JP2634837B2 - 膜処理装置 - Google Patents

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６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100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101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く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ュール内にスポンジボー
ル或いはプラスチックボールを流し、膜面の付着物を除
去する方法、膜モジュ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
膜モジュ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55−23644号及び特開昭61−129094号に開示され
るものが知られている。

特公昭55−23644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
瞬間的に膜モジュ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61−129094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、散気管からの気体混合流を膜間通路に
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55−23644号に開示される方法にあっては、間
欠的に膜装置（膜モジュール）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・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・f/
cm²、逆浸透圧法にあっては30〜100kg・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、パッキング、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61−129094号に開示される方法にあって
は、膜装置を曝気槽内に設えているため、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、原液タンクにつな
がるヘッダータンクにガス導入口を設け、ヘッダータン
クから導出される降下管の途中に膜モジュールを設ける
ようにした。

（作用） 原液タンクからヘッダータンクへの原液供給量を調整
することで、ヘッダータンクから降下管内へ流下する原
液はガスを巻き込み、膜モジュール内の一次側の流れは
気液二相流動状態となる。

（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、図
中１は原液タンクとしての嫌気性バイオリアクタであ
り、このバイオリアクタ１の底部には原液導入管２が接
続され、上部には撹拌装置３が設けられ更に上面開口は
蓋体４で閉塞され、この蓋体４にはメタンガスホルダー
につながる配管５を接続している。

また嫌気性バイオリアクタ１の上部から原液供給管６
を導出し、この原液供給管６を介して原液を水頭差によ
ってヘッダータンク７に供給するようにしている。この
ヘッダータンク７にはガス導入口８が形成され、このガ
ス導入口８と前記配管５とを配管９にて接続し、ヘッダ
ータンク７内にガス（メタンガス）を導入し得るように
している。

一方、ヘッダータンク７の漏斗状底部の最下部からは
下方に向けて降下管10を導出し、この降下管10の途中に
膜モジュール11…垂直状態で上下に離間して接続してい
る。この膜モジュール11は第２図に示すように、透明樹
脂等からなる筒状ジャケット12内に多数のセラミックス
製管状透過膜13を配置し、管状透過膜13内側の一次側流
路14を前記降下管10に接続し、管状透過膜13外側の二次
側流路15を透過水の取り出し管16（第１図参照）に接続
している。そして、この取り出し管16は集合して透過液
タンク17に接続され、透過液タンク17内に貯った透過液
はポンプ18によって図示しないタンクに排出され、また
透過液タンク17内のガスは真空ポンプ19によって排出さ
れる。

また、最下位の膜モジュール11下端から導出された降
下管10は返送タンク20に接続され、この返送タンク20の
上部にはガス抜き管21が接続され、返送タンク20の下部
からは戻し管22が導出され、この戻し管22の途中には返
送ポンプ23を設け、この返送ポンプ23よりも下流側にお
いて戻し管22を前記導入管２につながる配管22aとヘッ
ダータンク７につながる配管22bに分岐し、膜モジュー
ル11…内を通過することで濃くなった原液の一部を嫌気
性バオオリアクタ１内に、また他の一部をヘッダータン
ク７内に戻すようにしている。

ところで、嫌気性バイオリアクタ１からヘッダータン
ク７に供給された原液はヘッダータンク７の底部から降
下管10内を流下して膜モジュール11内に供給されるので
あるが、ヘッダータンク７はガス導入口８及び配管９を
介してメタンガスホルダーにつながる配管５に接続され
ているため、原液が降下する際にヘッダータンク７内の
ガス（メタンガス、炭酸ガス等）を巻き込み、膜モジュ
ール11の管状透過膜13内は原液（）とガス（ｇ）とが
混在する気液二相流動状態となる。その結果、管状透過
膜13の表面には気相の流れと流体塊の流れが交互に発生
し、膜表面の擦過効果が大となり、膜表面に形成されて
いるスケールＳが有効に除去される。

第３図及び第４図は別実施例を示す図であり、複数の
膜モジュール11…を第３図に示すように千鳥状に配列し
たもの、或いは第４図に示すように横置きにして上下に
離間したものであってもよいが、管状透過膜において完
全な気液二相流状態を生じさせるには第１図に示し配列
が最も有利となる。また図示例にあっては水頭差によっ
てバイオリアクタ１から原液をヘッダータンク７に供給
するようにしたが、ポンプによって供給するようにして
もよい。

（発明の効果） 第５図は第１図に示した本発明装置と、従来装置とを
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3.9mm、長さ
500mm、平均気孔径0.42μｍ、気孔率47％のアルミナセ
ラミック膜とし、原液は平均粒径0.48μｍのポリメチル
メタアクリレート粒子が5,000ppm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。

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5.0m³/m²・day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、原液の流下に伴ってガスを巻き
込むようにしているため、ガスを吹き込むためのボン
ベ、或いはコンプレッサー等が不要となり、コスト的に
も有利となる。

【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
は膜モジュールの拡大断面図、第３図及び第４図は別実
施例を示す要部構成図、第５図は透過流束と経過時間と
の関係を示すグラフ、第６図は従来の膜処理装置の構成
図である。 尚、図面中、１は原液タンク、７はヘッダータンク、10
は降下管、11は膜モジュールである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原液を貯溜する原液タンクにヘッダータン
   クを接続し、このヘッダータンクにガス導入口を形成す
   るとともに、ヘッダータンクから導出される降下管の途
   中に透過膜を備えた膜モジュールを設けたことを特徴と
   する膜処理装置。