JPS63104609A - 膜処理装置 - 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、逆浸透圧法、限外濾過法或いは精密濾過法に
よって原液を処理する方法及び装置に関する。

（従来の技術） 食品工業における溶液の分離、濃縮、工場排水や下水の
直接膜分離処理或いは排水や下水を活性汚泥処理又は嫌
気性処理等の生物学的処理によって浄化する際の微生物
を含む汚泥を高濃度に維持する場合に従来から膜処理装
置を用いている。

この膜処理装置は第５図に示すように、原液（１００）
を満たしたタンク（１０１）から循環ポンプ（１０２）
によって透過膜（１０３）を備えた膜処理装置（１０４
）に原液（ｉｏｏ）を供給し、透過膜（１０３）によっ
て原液を透過水と濃縮液に分離し、濃縮液をタンク（１
０１）に戻すようにしたものである。

上述した膜処理にあっては、濃度分極等によって膜面に
溶質が析出してゲル状となって付着したり、原液中の異
物が膜面に付着し、透過水量が低下する不利がある。

斯る不利を解消すべ〈従来から種々の方法が採られてい
る。具体的には管状の膜モジユール内にスポンジポール
或いはプラスチックボールを流し、ａ面の付着物を除去
する方法、膜モジユール内における原液の流れに積極的
に乱流を生じさせて膜面の付着物を除去する方法及び膜
モジユール内に原液と気体とを混合して供給して付着物
を除去する方法があり、気体を混合する方法としては特
公昭５５−２３８４４号及び特開昭８１−１２９０９４
号に開示されるものが知られている。

特公昭５５−２３８４４号に開示される方法は、透過流
束がある程度低下した時点で、電磁弁を開として圧縮気
体を瞬間的に膜モジユール内に導入して付着物を除去す
るようにしたものであり、特開昭Ｅｌｌ−１２９０９４
号に開示される方法は、曝気槽内に散気管を設け、この
散気管の上方に膜装置を配置し、散気管からの気液混合
流を膜部通路に通すことで、膜面での濃度分極及び膜面
の汚損を防止するようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 特公昭５５−２３８４４号に開示される方法にあっては
、間欠的に膜装置（ｌＩ５Ｉモジュール）の圧力を開放
するとともに圧縮気体を膜装置に供給するため、昇圧自
降圧を繰返すこととなる。特に限外濾過法にあっては２
〜１０Ｋｇ命ｆ／ａｓ２．逆浸透圧法にあっては３０〜
１００　Ｋｇ＠ｆ／ｃｍ２の圧力をかけて行うため、昇
圧・降圧を繰返すと、膜だけでなく、ハウジング、配管
、バッキング、圧力計、流量計等装置を構成する部材全
てに圧変化の繰返しによる疲労を与え、部材の寿命が短
くなるとともに部材の破損も生じやすい、また、膜装置
への原液の供給は循環ポンプを用いなければならず運転
コストの面で問題がある。

一方、特開昭８１−１２９０９４号に開示される方法に
あっては、膜装置を曝気槽内に設けているため。

膜装置にトラブルが発生すると曝気槽の運転を停止しな
ければならず、且つ膜装置を目視によって観察できない
ので、異常検出が困難となり、更に膜装置を長期間曝気
槽に浸漬しておくと外筒ジャケット等が汚染し、膜装置
全体を交換しなければならないという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、原液タンクからの原
液が流下する降下管に上昇管を一体的に連続し、この上
昇管に膜モジュールを設けるとともに膜モジュールより
も下方位置において上昇管に気液混合器を設けた。

（作用） 上昇管に設けた気液混合器によって、膜モジュールに供
給する原液を常時気液混合の二相流としたので、膜表面
の付着物を効果的に除去できるとともに、ヘッダータン
クと膜モジュールとの間で原液が循環ポンプを用いずに
自然循環する。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係る膜処理装置の全体図であり、原液
（１）を満した原液タンク（２）は上方位置に液面レベ
ルを一定にするために設けられたヘッダータンク（３）
と供給管（４）を介して接続され、この供給管（４）に
は供給ポンプ（５）を設けている。ヘッダータンク（３
）からは下方に降下管（８）が導出され、この降下管（
８）の下端はＵ字状に湾曲して上昇管（７）となり、こ
の上昇管（７）の途中に気液混合器（８）を設けている
。この気液混合器（８）はへラダータンク（３）よりも
下方に配置され、配管（８）によって加圧ボンベ或いは
コンプレッサに接続されている。また、気液混合器（８
）よりも上方位置において上昇管（７）に膜モジュール
（１０）　、（１０）が垂直状態で上下に離間して接続
され、上方の膜モジュール（１０）からはへラダータン
ク（３）への戻し管（１１）が導出され、また各膜モジ
ュール（１０）、（１０）からは透過水の取出し管（１
２）が導出され、この取出し管（１２）には吸引ポンプ
（１３）が設けられている。尚、ヘッダータンク（３）
には原液タンク（２）へのオーバーフロー管（１４）を
取付けている。

ここで、前記膜モジュール（１０）は透視可能な透明樹
脂からなる筒状ジャケット内に管状透過膜を配置し、管
状透過膜の内側流路と前記上昇管（７）及び戻し管（１
１）とをつなぎ、管状透過膜の外側流路と前記取出し管
（１２）とをつないでいる。

そして、膜モジュール（１０）の配列は第１図に示した
ように複数の膜モジュール（ｌＯ）を縦置きにして上下
方向に離間した配列に限定されず、第２図に示すように
複数の膜モジュール（１０）を千鳥状に配列したもの、
或いは第３図に示すように複数の膜モジュール（１０）
を横置きにして上下方向に離間したものであってもよい
、ただし、気液二相流中の気体は管内の上部を流動する
傾向があるので。

管状透過膜の全周を均一に洗浄するには、第１図に示し
た配列が最も有利となる。

また、前記気液混合器（８）から上昇管（７）内に吹込
むガスとしては、原液の醸化をきらうものにあってはＮ
２ガス等を用い、原液が活性汚泥処理液のような場合に
はエアーレーションを兼ねて空気を吹込む。

以上において、原液タンク（２）から供給ポンプ（５）
の駆動で供給管（０を介してヘッダータンク（３）内に
供給された原液（１）は、降下管（６）内を通って降下
し、上昇管（７）に入り、この上昇管（７）の気液混合
器（８）の部分で気液混合の二相流（中心部が気体で外
周部が液体）となって管状透過膜内に流入する。

そして、透過膜内に入った原液は透過水と濃縮液に分離
され、透過水は取出し管（１２）を介して取出され、濃
縮液は戻し管（１１）を介してヘッダータンク（３）に
戻される。

ここで、透過膜内に流入する原液は気液混合の二相流と
なっており、この二相流は脈動（０，０５〜０．４ｋｇ
　ｏ　ｆ／ｃ＋ｅ２Ｇの範囲）を呈するため膜表面への
剪断効果が発揮され、膜表面の付着物を効果的に除去す
る。

更に原液（１）は、ヘッダータンク（３）→降下管（８
）→上昇管（７）→膜モジュール（１０）→戻し管（１
１）→へラダータンク（３）の順で循環するが、上昇部
（上昇管及び膜モジュールを含む）の流路内にはガスが
存在してみかけの比重が低下し、降下管（８）内の原液
との密度差（水頭差）が駆動力となって自然に循環する
ため、循環ポンプは不要である。

また図示例にあっては原液タンクからの原液を一旦ヘツ
ダータンクに供給するようにしたが、原液タンクを上方
位置に設け、ヘッダータンクを省略してもよい。

（発明の効果） 第４図は第１図に示した本発明方法と、第５図に示した
従来方法とを実験結果に基いて比較したグラフであり、
実験に用いた膜モジュールの透過膜は、外径５．２ｍｍ
　、内径３．９ｍ■、長さ５０ｔ）ｅｍ　、平均気孔径
０．４２　用層、気孔率４７％のアルミナセラミック膜
とし、原液は平均粒径０．４８ｇｔｓのポリメチルメタ
アクリレート粒子がｓ、ｏｏｏｐｐ■となるようにイオ
ン交換水中に分散させたもの（２５℃）を用いた。

また、従来方法にあっては運転圧を１．０５ｋｇ−ｆ／
ｃｍ２Ｇ　、膜面流速を１．８３層／ｓとして実施し、
本発明方法にあっては、透過水側圧力を真空ポンプによ
って２２ｍｍＨｇまで減圧し、ガス吹込流量を２．５４
ＮＪＩ／ｗｉｎとして実施した。尚本発明方法による循
環流量は０．３２９１　／ｓｉｎであり、気相或いは液
相が単独で膜の流路を全て満たして流れたと仮定して評
価したみかけの流速に換算すれば、みかけの液流速は０
．４軸／ｓ　、みかけのガス流速は３．７４ｍ／ｓであ
った。

グラフからも明らかなように本発明方法によれば透過流
束が約５．０ｔａ３／ｌａ２・ｄａ７にも達し、従来法
に比べ大巾に改善されていることが分る。

また本発明によれば、常時気体を吹込むようにしている
ため自然循環によって原液が循環し、従来のように循環
ポンプを設ける必要がなく、コスト的に極めて有利とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る膜処理装置の全体構成図、第２図
及び第３図は別実施例を示す要部構成図、第４図は透過
流束と経過時間との関係を示すグラフ、第５図は従来の
膜処理装置の構成図である。 尚、図面中（１）は原液、（２）は原液タンク、（３）
はヘッダータンク、（６）は降下管、（７）は上昇管、
（８）は気液混合器、（１ｏ）は膜モジュールである。 第１図 第２図　　　第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透過膜を備えた膜モジュールに原液を供給して精
   製、濃縮或いは分離を行う膜処理方法において、前記原
   液は常時気液混合の二相流として膜モジュールに供給さ
   れるようにしたことを特徴とする膜処理方法。
2. （２）原液を貯溜する原液タンクと、この原液タンク又
   は原液タンクにつながるヘッダータンクから導出される
   降下管と、この降下管に一体的に連続する上昇管と、こ
   の上昇管の途中に設けられる透過膜を備えた膜モジュー
   ルと、この膜モジュールよりも下方位置の上昇管の一部
   に設けられ常時上昇管内の原液にガスを供給する気液混
   合器とからなる膜処理装置。