JPH0584429A - 膜分離装置 - Google Patents
膜分離装置Info
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- JPH0584429A JPH0584429A JP3277020A JP27702091A JPH0584429A JP H0584429 A JPH0584429 A JP H0584429A JP 3277020 A JP3277020 A JP 3277020A JP 27702091 A JP27702091 A JP 27702091A JP H0584429 A JPH0584429 A JP H0584429A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/16—Rotary, reciprocated or vibrated modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/06—Tubular membrane modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
- B01D2315/02—Rotation or turning
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特別の動力或いは洗浄部材を用いることな
く、分離膜表面に付着したケーキ層等を除去し、経時的
な膜透過流束の低下を防止する。 【構成】 膜分離装置１０は密閉容器１１内に複数の濾
過膜ユニット２１を配設している。密閉容器１１の内側
ケース１３には外側ケース１２を貫通して被処理液の流
入口１６と濃縮液の流出口１７を設けている。濾過膜ユ
ニット２１は中空回転軸２２と、この中空回転軸２２の
外周面に装着された筒状分離膜２３からなる。中空回転
軸２２は軸受け２４を介して密閉容器１１を貫通して回
転自在に支承され、隣接する中空回転軸２２同士は互い
に近接して平行に配列され、中空部２５を透過液の通路
とし、軸方向に等間隔で筒状分離膜２３を透過した透過
液を中空部２５に導く連通孔２６を形成している。
く、分離膜表面に付着したケーキ層等を除去し、経時的
な膜透過流束の低下を防止する。 【構成】 膜分離装置１０は密閉容器１１内に複数の濾
過膜ユニット２１を配設している。密閉容器１１の内側
ケース１３には外側ケース１２を貫通して被処理液の流
入口１６と濃縮液の流出口１７を設けている。濾過膜ユ
ニット２１は中空回転軸２２と、この中空回転軸２２の
外周面に装着された筒状分離膜２３からなる。中空回転
軸２２は軸受け２４を介して密閉容器１１を貫通して回
転自在に支承され、隣接する中空回転軸２２同士は互い
に近接して平行に配列され、中空部２５を透過液の通路
とし、軸方向に等間隔で筒状分離膜２３を透過した透過
液を中空部２５に導く連通孔２６を形成している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えばバイオリアクター
における菌体の濃縮に用いる膜分離装置に関する。
における菌体の濃縮に用いる膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】相分離を伴わない省エネルギーな分離方
法として膜分離がバイオリアクター等に利用されてい
る。斯かる膜分離を行う装置としては特開平１−２１５
３０８号公報、特開昭６２−１８０７０６号公報或いは
特開昭６１−１３８５０５号公報に開示されるものがあ
る。これらはいずれも密閉容器内に回転する濾過膜ユニ
ットを設け、密閉容器内に導入した培養液などの被処理
液を濾過膜ユニットに接触せしめ、濾過膜にて透過液と
濃縮液に分離して回収若しくは循環するようにしてい
る。
法として膜分離がバイオリアクター等に利用されてい
る。斯かる膜分離を行う装置としては特開平１−２１５
３０８号公報、特開昭６２−１８０７０６号公報或いは
特開昭６１−１３８５０５号公報に開示されるものがあ
る。これらはいずれも密閉容器内に回転する濾過膜ユニ
ットを設け、密閉容器内に導入した培養液などの被処理
液を濾過膜ユニットに接触せしめ、濾過膜にて透過液と
濃縮液に分離して回収若しくは循環するようにしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平１−２１５３０
８号公報及び特開昭６２−１８０７０６号公報に開示さ
れる膜分離装置の濾過膜ユニットは回転軸を中心とし
て、その周囲に多数の中空糸状分離膜を配列した構成と
なっている。このため、回転軸に近い位置にある分離膜
と遠い位置にある分離膜とでは被処理液に加わる剪断応
力が異なり、微生物や細胞等の剪断応力に弱い物質を含
む被処理液を分離するのには不利が大きい。更に多数の
中空糸状分離膜を配列しているので内側の中空糸状分離
膜の表面に付着したケーキ層やゲル層等のファウリング
層を除去しにくい。
８号公報及び特開昭６２−１８０７０６号公報に開示さ
れる膜分離装置の濾過膜ユニットは回転軸を中心とし
て、その周囲に多数の中空糸状分離膜を配列した構成と
なっている。このため、回転軸に近い位置にある分離膜
と遠い位置にある分離膜とでは被処理液に加わる剪断応
力が異なり、微生物や細胞等の剪断応力に弱い物質を含
む被処理液を分離するのには不利が大きい。更に多数の
中空糸状分離膜を配列しているので内側の中空糸状分離
膜の表面に付着したケーキ層やゲル層等のファウリング
層を除去しにくい。
【０００４】一方、特開昭６１−１３８５０５号公報に
開示される膜分離装置にあっては、スポンジ等の洗浄部
材をドラムに張設した分離膜表面に接触せしめてファウ
リング層を除去しているが、これでは洗浄のための機構
が付加されるだけでなく、分離膜に直接スポンジ等の部
材が接触するため、膜の寿命が極めて短くなってしま
う。尚、逆洗や薬品による洗浄は特開昭６１−１３８５
０５号公報にも述べられているように運転を停止しなけ
ればならない等種々の問題がある。
開示される膜分離装置にあっては、スポンジ等の洗浄部
材をドラムに張設した分離膜表面に接触せしめてファウ
リング層を除去しているが、これでは洗浄のための機構
が付加されるだけでなく、分離膜に直接スポンジ等の部
材が接触するため、膜の寿命が極めて短くなってしま
う。尚、逆洗や薬品による洗浄は特開昭６１−１３８５
０５号公報にも述べられているように運転を停止しなけ
ればならない等種々の問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、被処理液の流入口と濃縮液の流出口を備えた密
閉容器内に設ける濾過膜ユニットを互いに近接して平行
に配列され且つ同一方向に回転する複数本の中空回転軸
と、この中空回転軸の外周面に装着された筒状分離膜に
て構成した。
発明は、被処理液の流入口と濃縮液の流出口を備えた密
閉容器内に設ける濾過膜ユニットを互いに近接して平行
に配列され且つ同一方向に回転する複数本の中空回転軸
と、この中空回転軸の外周面に装着された筒状分離膜に
て構成した。
【０００６】
【作用】各濾過膜ユニットは同一方向に回転しているた
め、互いに近接する対向部の隙間においては膜面が互い
に反対方向に走行し、その結果当該隙間に渦流が発生
し、この渦流の剪断応力によって分離膜表面に付着した
ファウリング層が除去される。
め、互いに近接する対向部の隙間においては膜面が互い
に反対方向に走行し、その結果当該隙間に渦流が発生
し、この渦流の剪断応力によって分離膜表面に付着した
ファウリング層が除去される。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係る膜分離装置を適
用した濾過システムの一例を示す図、図２は同膜分離装
置の断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
説明する。ここで、図１は本発明に係る膜分離装置を適
用した濾過システムの一例を示す図、図２は同膜分離装
置の断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【０００８】濾過システムは貯蔵タンク１内に被処理液
を貯蔵し、この被処理液を無菌フィルタ３を備えたコン
プレッサ２から加圧気体を貯蔵タンク１内に供給するこ
とで配管４を通して本発明に係る膜分離装置１０に供給
し、この膜分離装置１０にて被処理液を透過液と濃縮液
に分離し、濃縮液については配管５を通して貯蔵タンク
１に戻し、透過液については配管６を介して透過液貯蔵
タンク７ａ，７ｂ，７ｃに蓄えるようにしている。尚、
透過液貯蔵タンク７ｂ，７ｃについては真空ポンプ８に
接続している。
を貯蔵し、この被処理液を無菌フィルタ３を備えたコン
プレッサ２から加圧気体を貯蔵タンク１内に供給するこ
とで配管４を通して本発明に係る膜分離装置１０に供給
し、この膜分離装置１０にて被処理液を透過液と濃縮液
に分離し、濃縮液については配管５を通して貯蔵タンク
１に戻し、透過液については配管６を介して透過液貯蔵
タンク７ａ，７ｂ，７ｃに蓄えるようにしている。尚、
透過液貯蔵タンク７ｂ，７ｃについては真空ポンプ８に
接続している。
【０００９】膜分離装置１０は密閉容器１１内に複数の
濾過膜ユニット２１を配設している。密閉容器１１は外
側ケース１２と内側ケース１３からなるジャケット構造
とし、外側ケース１２には温度調節用の温水の入口１４
及び出口１５を設け、内側ケース１３には外側ケース１
２を貫通して被処理液の流入口１６と濃縮液の流出口１
７を設けている。
濾過膜ユニット２１を配設している。密閉容器１１は外
側ケース１２と内側ケース１３からなるジャケット構造
とし、外側ケース１２には温度調節用の温水の入口１４
及び出口１５を設け、内側ケース１３には外側ケース１
２を貫通して被処理液の流入口１６と濃縮液の流出口１
７を設けている。
【００１０】ここで、密閉容器１１の形状は図３に示す
ようなボックス状或いは円筒状の他に、図４に示すよう
に１つの濾過膜ユニット２１を収納する膨出部１１ａを
括れ部１１ｂで連続した形状としてもよい。このように
することで、隣接する濾過膜ユニット２１，２１の対向
部以外の部分においてテイラー渦が生じ、ファウリング
層の掻き取り効果が高まる。
ようなボックス状或いは円筒状の他に、図４に示すよう
に１つの濾過膜ユニット２１を収納する膨出部１１ａを
括れ部１１ｂで連続した形状としてもよい。このように
することで、隣接する濾過膜ユニット２１，２１の対向
部以外の部分においてテイラー渦が生じ、ファウリング
層の掻き取り効果が高まる。
【００１１】一方、濾過膜ユニット２１は中空部２５を
備えた中空回転軸２２と、この中空回転軸２２の外周面
に装着された筒状分離膜２３からなる。中空回転軸２２
は軸受け２４を介して密閉容器１１を貫通して回転自在
に支承され、隣接する中空回転軸２２同士は互いに近接
して平行に配列され、中空部２５を透過液の通路とし、
軸方向に等間隔で筒状分離膜２３を透過した透過液を中
空部２５に導く連通孔２６を形成している。
備えた中空回転軸２２と、この中空回転軸２２の外周面
に装着された筒状分離膜２３からなる。中空回転軸２２
は軸受け２４を介して密閉容器１１を貫通して回転自在
に支承され、隣接する中空回転軸２２同士は互いに近接
して平行に配列され、中空部２５を透過液の通路とし、
軸方向に等間隔で筒状分離膜２３を透過した透過液を中
空部２５に導く連通孔２６を形成している。
【００１２】そして、中空回転軸２２の一端にはプーリ
２７が嵌着され、このプーリ２７とモータ２８によって
回転するプーリ２９とをベルト３０で連結し、モータ２
８の駆動力にて各濾過膜ユニット２１の中空回転軸２２
を同一方向に回転せしめるようにしている。尚、各濾過
膜ユニット２１毎にモータ２８を設けず、図６に示すよ
うに１個のモータ２８の駆動力を軸３１及びギヤ列３２
…を介して各中空回転軸２２に伝達して同一方向に回転
せしめてもよい。また濾過膜ユニット２１の本数は図示
した２本或いは３本に限らずこれ以上であってもよい。
２７が嵌着され、このプーリ２７とモータ２８によって
回転するプーリ２９とをベルト３０で連結し、モータ２
８の駆動力にて各濾過膜ユニット２１の中空回転軸２２
を同一方向に回転せしめるようにしている。尚、各濾過
膜ユニット２１毎にモータ２８を設けず、図６に示すよ
うに１個のモータ２８の駆動力を軸３１及びギヤ列３２
…を介して各中空回転軸２２に伝達して同一方向に回転
せしめてもよい。また濾過膜ユニット２１の本数は図示
した２本或いは３本に限らずこれ以上であってもよい。
【００１３】筒状分離膜２３はＯリング３３を介してナ
ット部材３４にて中空回転軸２２の外周面に螺着され
る。筒状分離膜２３としては例えばセラミック製とし、
その構造は細孔径が１０〜１００μｍの支持体層の上に
細孔径が０．０１〜５μｍの多孔質層を形成した多層構
造のものとし、細孔径としては微粒子除去の場合は精密
濾過膜のものを、高分子成分除去の場合は限外濾過膜の
ものを選定する。尚、筒状分離膜２３の材質としては金
属やプラスチックを用いることも可能である。
ット部材３４にて中空回転軸２２の外周面に螺着され
る。筒状分離膜２３としては例えばセラミック製とし、
その構造は細孔径が１０〜１００μｍの支持体層の上に
細孔径が０．０１〜５μｍの多孔質層を形成した多層構
造のものとし、細孔径としては微粒子除去の場合は精密
濾過膜のものを、高分子成分除去の場合は限外濾過膜の
ものを選定する。尚、筒状分離膜２３の材質としては金
属やプラスチックを用いることも可能である。
【００１４】以上において、貯蔵タンク１内の被処理液
を膜分離装置１０の密閉容器１１内に供給するとともに
各濾過膜ユニット２１を同一方向に回転せしめる。する
と、処理液を膜面に沿って流すクロスフロー濾過と同一
の機構により、処理液は透過液と濃縮液に分離され、濃
縮液は再び貯蔵タンク内１に戻され、透過液は濾過膜ユ
ニット２１の筒状分離膜２３、中空回転軸２２の連通孔
及び中空部２５を徹って透過液貯蔵タンクに蓄えられ
る。
を膜分離装置１０の密閉容器１１内に供給するとともに
各濾過膜ユニット２１を同一方向に回転せしめる。する
と、処理液を膜面に沿って流すクロスフロー濾過と同一
の機構により、処理液は透過液と濃縮液に分離され、濃
縮液は再び貯蔵タンク内１に戻され、透過液は濾過膜ユ
ニット２１の筒状分離膜２３、中空回転軸２２の連通孔
及び中空部２５を徹って透過液貯蔵タンクに蓄えられ
る。
【００１５】ここで、各濾過膜ユニット２１は同一方向
に回転しているため、図７に示すように互いに近接する
対向部の隙間においては分離膜２３の表面が互いに反対
方向に走行する。そして、分離膜２３表面近傍には膜の
走行に引き摺られて流体の流分布つまり境界層が形成さ
れ、隣接する濾過膜ユニットの境界層が互いに作用し合
って図に示すような渦流が生じ、この渦流によって膜面
に付着したファウリング層が除去される。
に回転しているため、図７に示すように互いに近接する
対向部の隙間においては分離膜２３の表面が互いに反対
方向に走行する。そして、分離膜２３表面近傍には膜の
走行に引き摺られて流体の流分布つまり境界層が形成さ
れ、隣接する濾過膜ユニットの境界層が互いに作用し合
って図に示すような渦流が生じ、この渦流によって膜面
に付着したファウリング層が除去される。
【００１６】尚、上記の境界層の厚さδは、膜の速度に
は無関係で、流体の動粘度をν、膜が動作し始めてから
の時間をｔとすると、δ＝（１２νｔ）0.5で計算され
る。この式からも分るように濾過膜ユニット２１が回転
し始めてから渦流が生じるまでにはある程度に時間が必
要であり、また膜面に付着したファウリング層を除去す
るのに有効な渦流を発生させるには隣接する分離膜２
３，２３の間隔を濾過膜ユニット２１の直径よりも小さ
くすることが好ましい。
は無関係で、流体の動粘度をν、膜が動作し始めてから
の時間をｔとすると、δ＝（１２νｔ）0.5で計算され
る。この式からも分るように濾過膜ユニット２１が回転
し始めてから渦流が生じるまでにはある程度に時間が必
要であり、また膜面に付着したファウリング層を除去す
るのに有効な渦流を発生させるには隣接する分離膜２
３，２３の間隔を濾過膜ユニット２１の直径よりも小さ
くすることが好ましい。
【００１７】また、上記の渦流は層流状態と乱流状態と
の中間の遷移領域で発生するテイラー渦とその発生機構
が異なる。本発明の膜分離装置にあってはテイラー渦が
生じないような層流状態でもファウリング層を除去する
のに有効な渦流が発生するので、動力的に有利である。
尚、図４に示した構造にすると、濾過膜ユニット２１の
互いに近接する対向部の隙間以外にはテイラー渦が生じ
やすいので、掻き取り効果は更に高まる。
の中間の遷移領域で発生するテイラー渦とその発生機構
が異なる。本発明の膜分離装置にあってはテイラー渦が
生じないような層流状態でもファウリング層を除去する
のに有効な渦流が発生するので、動力的に有利である。
尚、図４に示した構造にすると、濾過膜ユニット２１の
互いに近接する対向部の隙間以外にはテイラー渦が生じ
やすいので、掻き取り効果は更に高まる。
【００１８】図８は本発明の膜分離装置と従来の膜分離
装置を用いて枯草菌発酵により生産したα−アミラーゼ
を発酵液から分離する場合の透過流束の経時変化を比較
したグラフである。ここで、使用した枯草菌はα−アミ
ラーゼ生産性の高温性菌で、株名はBacillis caldolyti
cus DSM405を用い、この菌を前培養した後、２０リット
ルの発酵タンクで、マルト−ス・カシトン培地（カシト
ン；１ｇ／リットル、マルトース；１ｇ／リットル、Ｋ
Ｈ2ＰＯ4；0.05ｇ／リットル、Ｃａｃｌ2・２Ｈ2Ｏ；0.
1ｇ／リットル、ＭgＳＯ4・７Ｈ2Ｏ；0.25ｇ／リット
ル、Ｍnｃｌ2；0.001ｇ／リットル、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2
Ｏ；0.03ｇ／リットル）で回分培養を行った。培養温度
は６０℃、培養時間は８時間とした。その結果、回分発
酵終了時における菌体濃度は１３，０００ｍｇ／ｌ、生
菌数は２．４×１０8個／ｍｌ、α−アミラーゼの活性
は５００Ｕ／ｌ、発酵液の粘度は１．８ｃｐの発酵液を
作成した。そして、この発酵液からα−アミラーゼを分
離する本発明及び従来の各装置の運転条件等は以下の通
りである。
装置を用いて枯草菌発酵により生産したα−アミラーゼ
を発酵液から分離する場合の透過流束の経時変化を比較
したグラフである。ここで、使用した枯草菌はα−アミ
ラーゼ生産性の高温性菌で、株名はBacillis caldolyti
cus DSM405を用い、この菌を前培養した後、２０リット
ルの発酵タンクで、マルト−ス・カシトン培地（カシト
ン；１ｇ／リットル、マルトース；１ｇ／リットル、Ｋ
Ｈ2ＰＯ4；0.05ｇ／リットル、Ｃａｃｌ2・２Ｈ2Ｏ；0.
1ｇ／リットル、ＭgＳＯ4・７Ｈ2Ｏ；0.25ｇ／リット
ル、Ｍnｃｌ2；0.001ｇ／リットル、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2
Ｏ；0.03ｇ／リットル）で回分培養を行った。培養温度
は６０℃、培養時間は８時間とした。その結果、回分発
酵終了時における菌体濃度は１３，０００ｍｇ／ｌ、生
菌数は２．４×１０8個／ｍｌ、α−アミラーゼの活性
は５００Ｕ／ｌ、発酵液の粘度は１．８ｃｐの発酵液を
作成した。そして、この発酵液からα−アミラーゼを分
離する本発明及び従来の各装置の運転条件等は以下の通
りである。
【００１９】（本発明装置）先ず、空の密閉容器１１の
流入口１６から１２１℃以上の蒸気を送り込んで、２０
分間以上１２１℃に保って滅菌を行った後、α−アミラ
ーゼの失活を防ぐために、温水入口１４から温水を供給
して密閉容器１１内を６０℃に制御した。そして、温度
が６０℃に制御されてから流入口１６より発酵液をコン
プレッサ２により圧送した。コンプレッサの圧力は密閉
容器１１内の圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ2になるようにし
た。また濾過の進行に伴って減少した発酵液は、圧送に
よりタンク１内の発酵液を補充し、真空ポンプ８による
減圧は行わなかった。また、濾過膜ユニット２１は２本
でその間隔は１ｍｍとし、各濾過膜ユニット２１は同一
方向に６３７ｒｐｍで回転させ、膜面流速は１．００ｍ
／ｓとした。また筒状分離膜２３としては、高純度アル
ミナ製とし、細孔径１０〜１００μｍの支持体層の上に
細孔径０．１μｍの多孔質層を形成し、外径３０ｍｍ、
内径２６ｍｍ、長さ５００ｍｍで、２本の濾過膜ユニッ
トの総膜面積が０．０９４ｍ2となる精密濾過膜を使用
した。
流入口１６から１２１℃以上の蒸気を送り込んで、２０
分間以上１２１℃に保って滅菌を行った後、α−アミラ
ーゼの失活を防ぐために、温水入口１４から温水を供給
して密閉容器１１内を６０℃に制御した。そして、温度
が６０℃に制御されてから流入口１６より発酵液をコン
プレッサ２により圧送した。コンプレッサの圧力は密閉
容器１１内の圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ2になるようにし
た。また濾過の進行に伴って減少した発酵液は、圧送に
よりタンク１内の発酵液を補充し、真空ポンプ８による
減圧は行わなかった。また、濾過膜ユニット２１は２本
でその間隔は１ｍｍとし、各濾過膜ユニット２１は同一
方向に６３７ｒｐｍで回転させ、膜面流速は１．００ｍ
／ｓとした。また筒状分離膜２３としては、高純度アル
ミナ製とし、細孔径１０〜１００μｍの支持体層の上に
細孔径０．１μｍの多孔質層を形成し、外径３０ｍｍ、
内径２６ｍｍ、長さ５００ｍｍで、２本の濾過膜ユニッ
トの総膜面積が０．０９４ｍ2となる精密濾過膜を使用
した。
【００２０】（従来装置：円筒膜）システムの全体構成
は図９（ａ）に示すように、膜モジュール１００を上下
に直列に接続し、この膜モジュール１００内に本発明に
用いた筒状分離膜２３と同一の筒状分離膜をセットし、
膜面流速を１．００ｍ／ｓ、膜間差圧をポンプによる加
圧のみで０．５ｋｇ／ｃｍ2として行った。尚、図９に
おいて図１に示したものと同一のものには同一の番号を
付して説明を省略する。
は図９（ａ）に示すように、膜モジュール１００を上下
に直列に接続し、この膜モジュール１００内に本発明に
用いた筒状分離膜２３と同一の筒状分離膜をセットし、
膜面流速を１．００ｍ／ｓ、膜間差圧をポンプによる加
圧のみで０．５ｋｇ／ｃｍ2として行った。尚、図９に
おいて図１に示したものと同一のものには同一の番号を
付して説明を省略する。
【００２１】（従来装置：回転平膜）システムの全体構
成は図９（ｂ）に示すように、モータ１０１にて回転せ
しめられる回転平膜１０２を密閉容器内に配置した膜モ
ジュールを用いて分離を行うようにした。密閉容器の容
量は２．１リットル、分離膜は高純度アルミナ製で、細
孔径が１０〜１００μｍの支持層の上に０．１μｍの多
孔質層を形成したものとし、膜の寸法は外径２６０ｍ
ｍ、内径８９ｍｍの円板で、総膜面積は０．０９４ｍ2
とし、膜の回転速度は１０９ｒｐｍとし回転平膜の平均
半径の位置における膜面流速を１．００ｍ／ｓ、膜間差
圧をコンプレッサで０．５ｋｇ／ｃｍ2として行った。
成は図９（ｂ）に示すように、モータ１０１にて回転せ
しめられる回転平膜１０２を密閉容器内に配置した膜モ
ジュールを用いて分離を行うようにした。密閉容器の容
量は２．１リットル、分離膜は高純度アルミナ製で、細
孔径が１０〜１００μｍの支持層の上に０．１μｍの多
孔質層を形成したものとし、膜の寸法は外径２６０ｍ
ｍ、内径８９ｍｍの円板で、総膜面積は０．０９４ｍ2
とし、膜の回転速度は１０９ｒｐｍとし回転平膜の平均
半径の位置における膜面流速を１．００ｍ／ｓ、膜間差
圧をコンプレッサで０．５ｋｇ／ｃｍ2として行った。
【００２２】上記の実験において、濾過開始後４時間後
における透過液中のα−アミラーゼの活性は３種類の膜
分離装置のいずれも５００Ｕ／ｌで当初の活性と同じで
あったが、生菌数は円筒膜を用いた従来装置では２．４
×１０8個／ｍｌから１．４×１０8個／ｍｌ（５８％）
に、回転平膜を用いた従来装置では１．９×１０8個／
ｍｌ（７９％）に減少したのに対し、本願発明では２．
２×１０8個／ｍｌ（９２％）に減少しただけであっ
た。これは本願発明においては循環ポンプを必要とせ
ず、被処理液に作用する剪断応力が一定であるからと考
えられる。このように本発明にあっては循環ポンプを用
いなくともクロスフロー濾過を行えるため、図示例では
循環ポンプを用いない例を示したが、循環ポンプを用い
て連続運転するようにしてもよいのは勿論である。
における透過液中のα−アミラーゼの活性は３種類の膜
分離装置のいずれも５００Ｕ／ｌで当初の活性と同じで
あったが、生菌数は円筒膜を用いた従来装置では２．４
×１０8個／ｍｌから１．４×１０8個／ｍｌ（５８％）
に、回転平膜を用いた従来装置では１．９×１０8個／
ｍｌ（７９％）に減少したのに対し、本願発明では２．
２×１０8個／ｍｌ（９２％）に減少しただけであっ
た。これは本願発明においては循環ポンプを必要とせ
ず、被処理液に作用する剪断応力が一定であるからと考
えられる。このように本発明にあっては循環ポンプを用
いなくともクロスフロー濾過を行えるため、図示例では
循環ポンプを用いない例を示したが、循環ポンプを用い
て連続運転するようにしてもよいのは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明及び図８に示した実験結果か
らも明らかなように本発明によれば、密閉容器内に配置
する濾過膜ユニットを互いに近接して平行に配列され且
つ同一方向に回転する複数本の中空回転軸と、この中空
回転軸の外周面に装着された筒状分離膜にて構成したの
で、互いに近接する対向部の隙間に渦流が発生し、この
渦流の剪断応力によって分離膜表面に付着したファウリ
ング層が除去され、高い膜透過流束を維持でき、しかも
被処理液に加わる剪断応力が一定であるのでバイオリア
クター等に本願装置を組込むことにより、菌体の死滅を
有効に防止することができる。
らも明らかなように本発明によれば、密閉容器内に配置
する濾過膜ユニットを互いに近接して平行に配列され且
つ同一方向に回転する複数本の中空回転軸と、この中空
回転軸の外周面に装着された筒状分離膜にて構成したの
で、互いに近接する対向部の隙間に渦流が発生し、この
渦流の剪断応力によって分離膜表面に付着したファウリ
ング層が除去され、高い膜透過流束を維持でき、しかも
被処理液に加わる剪断応力が一定であるのでバイオリア
クター等に本願装置を組込むことにより、菌体の死滅を
有効に防止することができる。
【図１】本発明に係る膜分離装置を適用した濾過システ
ムの一例を示す図
ムの一例を示す図
【図２】同膜分離装置の断面図
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図
【図４】密閉容器の別実施例を示す図３と同様の断面図
【図５】膜分離装置の要部拡大断面図
【図６】駆動方式を異ならせた膜分離装置の別実施例を
示す図２と同様の断面図
示す図２と同様の断面図
【図７】隣接する濾過膜ユニットの隙間に発生する渦流
を示す図
を示す図
【図８】本発明の膜分離装置と従来の膜分離装置の透過
流束の経時変化を示すグラフ
流束の経時変化を示すグラフ
【図９】本発明との比較に用いた従来の膜分離装置の概
略構成図
略構成図
１…貯蔵タンク、２…コンプレッサ、５…、６…、７
ａ，７ｂ，７ｃ…透過液貯蔵タンク、１０…膜分離装
置、１１…密閉容器、１１ａ…膨出部、１１ｂ括れ部、
１２…外側ケース、１３…内側ケース、１４…温水の入
口、１５…温水の出口、１６…被処理液の流入口、１７
…濃縮液の流出口、２１…濾過膜ユニット、２２…中空
回転軸、２３…筒状分離膜、２５…中空部。
ａ，７ｂ，７ｃ…透過液貯蔵タンク、１０…膜分離装
置、１１…密閉容器、１１ａ…膨出部、１１ｂ括れ部、
１２…外側ケース、１３…内側ケース、１４…温水の入
口、１５…温水の出口、１６…被処理液の流入口、１７
…濃縮液の流出口、２１…濾過膜ユニット、２２…中空
回転軸、２３…筒状分離膜、２５…中空部。
Claims (2)
- 【請求項１】 被処理液の流入口（１６）と濃縮液の流
出口（１７）を備えた密閉容器（１１）内に濾過膜ユニ
ット（２１）を設けた膜分離装置において、前記濾過膜
ユニット（２１）は互いに近接して平行に配列された中
空部（２５）を備えた複数本の中空回転軸（２２）と、
この中空回転軸（２２）の外周面に装着された筒状分離
膜（２３）からなり、更に各中空回転軸（２２）は回転
方向を同一にするとともに筒状分離膜（２３）を透過し
た透過液を前記中空部（２５）に導く連通孔（２６）を
形成していることを特徴とする膜分離装置。 - 【請求項２】 前記密閉容器（１１）は個々の濾過膜ユ
ニット（２１）を収める膨出部（１１ａ）を括れ部（１
１ｂ）で連続した形状をなしていることを特徴とする請
求項１に記載の膜分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3277020A JPH0584429A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 膜分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3277020A JPH0584429A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 膜分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0584429A true JPH0584429A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=17577658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3277020A Withdrawn JPH0584429A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 膜分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0584429A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000047312A1 (de) * | 1999-02-08 | 2000-08-17 | Andritz Ag | Verfahren und vorrichtung zur querstromfiltration |
| CN100349645C (zh) * | 2005-09-23 | 2007-11-21 | 浙江大学 | 旋转式膜分离器 |
| BE1017442A3 (nl) * | 2007-01-23 | 2008-09-02 | Atlas Copco Airpower Nv | Inrichting voor het scheiden van vloeistof en gas en persluchtinstallatie voorzien van zulke inrichting. |
| KR101384239B1 (ko) * | 2013-10-31 | 2014-04-17 | 코오롱워터앤에너지 주식회사 | 침지형 세라믹 분리막 모듈 조립체 및 이를 이용한 하,폐수 처리장치 |
| US20180065090A1 (en) * | 2015-02-03 | 2018-03-08 | Peter James CHRISTOU | Tubular member with spiral flow |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3277020A patent/JPH0584429A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000047312A1 (de) * | 1999-02-08 | 2000-08-17 | Andritz Ag | Verfahren und vorrichtung zur querstromfiltration |
| US6808634B1 (en) * | 1999-02-08 | 2004-10-26 | Andritz Ag | Method and device for cross-flow filtration |
| CN100349645C (zh) * | 2005-09-23 | 2007-11-21 | 浙江大学 | 旋转式膜分离器 |
| BE1017442A3 (nl) * | 2007-01-23 | 2008-09-02 | Atlas Copco Airpower Nv | Inrichting voor het scheiden van vloeistof en gas en persluchtinstallatie voorzien van zulke inrichting. |
| KR101384239B1 (ko) * | 2013-10-31 | 2014-04-17 | 코오롱워터앤에너지 주식회사 | 침지형 세라믹 분리막 모듈 조립체 및 이를 이용한 하,폐수 처리장치 |
| US20180065090A1 (en) * | 2015-02-03 | 2018-03-08 | Peter James CHRISTOU | Tubular member with spiral flow |
| US12364953B2 (en) | 2015-02-03 | 2025-07-22 | Swirltex Holdings Corp. | Tubular membrane including a vortex generator that produces spiral fluid flow |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |