JPH0768137A

JPH0768137A - 分離膜モジュール

Info

Publication number: JPH0768137A
Application number: JP5242068A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Maeda; 恭志前田; Masahiko Endo; 雅彦遠藤
Original assignee: Dow Chemical Japan Ltd
Current assignee: Dow Chemical Japan Ltd
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-14
Also published as: AU7545994A; WO1995006514A1

Abstract

(57)【要約】【目的】モジュール内の被処理液の流れを安定化させ
ることが出来、且つ、流路幅を適宜に設定し得る分離膜
モジュールを提供する。【構成】複数の無機平板膜（３）と、これら平板膜
（３）を平行且つ並列に位置させて収容した筐体（１）
と、各平板膜（３）の間に形成された流路（４）と、流
路（４）に通じる被処理液の供給口（６）および非透過
液の排出口（８）と、透過液の回収手段とを備えた分離
膜モジュールであって、流路（４）には、平板膜（３）
の表面を筐体（１）側に支持させる支持手段（５）が設
けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分離膜モジュールに関
するものであり、詳しくは、無機平板膜を用いて精密濾
過、限外濾過、逆浸透濾過などの各種の分離操作を行う
分離膜モジュールにおいて、特定の膜補強構造によって
分離効率と耐圧性能の高められた分離膜モジュールに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密濾過、限外濾過、逆浸透濾過などの
分離操作を行う分離膜モジュールの中、排水処理や浄化
処理などのスラッジ等を含む流体の分離に使用される分
離膜モジュールにおいては、モジュール内の目詰まりが
少なく且つ耐熱性、耐薬品性に優れているという理由か
ら、セラミックス等から形成した無機平板膜の利用が種
々検討されている。

【０００３】特開平４−２４７２８８号公報、特開平４
−３３４５３０号公報には、処理層内に複数の平板膜を
平行且つ並列に配置して各平板膜の間に平行な流路を形
成し、当該流路に供給された被処理水から水を選択的に
分離する濾過装置が記載されている。斯かる装置におい
ては、膜表面へのスラッジ等の付着を防止するため、流
路入口に爆気装置や流動装置などを付設している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の爆気装置などに
よって被処理液の流れを制御し且つ膜表面に衝撃を与え
ることは、スラッジ等の付着を防止する一手段ではある
が、被処理液の種類によっては流路の閉塞や膜表面への
付着を十分に抑制することが難しい。従って、高濁質分
を含む流体の処理においては、閉塞を防止するという観
点から、各平板膜の間の流路幅を大きくしたり、流速を
高めることが有効である。しかしながら、流路幅を大き
くするなどした場合には、膜表面への負荷が増大して平
板膜が揺動し、流体の流れが不安定となって分離効率の
低下を招くことがあり、しかも、膜に損傷を与える虞も
ある。また、実用上は高圧の逆洗に耐え得る構造も必要
とされる。

【０００５】本発明は、平板膜における耐圧強度を向上
し得るモジュール構造を主眼に種々検討の結果なされた
ものであり、その目的は、無機平板膜を用いて精密濾
過、限外濾過、逆浸透濾過などの各種の分離操作を行う
分離膜モジュールにおいて、モジュール内の被処理液の
流れを安定化させることが出来、且つ、流路幅を適宜に
設定して閉塞を防止し得る、分離効率が高く耐久性に優
れた分離膜モジュールを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、複数の無機平板膜と、これら平板膜を平行且つ並列
に位置させて収容した筐体と、前記各平板膜の間に形成
された流路と、前記筐体に設けられ且つ前記流路に通じ
る被処理液の供給口および非透過液の排出口と、前記各
平板膜を透過した透過液の回収手段とを備えた分離膜モ
ジュールであって、前記流路には、前記平板膜の表面を
前記筐体側に支持させる支持手段が設けられていること
を特徴とする分離膜モジュールに存する。

【０００７】

【作用】上記の支持手段は、各平板膜の表面に受ける流
体の圧力を筐体側に支持させてこれら平板膜を補強し、
そして、各平板膜の揺動を防止し、且つ、各平板におけ
る耐圧強度を向上させる。

【０００８】

【実施例】本発明に係る分離膜モジュールの実施例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係る分離膜モジ
ュールの一例を示す全体外観図である。図２は本発明に
係る分離膜モジュールの内部構造を示すII−II矢視図で
ある。図３〜図５は、本発明に係る分離膜モジュールの
内部構造の他の例を示す、II−II矢視に相当する図面で
ある。図６は、本発明の分離膜モジュールに使用される
平板膜の構造の一例を示す要部斜視図である。図７〜図
１０は、本発明の分離膜モジュールに使用される平板膜
の構造の他の例を示す要部斜視図である。

【０００９】先ず、本発明の一実施例を説明する。本発
明の分離膜モジュールは、図１に示されるように、複数
の無機平板膜（３）と、これら平板膜（３）を平行且つ
並列に位置させて収容した筐体（１）と、各平板膜
（３）の間に形成された流路（４）と、筐体（１）に設
けられ且つ流路（４）に通じる被処理液の供給口（６）
および非透過液の排出口（８）と、各平板膜（３）を透
過した透過液の回収手段とを備えている。そして、本発
明の分離膜モジュールにおいて、流路（４）には、平板
膜（３）の表面を筐体（１）側に支持させる支持手段
（５）が設けられている。

【００１０】上記の平板膜（３）としては、排水処理や
浄化処理などを含む各種の用途に使用するため、耐熱
性、耐薬品性に優れる無機平板膜が使用される。具体的
には、酸化アルミニウム、珪酸アルミニウム、カーボ
ン、酸化ジルコニウム、酸化チタン、炭化珪素、二酸化
珪素またはこれらの混合物などのセラミックスにて形成
された多孔構造の薄膜が好適である。斯かる薄膜は、ゾ
ルゲル法、泥漿成形焼結法、分相溶出法、化学蒸着法な
どの従来公知の各種の製造方法によって例えば方形平板
状に製造される。

【００１１】また、図６に示されるように、平板膜
（３）は、表面に緻密な活性層を備え、内部に多孔構造
の粗密層を備える。緻密層は実質的に分離を行う機能を
有し、また、粗密層は分離した透過液を円滑に取り出す
機能を有する。そして、これら緻密層と粗密層とは、膜
自体の強度を向上させるため、通常は一体的な構造とさ
れている。緻密層の仕様は、当該モジュールの用途に応
じて適宜に設定されるが、例えば、精密濾過膜として使
用する場合にはその細孔径を０．０５〜１０μ程度、限
外濾過膜として使用する場合にはその分画分子量を１０
００〜１００万程度とされる。斯かる構造の平板膜
（３）は、通常、約２〜２０mmの厚みに形成される。

【００１２】また、平板膜（３）の周縁の中、被処理液
に曝される側縁（３４）は、通常、上記の活性層と一体
的に形成されており、そして、周縁の少なくとも一部
は、当該平板膜内部の透過液を外部へ排出するため、内
部の粗密層が露出した流出部（３１）となっている。上
記の側縁（３４）については、各種の樹脂材料や平板部
材にて封止することもできるが、特に活性層と共にセラ
ミックスにて形成した場合には、蒸気滅菌や強い薬剤に
よる洗浄が可能である。

【００１３】筐体（１）の形状は、モジュールとして各
種機器に組み込み容易な適宜な形状であればよく、例え
ば、図１に示されるように、対向する２面に開口部を備
えた六面体の略箱状に形成される。そして、一方の開口
部を供給口（６）、他方の開口部を排出口（８）とされ
る。また、筐体（１）内に平行且つ並列に配置された各
平板膜（３）の間が流路（４）となっており、供給口
（６）から供給された被処理液は、流路（４）を通過す
る間に固形成分が各平板膜（３）によって選択的に分離
され、非透過液として排出口（８）から排出される。な
お、流路（４）の間隙幅は、例えば約０．５〜１０mmと
され、斯かる幅は被処理液に応じて適宜に設定すること
が出来る。

【００１４】上記の透過液の回収手段は、各平板膜
（３）に透過液の取り出し流路を付設するなどの種々の
構造とすることが出来る。しかしながら、本実施例にお
いては、簡単な構造であって且つ各平板膜（３）から透
過液を効率的に取り出すため、流路（４）の流れ方向に
沿って各平板膜（３）の両端縁部側に各々設けられた捕
集室（２）にて構成される。斯かる捕集室（２）は、通
常、仕切壁（２０）によって流路（４）を区画すること
によって形成される。仕切壁（２０）は、筐体（１）内
にて所定間隔に配置される各平板膜（３）の平行な両端
縁部近傍を支持する機能をも有しており、平板部材や各
種の樹脂、セラミックス等の封止材にて構成されてい
る。そして、各捕集室（２）内には上記の流出部（３
１）が配置されている。また、各捕集室（２）には透過
液の取り出し口（７）が付設されている。なお、筐体
（１）の内面および仕切壁（２０）は、耐熱性、耐薬品
性を高めるため、セラミックスにて形成されているのが
好ましい。

【００１５】本発明の分離膜モジュールは、支持手段
（５）によって各平板膜（３）の揺動防止および耐圧強
度の向上を図り、流路（４）の幅を処理条件に応じて適
宜に設定することを可能したものである。具体的には、
図２に示されるように、支持手段（５）は流路（４）に
挿入された介装部材にて構成される。斯かる介装部材と
しては、ステンレス等の金属、または、ポリプロピレ
ン、ポリウレタン等のプラスチックにて形成された波板
（５ａ）が使用され、そして、波板（５ａ）は、流路
（４）において当該波板の波の頂部（又は底部）が供給
口（６）から排出口（８）に向けて連続するように配置
される。

【００１６】次に、本発明の分離膜モジュールにおける
分離操作を説明する。本発明の分離膜モジュールは、通
常、各種の濾過装置に組み込まれて使用され、スラッジ
を含む排水などの被処理液が液送ポンプ（図示せず）を
通じて供給口（６）から当該モジュール内に所定圧力で
供給される。供給された被処理液は、各平板膜（３）の
間に形成された流路（４）を通過する間、平板膜（３）
の膜表面に接触し、膜表面の緻密層によって被処理液中
の高濁質分を含まない例えば水のみが選択的に透過され
る。

【００１７】その際、本発明の分離膜モジュールにおい
ては、流路（４）に挿入された波板（５ａ）にて支持手
段（５）が構成されており、斯かる支持手段（５）によ
って各平板膜（３）を補強することが出来る。すなわ
ち、波板（５ａ）は、各平板膜（３）の表面に受ける流
体の圧力を筐体（１）側に支持させる。従って、各平板
膜（３）は、流路（４）内への異物の進入などによって
各流路（４）間に圧力変動が生じた場合にも揺動や振動
を起こすことが無い。その結果、各流路（４）内の被処
理液の流れを安定化させることが出来、所定の分離効率
を維持することが出来る。

【００１８】更に、各平板膜（３）は、支持手段（５）
によって補強されているため、各平板膜（３）の表面に
高い圧力を受けたり上記のような圧力変動に際しても大
きく歪むことが無く、従って、破損することが無い。ま
た、支持手段（５）を構成する波板（５ａ）は、一の平
板膜（３）が僅かに揺動した際にも、斯かる平板膜
（３）の変位を吸収することが出来、他の平板膜（３）
へ作用する押圧力を緩衝することが出来る。

【００１９】また、平板膜（３）の内部に透過された透
過液、例えばスラッジの除去された水は、各平板膜
（３）の周縁に設けられた流出部（３１）を通じて捕集
室（２）に集められる。そして、捕集室（２）内の透過
液は、取り出し口（７）を介し、通常は吸引ポンプ（図
示せず）を使用して取り出される。また、平板膜（３）
を透過しなかった高濁質分を含む非透過液は、排出口
（８）から当該モジュールの外部へ取り出される。

【００２０】本発明の分離膜モジュールに関して特に注
目すべき点は、支持手段（５）によって各平板膜（３）
における耐圧強度を向上させることが出来るため、流路
（４）の幅を被処理液に応じて適宜に設定できることで
ある。すなわち、高濁質分（スラッジ等の浮遊物や膜表
面付着物）の大きさや含有量に応じて流路（４）の幅を
設定した場合、流路（４）の閉塞を防止でき、安定した
分離機能を維持することが出来る。しかも、各平板膜
（３）において耐圧強度が高いため、高圧の逆洗も可能
であり、モジュールの耐久性を一層高めることが出来
る。

【００２１】更に、本発明の分離膜モジュールにおいて
は、各平板膜（３）における耐圧強度が高いため、流路
（４）の間隙幅をさほど拡大することなく、高濁質分を
含む被処理液を一層高い圧力にて供給することも出来
る。換言すれば、モジュールの単位体積当たりの平板膜
（３）の設置数を増やして膜面積を増大させ、処理能力
を向上させることが出来る。従って、本発明の分離膜モ
ジュールにおいては、従来のモジュールに比べ、一層小
型化することが出来る。

【００２２】次に、本発明の他の実施例を説明する。本
発明の他の実施例は、図３に示されるように、上記の構
成において、支持手段（５）を構成する介装部材とし
て、ステンレス等の金属からなる網状部材（５ｂ）を使
用したものである。網状部材（５ｂ）が流路（４）に挿
入されている場合にも、図２に示される実施例と同様に
被処理液の流れを安定化させることが出来、且つ、平板
膜（３）における耐圧強度を向上させることが出来る。
また、平板膜（３）へ作用する押圧力をも十分に緩衝す
ることが出来る。

【００２３】また、支持手段（５）を構成する介装部材
としては、図４に示されるように、ステンレス等の金属
やポリプロピレン、ポリウレタン等のプラスチックにて
形成された棒状部材（５ｃ）を使用することも出来る。
斯かる棒状部材（５ｃ）を使用する場合には、各流路
（４）内の少なくとも１箇所に配置される。介装部材を
棒状部材（５ｃ）にて構成した場合にも、図２又は図３
に示される実施例と同様に被処理液の流れを安定化させ
ることが出来、且つ、平板膜（３）における耐圧強度を
向上させることが出来る。しかも、各流路（４）におけ
る抵抗を低減することが出来、被処理液を一層低い圧力
にて供給することが出来る。

【００２４】ところで、流路（４）に挿入された介装部
材においては、各平板膜（３）の平坦な表面に比べ、被
処理液に含まれるスラッジ等が付着し易い。そこで、図
１〜図４に示される各実施例においては、斯かる付着を
防止するため、上記の各介装部材に対し、親水処理が施
されているのが好ましい。親水処理としては、コロナ放
電処理、プラズマ処理、水性高分子のグラフト重合な
ど、表面改質のための従来公知の種々の手法を用いるこ
とが出来る。親水処理の施された上記の各介装部材にお
いては、スラッジ等の高濁質物の付着が少ないため、安
定した分離機能を一層長時間にわたって発揮させること
が出来、また、逆洗操作の頻度を低減させることが出来
る。

【００２５】次に、本発明の更に他の実施例を説明す
る。本発明の更に他の実施例においては、図５に示され
るように、支持手段（５）が各平板膜（３）に一体的に
形成された突起（３ｄ）にて構成されている。斯かる突
起（３ｄ）は、平板膜（３）の構造を簡単にするため、
通常は当該平板膜の一方の面に対し、供給口（６）から
排出口（８）へ向けて直線状に形成され、また、各平板
膜（３）において少なくとも１箇所に形成される。更
に、突起（３ｄ）の頂部には、隣接する平板膜（３）の
表面に摺動などによる損傷を与えないように、ポリエチ
レン、ポリウレタン等の軟弾性材を介装するのが好まし
い。その他の構成は、図１に示される実施例と同様であ
る。このように、各平板膜（３）に一体的に形成された
突起（３ｄ）にて支持手段（５）が構成されている場合
には、図１〜図４に示される実施例と同様の効果が得ら
れると共に、モジュールの構造を簡素化することが出来
る。

【００２６】本発明の更に他の実施例としては、平板膜
（３）に関する幾つかの構成を挙げることが出来る。図
１〜図５に示される上記の各実施例において、各平板膜
（３）は、通常、表面を緻密な活性層とされ、且つ、内
部を表面よりも粗密な多孔構造の層とされている。これ
に対し、本発明の更に他の実施例は、図７に示されるよ
うに、上記の各実施例の平板膜（３）において、透過液
の取り出しを一層円滑に行うため、各平板膜（３）の内
部が当該平板膜の厚み方向の中心に向かうに従い粗密な
多孔構造の層（３３）とされている。斯かる構成によ
り、平板膜（３）内の透過液に対する抵抗を低減するこ
とが出来るため、透過液を流出部（３１）より一層円滑
に取り出すことが出来、分離効率を向上することが出来
る。

【００２７】また、平板膜（３）における透過液の取り
出しを一層円滑に行うための他の構造としては、図８に
示す構造を挙げることが出来る。すなわち、図１〜図５
に示される上記の各実施例において、平板膜（３）の内
部には、透過液の捕集路が形成されていてもよい。斯か
る捕集路は、例えば平板膜（３）を成形する際に細線を
引き抜くなどして作製した孔（３５）にて構成される。

【００２８】更に、平板膜（３）における他の構造とし
ては、図９に示す構造を挙げることが出来る。図９に示
される実施例は、図８中の孔（３５）に代え、網状部材
（３６）を配置して捕集路を形成したものである。斯か
る構造においては、透過液の取り出し効率が良好になる
と共に、捕集路を有する平板膜（３）を一層容易に製作
することが出来る。具体的には、平板膜（３）は、一対
の薄膜材（３０ａ）、（３０ａ）を貼着して構成されて
いる。これら薄膜材（３０ａ）は表面側を緻密な活性層
とされ且つ裏面側を表面側よりも粗密な多孔構造の層と
されており、しかも、捕集路は双方の薄膜材（３０
ａ）、（３０ａ）の間に網状部材（３６）を介装して形
成されている。また、平板膜（３）の流出部（３１）に
相当しない側縁（３７ａ）は、通常、エポキシ樹脂など
の封止材にて液密に構成されている。

【００２９】また、上述の各実施例において、各平板膜
（３）は、流路（４）の少なくとも上流側に位置する当
該平板膜の縁部が先端に向かうに従い薄く形成されてい
てもよい。すなわち、上記の構造の平板膜（３）を一例
に挙げた場合、図１０に示されるように、平板膜（３）
は、表面側に緻密な活性層を有し且つ表面側よりも粗密
な多孔構造の層を裏面側に有し、しかも、縁部が裏面側
へ屈曲された一対の薄膜材（３０ｂ）、（３０ｂ）を貼
着して構成されている。そして、これら薄膜材（３０
ｂ）の間に網状部材（３６）が介装されている。また、
平板膜（３）の流出部（３１）に相当しない側縁（３７
ｂ）は、エポキシ樹脂などの封止材にて液密に構成され
ている。各平板膜（３）を上記のように構成した場合、
流路（４）の少なくとも入口は、上流側（供給口（６）
側）へ向けて開かれたテーパーに形成されるため、スラ
ッジ等の高濁質分を含む被処理液を目詰まり無く一層円
滑に導入することが出来る。

【００３０】本発明の分離膜モジュールは、精密濾過、
限外濾過、逆浸透濾過などの各種の分離操作を行うこと
が出来るが、特定の膜補強構造によって流路の幅を適宜
に設定することが出来、高圧の逆洗も可能であるため、
例えば浄水処理、排水処理、浄化槽の汚泥の処理などの
各種の水処理、食品、発酵、生化学医薬などの微生物を
含む水処理など、高濁質分の濃度に拘らず各分野におい
て広く使用することが出来る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の分離膜モ
ジュールによれば、モジュール内の被処理液の流れを安
定化させることが出来、高い分離効率が得られる。ま
た、流路幅を適宜に設定して閉塞を防止することが出
来、しかも、高圧の逆洗を行うことが出来るため、優れ
た耐久性を発揮する。更に、高濁質分を含む被処理液を
一層高い圧力にて供給し得るため、単位体積当たりの膜
面積を増大させることにより小型化を図ることも出来
る。従って、本発明の分離膜モジュールによれば、各種
の用途に広く使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分離膜モジュールの一例を示す全
体外観図である。

【図２】本発明に係る分離膜モジュールの内部構造を示
すII−II矢視図である。

【図３】本発明に係る分離膜モジュールの内部構造の他
の例を示す、II−II矢視に相当する図面である。

【図４】本発明に係る分離膜モジュールの内部構造の他
の例を示す、II−II矢視に相当する図面である。

【図５】本発明に係る分離膜モジュールの内部構造の他
の例を示す、II−II矢視に相当する図面である。

【図６】本発明の分離膜モジュールに使用される平板膜
の構造の一例を示す要部斜視図である。

【図７】本発明の分離膜モジュールに使用される平板膜
の構造の他の例を示す要部斜視図である。

【図８】本発明の分離膜モジュールに使用される平板膜
の構造の他の例を示す要部斜視図である。

【図９】本発明の分離膜モジュールに使用される平板膜
の構造の他の例を示す要部斜視図である。

【図１０】本発明の分離膜モジュールに使用される平板
膜の構造の他の例を示す要部斜視図である。

【符号の説明】

１：筐体（１）２：捕集室（２）（回収手段）３：平板膜（３）３ｄ：突起３０ａ、３０ｂ：薄膜材３５：孔（捕集路）３６：網状部材（捕集路）４：流路（４）５：支持手段（５）５ａ、５ｂ、５ｃ：介装部材６：供給口（６）８：排出口（８）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の無機平板膜と、これら平板膜を平
行且つ並列に位置させて収容した筐体と、前記各平板膜
の間に形成された流路と、前記筐体に設けられ且つ前記
流路に通じる被処理液の供給口および非透過液の排出口
と、前記各平板膜を透過した透過液の回収手段とを備え
た分離膜モジュールであって、前記流路には、前記平板
膜の表面を前記筐体側に支持させる支持手段が設けられ
ていることを特徴とする分離膜モジュール。