圧に耐えるものを選定する必要が
ある。したがって、オリフィス5は自動調圧弁4の下流
側に配置することが望ましい。
【0030】なお、上記の圧力範囲は本発明の一例であ
り、発明を適用可能な圧力範囲はこれに何ら限定される
ものではない。
【0031】
【実施例】
(1)実施例1 図1に示した膜分離装置を用いてリンゴ果汁の高濃度濃
縮試験を行った。オリフィス5の口径は3mmであり、
オリフィスの長さは1100mmである。分離膜モジュ
ール3としては、表1の特性を有する環状型逆浸透膜モ
ジュールを使用した。
【0032】
【表1】
【0033】試験条件を表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】ここで、平均操作圧力は、膜入口圧力計7
の値および膜出口圧力計8の値の平均値である。この試
験において、自動調圧弁4を全開にし、バイパス回路1
3の仕切り弁6を全閉にしたときの平均操作圧力(オリ
フィス5の圧力損失に近似)は表3の通りであった。
【0036】
【表3】
【0037】この状態から自動圧力調整を開始し、平均
操作圧力10MPaで安定して制御することができた。
この間、循環流量は15L(リットル)/分で一定とな
り、オリフィス5と自動調圧弁4の負担配分は約3:7
であった。
【0038】(2)実施例2 図1の膜分離装置を用いて43〜80g/L(リット
ル)のメッキ廃液の濃縮試験を行った。オリフィス5の
口径および長さは実施例1と同様である。分離膜モジュ
ール3としては、表4の特性を有するスパイラル型逆浸
透膜モジュールを使用した。
【0039】
【表4】
【0040】試験条件を表5に示す。
【0041】
【表5】
【0042】ここで、平均操作圧力は、膜入口圧力計7
の値および膜出口圧力計8の値の平均値である。この試
験において、自動調整弁4を全開にし、バイパス回路1
3の仕切り弁6を全閉にしたときの平均操作圧力(オリ
フィス5の圧力損失に近似)は3.2MPaであった。
この状態から自動圧力調整を開始した。
【0043】原液濃度、膜入口圧力(分離膜モジュール
3の原液入口31の圧力)、膜出口圧力(分離膜モジュ
ール3の濃縮液出口33の圧力)および循環流量を表6
に示す。
【0044】
【表6】
【0045】表6に示すように、原液濃度が43g/L
から80g/Lまで変化する間、平均操作圧力10MP
aで安定して制御することができた。循環流量は約19
L(リットル)/分で一定となった。また、オリフィス
5と自動調圧弁4の負担配分は約3:7であった。
【0046】上記のように、流通式の膜分離装置におい
て5MPaを越えるような高圧域の操作圧力を1個の調
圧弁で安定して制御することができる。また、分離操
作、洗浄操作等の膜分離装置の機能を損なうことなく、
低圧域から高圧域まで安定した圧力制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る膜分離装置の一例を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
1 原液タンク 2 加圧送液ポンプ 3 分離膜モジュール 4 自動調圧弁 5 オリフィス 6 仕切り弁 12 濃縮液系管路 13 バイパス

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加圧送液ポンプで溶液を分離膜に供給
    し、前記分離膜により前記溶液を溶質が除去された透過
    液と溶質が濃縮された濃縮液とに分離し、濃縮液を濃縮
    液系を介して導出する膜分離装置において、前記濃縮液
    系に圧力調整弁と所定の口径および長さを有するオリフ
    ィスとが直列に設けられたことを特徴とする膜分離装
    置。
  2. 【請求項2】 前記オリフィスをバイパスするバイパス
    回路および前記バイパス回路を仕切る仕切り弁がさらに
    設けられたことを特徴とする請求項1記載の膜分離装
    置。
  3. 【請求項3】 前記オリフィスは前記圧力調整弁の下流
    側に設けられたことを特徴とする請求項1または2記載
    の膜分離装置。
  4. 【請求項4】 前記圧力調整弁が自動制御弁からなるこ
    とを特徴とする請求項1、2または3記載の膜分離装
    置。
  5. 【請求項5】 加圧送液ポンプで溶液を分離膜に供給
    し、前記分離膜により前記溶液を溶質が除去された透過
    液と溶質が濃縮された濃縮液とに分離し、濃縮液を濃縮
    液系を介して導出する膜分離装置の操作圧力の制御方法
    において、前記濃縮液系に圧力調整弁と所定の口径およ
    び長さを有するオリフィスとを直列に設け、前記圧力調
    整弁および前記オリフィスにより前記膜分離装置の操作
    圧力を調整することを特徴とする操作圧力の制御方法。
  6. 【請求項6】 前記オリフィスをバイパスするバイパス
    回路および前記バイパス回路を仕切る仕切り弁をさらに
    設け、低圧域の制御時に前記仕切り弁を開き、高圧域の
    制御時に前記仕切り弁を閉じることを特徴とする請求項
    5記載の操作圧力の制御方法。
  7. 【請求項7】 前記オリフィスを前記圧力調整弁の下流
    側に設けることを特徴とする請求項5または6記載の操
    作圧力の制御方法。
  8. 【請求項8】 前記圧力調整弁として自動制御弁を用い
    ることを特徴とする請求項5、6または7記載の操作圧
    力の制御方法。
JP20944696A 1996-08-08 1996-08-08 膜分離装置および操作圧力の制御方法 Pending JPH1043552A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999024154A1 (en) * 1997-11-07 1999-05-20 Kurita Water Industries Ltd. Method of operating spiral type membrane module
JP2007253047A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Kagome Co Ltd 逆浸透濃縮装置
JP2007253084A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Kagome Co Ltd 逆浸透濃縮方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999024154A1 (en) * 1997-11-07 1999-05-20 Kurita Water Industries Ltd. Method of operating spiral type membrane module
US6267890B1 (en) 1997-11-07 2001-07-31 Kurita Water Industries Ltd. Method of operating spiral wound type membrane module
JP2007253047A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Kagome Co Ltd 逆浸透濃縮装置
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