JPH05168871A - 膜分離装置 - Google Patents

膜分離装置

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JPH05168871A
JPH05168871A JP33340791A JP33340791A JPH05168871A JP H05168871 A JPH05168871 A JP H05168871A JP 33340791 A JP33340791 A JP 33340791A JP 33340791 A JP33340791 A JP 33340791A JP H05168871 A JPH05168871 A JP H05168871A
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JP
Japan
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water tank
water
filtration
membrane
raw water
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JP33340791A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Sawada
繁樹 沢田
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロス・フロー型の膜モジュールにおいて、
濾過速度を低下させることなく、低い運転動力にて運転
を継続する。 【構成】 膜モジュール1,2,3に対して、原水槽4
及び濃縮水槽5を高い位置に設置する。濃縮水槽5には
排水用のサイホン管12を設ける。原水槽4の水位4A
が濃縮水槽5の水位5Aよりも高位となるように設定す
る。 【効果】 原水流路と透過水流路との水頭差ΔH0 が濾
過の推進力となって、濾過が進行する。膜面にケーキ状
生成物が付着して濾過速度が低下すると、濃縮水槽5の
水位5Aが上昇し、遂にはサイホン管12が満水となっ
てサイホンの作用で槽内の保有水が排水される。これに
より、原水槽4の水位4Aと濃縮水槽5の水位5Aとの
水頭差ΔHが最大となり、原水槽4から濃縮水槽5へ水
の移動が生じる。この大きな流速の水流により膜面のケ
ーキ状生成物が除去され、濾過速度が回復する。大型ポ
ンプを要することなく、低エネルギーにて、クロス・フ
ロー濾過にて、安定濾過を行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は膜分離装置に係り、特に
濾過速度を低下させることなく、低い運転動力にて運転
を継続することができる膜分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、膜分離技術の発達により、各種の
分野で膜分離装置による膜濾過法が採用されるようにな
った。
【0003】膜濾過法のうち、除濁、除菌などの分野で
の膜濾過は従来より多用されていたが、特に、クロス・
フロー型の膜モジュールの発達により、適用できる濃度
範囲が広くなった。このクロス・フロー型の膜モジュー
ルを用いた場合には、原水に濁度変動があっても、実用
に耐えない程の濾過速度まで濾過速度を低下させること
なく、膜濾過を継続させることができる。このため、河
川水、工業用水、上水をRO(逆浸透)膜分離するため
の前処理に凝集・沈殿・濾過に代わって、UF(限外濾
過)膜やMF(精密濾過)膜で膜濾過を行ない、前処理
プロセスを簡素化することが可能になった。
【0004】しかして、このような分野において、クロ
ス・フロー型の膜モジュールにより膜濾過を行なう場
合、濾過水当りの造水コスト(運転動力)をいかに下げ
るかが、実用化の課題となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、クロス・
フロー型の膜モジュールを用いれば、濾過速度を低下さ
せることなく膜濾過を継続させることができるが、膜面
に一定の流速を与えるために濾過する量よりも多量の原
水を循環させる必要がある。このため、濾過水当りの造
水コスト(運転動力)が高くならざるを得ない。
【0006】濾過速度を低下させることなく運転動力を
下げるためには、原水流路を細くし、原水の循環流量を
下げれば良いが、原水流路を細くすると原水中のSSに
よる原水流路の閉塞が起こるため実用に供し得ない。
【0007】一方、全量濾過(デッドエンド・フィルト
レーション)によれば、濾過する原水だけをポンプで送
水すれば良く、運転動力を小さくできるが、経時により
膜面にケーキ状生成物が蓄積するために濾過速度が小さ
くなり、一定量の濾過水を得るためには多大な膜面積を
必要とする。また、全量濾過では、膜面に蓄積したケー
キ状生成物を除去して濾過速度を回復させるために定期
的に逆洗操作を行なうが、逆洗操作のための装置(逆洗
ポンプ、自動弁など)が複雑となり、設備費を増大させ
るという問題もある。
【0008】濾過水当りの造水コスト(運転動力)を高
めずに、かつ濾過速度を低下させることなく膜濾過を継
続させるには、クロス・フロー濾過と全量濾過の中間の
原水供給方法として、間欠的に膜面に大きな流速を与え
る方法が有効である。しかし、この場合には、間欠的に
膜面に大きな流速を与えるための大容量のポンプが必要
となり、設備費用を増大させるという問題がある。
【0009】これらのことから、従来、膜分離装置にお
いて、濾過速度を低下させることなく運転動力を下げる
ための工夫が求められていた。
【0010】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、原水流路の水頭差を濾過の推進力とし
て、ポンプを用いることなく間欠的に膜面に高流速を与
えることにより、低動力でしかも濾過速度を低下させる
ことなく濾過運転を継続できる膜分離装置を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の膜分離装置は、
原水の流入口及び濃縮水の流出口を有するクロス・フロ
ー型の膜モジュールと、該膜モジュールの設置位置より
も高い位置に設置された原水槽及び濃縮水槽と、該原水
槽と前記膜モジュールの流入口とを接続する原水導入管
と、該濃縮水槽と前記膜モジュールの流出口とを接続す
る濃縮水排出管と、該濃縮水槽に設けられた排水用のサ
イホン管と、を備えてなる膜分離装置であって、前記原
水槽は、その水位が、濃縮水槽の水位よりも高位である
ことを特徴とする。
【0012】
【作用】原水槽及び濃縮水槽が膜モジュールの設置位置
よりも高い位置に設けられているため、膜モジュールの
透過水流路と原水ないし濃縮水流路との水頭差(Δ
0)を確保することができ、この水頭差(ΔH0 )が
濾過の推進力として作用し、膜濾過が進行する。
【0013】濾過の進行に伴い、膜モジュールの膜面に
ケーキ状生成物が蓄積すると、濾過速度が小さくなり、
原水ないし濃縮水流路と透過水流路との水頭差(ΔH
0 )が次第に増大し、濃縮水槽の水位が次第に上昇す
る。
【0014】この濃縮水槽の水位の上昇により、濃縮水
槽に設けられたサイホン管が満水となり、サイホンの作
用で濃縮水槽の保有水が瞬時に濃縮水槽から排出され
る。
【0015】ところで、原水槽の水位は濃縮水槽の水位
よりも予め高く設定されており、両槽間には水頭差(Δ
H)があるが、上述の如く、濃縮水槽の水位が急激に低
下することにより、原水槽の水位と濃縮水槽の水位との
水頭差(ΔH)は最大となる。この最大水頭差(ΔH
max )により、原水槽から濃縮水槽へと大きな流速の水
の移動が生じる。これにより、膜モジュール内部の原水
流路に大きな流速の水流が生じる。しかして、この水流
により、膜モジュールの膜面に蓄積したケーキ状生成物
が除去されて濾過速度が回復する。
【0016】なお、この場合、原水槽と濃縮水槽との間
に水頭差(ΔH)が常に確保されていることから、膜モ
ジュール内の必要保有水が排出されることにより膜モジ
ュール内に空気が入り込むことはなく、また、上記高流
速の水流によるケーキ状生成物の除去後は、直ちに濾過
処理を再開し、透過水の採水を行なうことが可能であ
る。
【0017】
【実施例】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。
【0018】図1は本発明の膜分離装置の一実施例を示
す断面図である。図2は、図1の膜分離装置による膜濾
過における、濃縮水槽の水位の経時変化と膜モジュール
内の原水流路の水流の流速の経時変化との関係を示すグ
ラフである。
【0019】本実施例の膜分離装置においては、3機の
クロス・フロー型膜モジュール1,2,3に対して、原
水槽4及び濃縮水槽5が膜モジュール1,2,3の設置
位置より高い位置に設置されている。
【0020】各膜モジュール1,2,3は、一端(図で
は下端)に原水の流入口1A,2A,3Aを有し、ま
た、他端(図では上端)に濃縮水の流出口1B,2B,
3Bを有し、内部に分離1C,2C,3Cが装填されて
いる。
【0021】膜モジュール1,2,3の原水流入口1
A,2A,3Aには、原水槽4の底面からの原水導入管
6が接続されており、一方、濃縮水流出口1B,2B,
3Bには濃縮水槽5の底面からの濃縮水排出管7が接続
されている。また、膜モジュール1,2,3の透過水側
には、透過水抜出管8A,8B,8Cが接続されてお
り、透過水は、この抜出管8A,8B,8Cから抜き出
され、抜出本管8を経て透過水槽9に送給されるように
構成されている。
【0022】原水槽4には河川等の採水系から原水を送
給するための、取水ポンプ10を備える配管11が接続
されている。
【0023】濃縮水槽5には、サイホン管12が所定の
高さに設けられており、サイホン管12の排出側12A
は、排水槽13に開口するように設置されている。14
は排水槽13内の濃縮水の排出管である。
【0024】なお、本発明において、原水槽4の水位4
Aは、濃縮水槽5の水位5Aよりも高く、所定以上の水
頭差ΔHが得られるように、各槽の設置高さや保有水量
及びサイホン管12の構成が設定されている。
【0025】このような膜分離装置において、原水槽4
には取水ポンプ10を有する配管11より、一定の水量
となるように、河川水等の原水が揚水されている。
【0026】しかして、膜モジュール1,2,3の原水
及び濃縮水側の流路(以下「原水流路」と称す。)と透
過水流路との間には、濃縮水槽5の水位5Aと抜出本管
8の位置との差に相当する水頭差ΔH0 があるため、こ
の水頭差ΔH0 を濾過の推進力として、膜濾過が進行す
る。
【0027】膜濾過の進行に伴い、各膜モジュール1,
2,3の膜面にケーキ状生成物が蓄積すると、濾過速度
が小さくなり、原水流路と透過水流路の水頭差(ΔH
0 )が増大し、濃縮水槽5の水位5Aが次第に上昇する
(図2のの部位)。
【0028】そして、遂にはサイホン管12が満水(図
2のの部位)となり、サイホンが作用して、濃縮水槽
5の保有水が瞬時に排水槽13に排出される(図2の
の部位)。
【0029】このサイホンの作用により濃縮水槽5の保
有水量が急激に減るため、その水位5Aが低下し(図2
のの部位)、原水槽4と濃縮水槽5との間の水頭差
(ΔH)が最大(ΔHmax )になり、大きな水頭差(Δ
max )に基づいて原水槽4から濃縮水槽5へ水の移動
が生じる。この水の移動に伴い、各膜モジュール1,
2,3内部の原水流路に、所定の大きな流速が生じる。
【0030】このように、サイホンの作用が間欠的に生
じるに伴って、間欠的に膜モジュール1,2,3内部の
原水流路に所定の高速流速が生じ、この水流が膜面に蓄
積したケーキ状生成物を洗い流す掃流効果をもたらす。
しかして、膜モジュール1,2,3は、その膜面に蓄積
したケーキ状生成物が除去されて、濾過速度が回復する
(図2のの部分)。
【0031】従って、本発明の膜分離装置によれば、大
容量のポンプを用いることなく、間欠的に膜面に大きな
流速を与えることができ、周期的なクロス・フロー濾過
が達成されて濾過速度を低下させることなく、膜濾過を
継続させることができる。
【0032】本発明の膜分離装置において、膜モジュー
ルの形態は、中空糸、平膜などの膜エレメントを加工し
て膜モジュール内部に充填したものであれば良く、特に
制限はない。また、膜モジュール容器もプラスチック製
の筒状のものやコンクリート製のものなど各種のものを
用い得る。いずれのものでも、膜モジュールの一端に原
水流路の入口部を設け、他端に原水流路の出口部を設け
る。この場合図1に示す如く、複数の膜モジュールに共
通の入口部と、出口部を設けても良く、各々に独立して
設けても良い。
【0033】本発明の膜分離装置においては、前記サイ
ホンの作用を電気的に検出することにより、サイホンが
満水となって、排水が始まる直前に、膜面に透過水側か
ら原水流路側に逆洗水を送給して逆洗を行なうことによ
り、更に、膜面に蓄積したケーキ状生成物を除去する効
果が向上し、濾過速度を高い水準に維持することが可能
とされる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の膜分離装置
によれば、原水流路と透過水流路との水頭差を利用して
膜濾過を推進させることができ、また、膜濾過の進行に
伴って、膜面にケーキ状生成物が付着することにより濾
過速度が低下した場合には、サイホン管による排水で生
じる原水槽と濃縮水槽との大きな水頭差を利用して、自
動的に高流速の水流を間欠的に発生させて膜モジュール
の膜面に付着したケーキ状生成物を除去して濾過速度を
回復することができる。
【0035】本発明の膜分離装置によれば、簡易な構成
で、大容量のポンプを設けることなく、自動的に濾過速
度の回復のための大きな流速の水流を間欠的に発生させ
ることができることから、低い運転動力にて、かつ、実
用的な濾過速度を確保して効率的な膜濾過処理を行なう
ことが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の膜分離装置の一実施例を示す断面図で
ある。
【図2】濃縮水槽の水位の経時変化と膜モジュール内の
原水流路の水流の流速の経時変化との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
1,2,3 膜モジュール 4 原水槽 5 濃縮水槽 6 原水導入管 7 濃縮水排出管 9 透過水槽 10 取水ポンプ 12 サイホン管 13 排水管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水の流入口及び濃縮水の流出口を有す
    るクロス・フロー型の膜モジュールと、 該膜モジュールの設置位置よりも高い位置に設置された
    原水槽及び濃縮水槽と、 該原水槽と前記膜モジュールの流入口とを接続する原水
    導入管と、 該濃縮水槽と前記膜モジュールの流出口とを接続する濃
    縮水排出管と、 該濃縮水槽に設けられた排水用のサイホン管と、を備え
    てなる膜分離装置であって、 前記原水槽の水位が、濃縮水槽の水位よりも高位である
    ことを特徴とする膜分離装置。
JP33340791A 1991-12-17 1991-12-17 膜分離装置 Pending JPH05168871A (ja)

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JP33340791A JPH05168871A (ja) 1991-12-17 1991-12-17 膜分離装置

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