JPH0630261Y2 - 液体の膜分離装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は精密濾過膜や限外濾過膜、あるいは逆浸透膜等
の膜を用いる液体の分離装置に係わり、特に懸濁物質を
比較的多く含む液体の処理に適した膜分離装置に関す
る。

＜従来の技術＞ 上述のような膜を用いた液体分離用の膜モジュールとし
ては、従来から中空糸型、管状型、スパイラル型、耐圧
板型（フィルタプレス型）が主として用いられている。
これらの膜モジュールには、それぞれに一長一短があ
り、使用目的に応じて使い分けなければならないが、総
じて構造が複雑であり、そのため被処理液中の懸濁物質
等が膜面に付着して分離性能が低下した場合には、膜面
を簡単な操作で、かつ効果的に洗浄することが非常に難
しいという問題点を有している。すなわち、従来これら
の膜が被処理液中の懸濁物質等で汚染された場合には、
例えば薬品を用いた化学洗浄やスポンジボールを用いた
ボール洗浄等の繁雑な洗浄操作を必要とし、かつ洗浄効
果も必ずしも満足出来るものではなかった。従って、従
来懸濁物質を比較的多く含む被処理液を、上述のような
膜モジュールで直接処理することは非常に難しいとされ
ていた。

こうした問題点を解決するものとして、精密濾過膜、限
外濾過膜、逆浸透膜等の分離膜を、袋状に形成した膜シ
ートの複数枚を積層させてなる膜セットを構成し、当該
膜セットを槽（または容器）内に収納した構造の膜分離
装置が提案されている。

このような膜分離装置に用いられる膜セットの一例を、
第４図及び第５図に基づいて説明する。第４図は長方形
とした膜シート２を複数枚積層してなる膜セット１の長
手方向の縦断面図であり、また第５図は第４図の平面図
である。膜シート２は、当該膜シート２とほぼ同じ長方
形をし、かつ透過液の通路となり得る偏平な支持体３
（例えば高分子製ネット、多孔性の織物または不織布等
で構成される）を二枚のシート状の分離膜４ａ、４ｂで
袋状に包み込んで形成され、各分離膜４の周縁部を例え
ば接着剤等によって接着して前記支持体３を袋内に封入
してある。当該膜シート２の分離膜４ａ、４ｂには、各
々の膜面の任意箇所（図では右端部）に孔５を穿ち、ま
た支持体３にも分離膜４に穿った孔５に対応した位置に
同様な孔を形成する。なお、支持体３がネットである場
合には、孔を形成する代わりにネットの目の部分を位置
させてもよい。

上述のようにした膜シート２の複数枚を、それぞれの孔
（分離膜４に穿った孔５及び支持体３に穿った孔）に取
水管６を挿入した状態で、かつ各膜シート２同士にある
程度の間隔を持たせて積層して固定し、第４図及び第５
図に示したような膜セットを構成している。前記取水管
６は一端をめくらフランジ７で封止し、膜シート２の内
部に集めた透過液を、当該取水管６の他端から膜シート
２外へ取り出すためのもので、当該取水管６には各膜シ
ート２に形成した前記孔５に対応して、膜シート２の内
部と連通する透過液の取り出し口８が形成されており、
また各膜シート２間には、取水管６の周囲にパッキン９
を設けて透過液の膜シート２からの流出及び被処理液の
膜シート２内への流入を防止する。このようにして積層
した膜シート２群の最上層の外面に接して、例えば雌ね
じ孔を形成したフランジ１０を取水管６に螺合すること
により、積層した膜シート２群を当該フランジ１０と前
記めくらフランジ７とで固定するとともにパッキン９に
よるシールを確実にしてある。なお、積層した膜シート
２群の最上層と最下層に、例えば高分子製の目の粗いネ
ットを配して膜シート２群全体を挟んだり、また各膜シ
ート２の間に同様なネットを介在させる場合もある。

上述のような構造の膜セット１は、例えば第６図に示し
たように、被処理液を入れた槽１１内に直接浸漬して使
用される。すなわち、吸引下に被処理液の膜分離を行う
場合は、膜セット１の取水管６と連通させた透過液管１
２の途中に吸引ポンプ１３を付設し、当該吸引ポンプ１
３を用いて被処理液の吸引処理を行えばよい。すなわ
ち、吸引ポンプ１３によって各膜シート２の内部を減圧
することにより、分離膜４を介して透過液を膜シート２
の内部に得、当該透過液を取水管６及び透過液管１２を
介して外部に取り出す。なお、この場合は槽１１を開放
状態のままとしてよい。また、加圧下に膜分離を行う場
合には、槽１１を密閉槽とするとともに当該槽１１に被
処理液を供給するための原液供給管１４に加圧ポンプ
（図示せず）を付設し、当該加圧ポンプを用いて槽１１
内を加圧しながら処理を行えばよい。なお、１５は濃縮
液を取り出すための濃縮液管であり、当該濃縮液管１５
より一定量の濃縮液を連続的に、または間欠的に取り出
しながら処理を継続する。

＜考案が解決しようとする問題点＞ 袋状の膜シートからなる膜セットと、それを収納する槽
（または容器）とからなる上述のような膜分離装置は、
従来の膜モジュールと違って構造が極めて簡単であるか
ら、槽内への膜セットの装脱着が容易に行える。従っ
て、膜シートの膜面に被処理液中の懸濁物質等が付着し
た場合には、当該膜セットを槽外に取り出して膜シート
を一枚づつ洗浄することも比較的容易である。

しかしながら、懸濁物質を比較的多量に含む被処理液の
膜分離を行う場合は、膜シートの洗浄を頻繁に行わなけ
れば処理を長時間継続することが出来ないので、このよ
うな場合には、いかに膜セットの装脱着が容易であると
言えどもやはり煩わしい作業であり、かつこの間処理を
中断しなければならないという問題点がある。

本考案は袋状の膜シートを用いた膜分離装置の上述した
問題点を解決し、膜シートからなる膜セットを槽外に取
り出すことなく膜面の効果的な洗浄を行うことが出来る
とともに、常時洗浄を行いながら被処理液の膜分離を行
えるようにした液体の膜分離装置を提供することを目的
とするものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は、分離膜を袋状に形成してなる膜シートを複数
枚積層させた膜シート群と、各膜シートの内部に集めた
透過液を取り出すための取水管とからなる膜セットと、
当該膜セットを収納する槽とで構成され、被処理液を槽
内に流入させて膜分離を行うとともに、前記分離膜を介
して膜シート内部に得られる透過液を前記取水管を介し
て槽外に取り出すようにした膜分離装置において、二つ
以上の膜セットを、膜シートの膜面に互いに平行に、か
つ一方の膜セットの膜シートと他方の膜セットの膜シー
トとを一枚づつ交互に重ね合わせた状態に組み合わせて
槽内に収納するとともに、重ね合わせた両膜セットの少
なくとも一方の膜セットに、当該膜セットを膜シートの
膜面に平行に往復動させ得る駆動手段を付設し、当該膜
セットを往復動させることによって、重ね合わせた各膜
シートの膜面同士を擦り合わせ得るようにしたことを特
徴とする液体の膜分離装置である。

以下に本考案を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本考案の実施態様の一例を示す平面図であり、
第２図は、第１図に示した膜分離装置を用いて被処理液
の膜分離を行う場合のフローの一例を示す説明図であ
る。なお、第２図中には、膜分離装置を第１図のＡ−Ａ
線における一部省略縦断面図にほぼ相当する形で示して
ある。図面に示した膜分離装置は、前述した従来の膜セ
ットと同様な構造の、長方形の膜シート２からなる二つ
の膜セット１ａ、１ｂを、上方を開放した槽１１内にそ
れぞれ膜シート２の膜面が実質的に水平になるように、
かつ膜面に互いに平行に収納してある。両膜セット１
ａ、１ｂは、それぞれの取水管６ａ、６ｂが槽１１内に
おいて長手方向で相対するように、かつ膜セット１ａの
各膜シート２ａと膜セット１ｂの各膜シート２ｂとを、
第２図に示した如く一枚づつ交互に重ね合わせた状態に
組み合わせて収納する。なお、第１図に斜線で示した部
分は、各膜シート２ａ、２ｂ同士の重なり部分を示して
いる。

また、両膜セット１ａ、１ｂの取水管６ａ、６ｂには、
両膜セット１ａ、１ｂを膜シート２の膜面に平行に、か
つ両者が常に異なる方向に動くように、すなわち重ね合
わせた膜シート２ａと膜シート２ｂの膜面同士を擦り合
わせ得る方向にそれぞれ往復動させ得る駆動手段１６を
付設する。当該駆動手段１６としては、従来公知のもの
を使用することが出来るが、第１図にはその一例とし
て、複数のアーム１７と回転板１８とを組み合わせるこ
とによって、両膜セット１ａ、１ｂを、図面において矢
印で示した水平方向に、かつ両者が常に相対する方向に
動くように往復動させ得る構造とした駆動手段を示して
ある。すなわち、膜セット１ａの取水管６ａにアーム１
７ａの一端を、膜セット１ｂの取水管６ｂにアーム１７
ｂの一端を、それぞれ回転自在に取り付けるとともに取
水管６ａに取り付けたアーム１７ａの他端を、モータ１
９と連結した回転板１８の周縁部に回転自在にピン止め
し、更にもう一つのアーム１７ｃを、アーム１７ｂの他
端とアーム１７ａの中間付近とに掛け渡してその両端を
それぞれ回転自在にピン止めし、かつ当該アーム１７ｃ
をその中心部で、当該箇所を支点２０として回転し得る
ように槽１１にピン等で固定する。

このような構造とした駆動手段１６は、回転板１８を例
えばモータ１９によって左右いずれかに回転させること
により、両膜セット１ａ、１ｂを水平方向にかつ膜セッ
ト１ａ、膜セット１ｂとを常に相対する方向に往復動さ
せることが出来る。両膜セット１ａ、１ｂの配設位置、
あるいは各アーム１７の長さ、回転板１８の直径等は、
両膜セット１ａ、１ｂ同士が最も近づいた場合におい
て、膜面の重なり部分（第１図において斜線で示した部
分）の面積がなるべく多くなるように設定するとよく、
かつ両膜セット１ａ、１ｂ同士が最も遠ざかった場合に
おいても膜面の重なり部分が消滅しないように、すなわ
ち重なり状態が解消されないように設定することが重要
である。

上述のような構成とした膜分離装置は、第６図に示した
従来装置と同様に、被処理液を吸引処理する場合に用い
るもので、第２図において１３はそのための吸引ポンプ
を示しており、当該吸引ポンプ１３と、膜セット１ａ、
１ｂの各取水管６ａ、６ｂとを透過液管としてのホース
２１で連通させる。なお、本考案においては、ホース
（透過液管）２１を、両膜セット１ａ、１ｂを往復動さ
せた時にその動きに追随して動き得るような、伸縮自在
かつ折り曲げ自在なものとすることが重要であり、いわ
ゆるフレキシブルホースと呼ばれるものが最適である。
また、第２図において１４は原液供給管を、１５は濃縮
液管をそれぞれ示しており、これらは従来と同じであ
る。

＜作用＞ 第１図及び第２図に示したような膜分離装置を用いて被
処理液、特に懸濁物質を多く含む被処理液の膜分離を行
う場合には、原液供給管１４を介して槽１１内に被処理
液を流入させるとともに吸引ポンプ１３を駆動させて前
述した従来の膜分離装置の場合と同様な吸引処理を行
い、各膜シート２の内部に透過液を集めて当該透過液を
ホース２１及び吸引ポンプ１３を介して系外に取り出
す。上記操作は従来と全く同じであるが、本考案におい
てはこのような吸引濾過を行いながら駆動手段１６を駆
動させ、回転板１８を第２図において例えば右回転させ
て両膜セット１ａ、１ｂを常に相対する方向に往復動さ
せる。すなわち、モータ１９を駆動させ、回転板１８を
右回転させるとアーム１７ａ及びアーム１７ｂが水平
に、かつ常に相対する方向に往復動し、それに伴って膜
セット１ａ及び膜セット１ｂも同じく水平に、かつ常に
相対する方向に往復動する。両膜セット１ａ、１ｂがそ
れぞれ相対する方向に動くことによって、重ね合わせた
両膜シート２ａと２ｂの膜面同士を互いに擦り合わせる
ことが出来、このような膜面の擦り合わせによって、被
処理液中の懸濁物質が膜面に付着した場合にはこれを速
やかに剥離させることが出来る。従って、駆動手段１６
を、吸引処理中常時、あるいは間欠的に駆動させること
によって、膜面に付着した懸濁物質を常に剥離させなが
ら膜分離を行うことが出来、よって安定した透過液量を
長期間に渡って得ることが出来る。

なお、槽１１に適切な蓋を施して槽１１内の気密を保つ
とともに槽１１内を加圧出来るようにすれば、加圧型の
膜分離装置とすることも出来る。

上述の実施態様では両膜セット１ａ、１ｂを水平方向に
往復動させる構成としたが、要するに本考案において
は、重ね合わせた両膜セットの膜シート同士が互いに擦
れ合う方向であればいかなる方向でもよい。また、同様
な理由から、重ね合わせた両膜セットの一方のみに駆動
手段を付設し、他方の膜セットを固定したまま一方の膜
セットのみを往復動させてもよい。

また、本考案において組み合わせる膜セットの数は二つ
以上であればいくつでもよく、一例として第３図に三つ
の膜セットを組み合わせた場合の装置の平面図を示す。
この場合は、膜セット１ａの各膜シート２ａと膜セット
１ｂの各膜シート２ｂとを、それぞれの膜シート２ａ及
び２ｂの約半分の膜面部分が重なり合うように一枚づつ
交互に重ね合わせ、また膜セット１ｂの各膜シート２ｂ
と膜セット１ｃの各膜シート２ｃとを、全く同様にして
膜シート２ｂの残り約半分の膜面部分で重ね合わせ、こ
のようにして三つの膜セット１ａ、１ｂ、１ｃを組み合
わせればよい。第３図に示した膜分離装置は、第１図に
示した装置と同じく各膜セット１ａ、１ｂ、１ｃを水平
方向に往復動させ得る駆動手段１６を付設したもので、
重ね合わせた膜セット同士、すなわち膜セット１ａと膜
セット１ｂ、あるいは膜セット１ｂと膜セット１ｃはそ
れぞれ相対する方向に動くように往復動させる構成とし
ている。また、重なり部分を有しない膜セット１ａと膜
セット１ｃとは常に同方向に往復動させるようにしてあ
る。なお、第３図においてその他の部分は第１図に示し
た装置とほぼ同じであり、同一の部分には同一の符号を
付してあるので詳しい説明は省略する。

更に、本考案は膜セットの膜面が槽内において垂直とな
るように膜セットを収納してもよく、その場合は膜セッ
トの取水管を途中で９０°上方に曲げるとよい。

本考案に用い得る分離膜としては、液体の濾過または透
過処理を行うことが出来るものであればいかなる膜でも
よく、例えば精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜等が挙
げられる。なお、「濾過」と「透過」とは厳密には異な
るが、前述の説明においてはこれらを区別することな
く、分離膜を通過させた液体を便宜上「透過液」と表現
した。

＜効果＞ 以上説明した如く、本考案装置によれば膜セットを往復
動させることによって、重ね合わせた膜シートの膜面同
士を擦り合わせることが出来るので、膜セットを槽内に
収納したままの状態で膜面に付着した懸濁物質を効果的
に剥離させることが出来、かつ被処理液の膜分離を行い
ながら膜面洗浄を行うことが出来る。従って、懸濁物質
を多量に含む被処理液を処理する場合にも、長期間安定
した透過液量を得ることが出来る。

また、膜セットを往復動させることによって槽内の被処
理液を攪拌することが出来るので、被処理液中の懸濁物
質が従来より膜面に付着しにくくなり、より効果的な膜
分離を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はいずれも本考案の実施態様の一例を示
すもので、第１図は本考案装置の平面図、第２図は本考
案装置を用いて被処理液を膜処理する場合のフローの説
明図、第３図は本考案装置の他の実施態様の平面図であ
る。また、第４図および第５図はそれぞれ膜セットの縦
断面図および平面図であり、第６図は従来装置の処理フ
ローの説明図である。 １…膜セット、２…膜シート ３…支持体、４…分離膜 ５…孔、６…取水管 ７…めくらフランジ、８…透過液の取出口 ９…パッキン、１０…フランジ １１…槽、１２…透過液管 １３…吸引ポンプ、１４…原液供給管 １５…濃縮液管、１６…駆動手段 １７…アーム、１８…回転板 １９…モータ、２０…支点 ２１…ホース（透過液管）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 山田 泰之 (56)参考文献 特開 昭61−200808（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】分離膜を袋状に形成してなる膜シートを複
   数枚積層させた膜シート群と、各膜シートの内部に集め
   た透過液を取り出すための取水管とからなる膜セット
   と、当該膜セットを収納する槽とで構成され、被処理液
   を槽内に流入させて膜分離を行うとともに、前記分離膜
   を介して膜シート内部に得られる透過液を前記取水管を
   介して槽外に取り出すようにした膜分離装置において、
   二つ以上の膜セットを、膜シートの膜面に互いに平行
   に、かつ一方の膜セットの膜シートと他方の膜セットの
   膜シートとを一枚づつ交互に重ね合わせた状態に組み合
   わせて槽内に収納するとともに、重ね合わせた両膜セッ
   トの少なくとも一方の膜セットに、当該膜セットを膜シ
   ートの膜面に平行に往復動させ得る駆動手段を付設し、
   当該膜セットを往復動させることによって、重ね合わせ
   た各膜シートの膜面同士を擦り合わせ得るようにしたこ
   とを特徴とする液体の膜分離装置。