JPH11290658A - 膜モジュール及びこれを備えた濃縮装置 - Google Patents

膜モジュール及びこれを備えた濃縮装置

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JPH11290658A
JPH11290658A JP12174898A JP12174898A JPH11290658A JP H11290658 A JPH11290658 A JP H11290658A JP 12174898 A JP12174898 A JP 12174898A JP 12174898 A JP12174898 A JP 12174898A JP H11290658 A JPH11290658 A JP H11290658A
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JP
Japan
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membrane
side housing
raw water
flat membrane
membrane module
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JP12174898A
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English (en)
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Akira Otani
明 大谷
Hirotoshi Ishizuka
浩敏 石塚
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】濃縮物を無駄なく、迅速に回収することができ
る膜モジュールを提供する。 【解決手段】平膜9と、平膜の膜面に原水を導く原水側
ハウジング2と、平膜の面方向の液密性を保ちつつ原水
側ハウジングと相まって平膜の周縁を挟み持ち、平膜を
透過する透過水を収集する透過水側ハウジング3とを備
えた膜モジュールにおいて、平膜の周縁を介して原水側
ハウジングと合わせられる、前記透過水側ハウジングの
合わせ面は、液密保持部7,8の内外で同一平面を成し
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜モジュール、特
にクリプトスポリジウム等の微生物を含んだ原水を濾過
し、濃縮するための膜モジュールに関するものである。
さらに、本発明は、この膜モジュールを備えた濃縮装置
に関する。
【従来の技術】
【0002】原虫、菌等の微生物の中には、培養する手
段がないため検出するのが困難なものがある。例えば、
哺乳類の消化器官内に寄生する病原性原虫のクリプトス
ポリジウムである。この原虫は飲料水を媒体にして寄生
することがあり、浄水場の水源となる河川、湖沼などに
おいてはオーシストの状態で生息する。クリプトスポリ
ジウムのオーシストは水10L中に数個体存在する程度
で、しかも宿主生物の体外では増殖しない。したがっ
て、河川水等の原水からクリプトスポリジウムを検出す
る際には、20L以上の原水を数十〜数百mLにまで濃縮す
る必要がある。
【0003】従来より、微生物を含んだ原水の濃縮に
は、膜による濾過作用を利用した膜モジュールが使用さ
れている。中でも汎用的なのがメンブランフィルターと
呼ばれる平膜モジュールであり、全量濾過タイプと攪拌
子(翼)を備えたタイプとがある。
【0004】全量濾過タイプの膜モジュールの例を図6
に断面図として示す。図6の膜モジュール26のハウジ
ングは、原水入口29を有する原水側ハウジング27と
透過水出口30を有する透過水側ハウジング28とから
なる。両ハウジングは平膜32の周縁を挟み持ちなが
ら、0-リング31を介して、ねじ34によって互いに固
定されている。原水は原水入口29より平膜32の膜面
に導かれ、濃縮される。原水が濃縮されると、濃縮物は
平膜32の膜面上に堆積し、透過水は透過水側ハウジン
グ28内にある流路材33によって収集され、透過水出
口30より排出される。濃縮物は、膜モジュール26を
分解し、スクレーパーによって掻き取ることにより回収
される。平膜32の膜面上に堆積した濃縮物が増えると
濾過速度が低下するため、濃縮物は随時回収されなけれ
ばならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示す従
来の全量濾過タイプの膜モジュール26では、平膜面積
が最大でも530cm2と小さいので、平膜表面が濃縮物によ
ってすぐに覆われてしまう。よって、膜モジュールの分
解、濃縮物の回収を頻繁に行わなければならず、全量を
濃縮するのに長時間を要する。また、濾過速度の低下が
著しい場合には、平膜を交換しなくてはならない。さら
に、従来の膜モジュール26では、平膜32が透過水側
ハウジング28の凹部の中にはまり込んでいるため、ス
クレーパーによる濃縮物の回収が容易でなく、時間が掛
かるばかりか、濃縮物をロスする可能性が高い。そのた
め、精度の良い微生物検査をすることが困難となる。
【0006】攪拌子を備えたタイプの膜モジュールで
は、平膜が濃縮物によって覆われることをある程度抑え
ることができるものの、膜面積が全量濾過タイプよりも
小さいため、やはり濃縮するのに時間が掛かる。また、
デッドスペースに濃縮物が付着しやすいので、濃縮物の
回収も全量濾過タイプと同じく容易でない。なお、全量
濾過タイプの膜モジュールにタンクと攪拌子とを一体化
させたものもあるが、上記課題が解決されないばかり
か、非常に高価である。
【0007】それ故、本発明の目的は、濃縮物を無駄な
く、迅速に回収することができる膜モジュールを提供す
ることにある。さらに本発明は、この膜モジュールを備
えた濃縮装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の膜モジュール
は、平膜と、平膜の膜面に原水を導く原水側ハウジング
と、平膜の面方向の液密性を保ちつつ原水側ハウジング
と相まって平膜の周縁を挟み持ち、平膜を透過する透過
水を収集する透過水側ハウジングとを備えた膜モジュー
ルにおいて、平膜の周縁を介して原水側ハウジングと合
わせられる、前記透過水側ハウジングの合わせ面は、液
密保持部の内外で同一平面を成していることを特徴とし
ている。
【0009】本発明の濃縮装置は、この膜モジュール
と、原水が平膜を透過するための駆動源となる差圧発生
手段とを備えていることを特徴としている。差圧発生手
段には、透過水側ハウジングに連結された真空ポンプ
や、原水側ハウジングに連結された加圧タンクがある。
また、真空ポンプにトラップをもつ吸引パイプを連結す
ると、濃縮物をこのパイプで吸い取ることによって回収
することができる。差圧発生手段として真空ポンプを用
いた場合には、真空ポンプが、透過水側ハウジングと吸
引パイプとのいずれとも選択自在に開通できるようにす
ると良い。
【0010】本発明の作用は次の通りである。原水は原
水側ハウジングによって平膜の膜面に導かれる。平膜は
その周縁で液密性を保って両ハウジングに挟まれている
ので、膜面に導かれた原水は液密保持部で囲まれる面積
内に広がり、透過水側ハウジングに濾過される。それと
ともに原水側の膜面の上記面積内には濃縮物が堆積す
る。濃縮物は掻き取り、あるいは吸い取りなどの適宜の
手段で回収される。本発明では、前記透過水側ハウジン
グの合わせ面が液密保持部の内外で同一平面を成してい
るので、液密保持部の外側の面が濃縮物回収時の逃げと
なりうる。したがって、スクレーパーなどの道具で掻き
取るにしても、吸引パイプで吸引するにしても液密保持
部に至る隅々まで道具やパイプの先端が行き渡る。その
結果、濃縮物を無駄なく、迅速に回収することができ
る。
【0011】さらに、透過水側ハウジングの液密保持部
より外側の合わせ面に、平膜を貫通する突起を設ける
と、平膜が透過水側ハウジングに固定され、スクレーパ
ーなどの道具で濃縮物を掻き取る際に動くことがないの
で、濃縮物の回収がより容易になる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1に断面
図、図2に平面図として示す。図1、2の膜モジュール
1では、ハウジングが原水側ハウジングとしての蓋2と
透過水側ハウジングとしての支持盤3とからなる。蓋2
と支持盤3はともに平面視では正方形をしており、蓋2
には吸水口4と空気口5が、支持盤3には透過水出口6
がそれぞれ設けられている。蓋2と支持盤3とは平膜9
の周縁を挟みながらパチン錠11によって互いに固定さ
れていている。また蓋2側には0-リング7が、支持盤3
側には平パッキン8が挟まれており、ここで液密に保持
されている。支持盤3の蓋2に対する合わせ面は、この
液密保持部の内外で同一平面を成している。支持盤3の
液密保持部より内側の合わせ面には、流路材10が合わ
せ面と同一になるように敷かれており、外側の合わせ面
には、突起12が各隅に設けられている。突起12は平
膜9を貫通し、蓋2の合わせ面に設けられた窪みと嵌合
する。
【0013】濃縮物を回収するときには、膜モジュール
1を分解する。蓋2と支持盤3とはパチン錠11によっ
て互いに固定されているため、ねじで固定されるのとは
異なり、容易に分解される。図3は分解された膜モジュ
ール1を断面図として示している。濃縮物14を回収す
る際には、例えば、スクレーパー13で濃縮物14を掻
き集めれば良い。このとき、支持盤3の合わせ面が平パ
ッキン8の内外で同一平面を成しているので、平パッキ
ン8の外側の面がスクレーパー13の逃げとなる。した
がって、平パッキン8の付近に堆積した濃縮物14をも
スクレーパー13で容易に掻き集めることができる。ま
た、平膜9は、突起12によって支持盤3にしっかりと
固定される。よって、スクレーパー13によって平膜9
がめくれる心配もなく濃縮物14を容易に試験管T等に
回収することができる。
【0014】平膜9の種類は、特に限定されないが、ク
リプトスポリジウムのオーシストを濃縮する場合にはM
F膜又はUF膜を使用する。好ましくは孔径1μm以下の
MF膜あるいは分画分子量100000以上のUF膜を使用す
る。平膜9の材質としては、セルロースアセテート、P
TFE、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリスルホ
ンなどがある。流路材10は、多孔質あるいは網状の材
料からなり、原水側の液圧に抗して平膜9を支持しつつ
透過水を収集し透過水出口6まで導く働きをする。流路
材10に使用できる材質には、ポリエステル、ポリプロ
ピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。
【0015】図4は本発明の濃縮装置を示すフロー図で
ある。この濃縮装置は、図1、2の膜モジュール1を備
えている。また膜モジュール1の原水入口4には原水タ
ンク16が、空気口5にはバルブ18が、透過水出口6
には三方弁19を介して真空ポンプ20がそれぞれ連結
されている。また、三方弁19には吸引パイプ21も連
結されており、三方弁19を操作することによって、真
空ポンプ20を透過水出口6と開通させるか、吸引パイ
プ21と開通させるかを選択できる。吸引パイプ21の
断面図を図5に示す。吸引パイプ21は、トラップ15
とチューブ25とからなり、吸引ライン24によって真
空ポンプ20と連結されている。
【0016】図4の濃縮装置で原水を濃縮するには以下
の要領で行えば良い。原水タンク16に原水を規定量入
れ、バルブ17を開く。すると原水ライン22より原水
が原水入口4から膜モジュール1内に供給される。この
とき供給を開始してからしばらくの間は、空気口5を開
閉するバルブ18を開けておく。膜モジュール1内の空
気を排除するためである。次にバルブ18を閉じ、透過
水出口6と開通させた真空ポンプ20を起動させると、
原水が吸引され濾過が始まる。真空ポンプ20としては
水封式が好適に用いられる。原水は平膜9によって濾過
されて、膜モジュール1内で濃縮されていく。透過水は
透過水出口6より透過ライン23を経て排出される。
【0017】規定量の原水を濃縮後、真空ポンプ20を
停止して、パチン錠11を全て開放し蓋2を外す。平膜
9の膜面上に堆積した濃縮物14をスクレーパー13を
用いて一カ所に集め、吸引パイプ21と真空ポンプ20
とが開通するように三方弁19を切り替えた後、真空ポ
ンプ20を起動させて、吸引パイプ21のチューブ25
より濃縮物を吸引し、トラップ15内に回収する。回収
された濃縮物はそのまま次の精製過程に移される。な
お、吸引パイプ21を使用せずに、図3に示すように、
濃縮物をスクレーパー13で掻き落とすことによって、
試験管Tに移しても良い。このとき、スクレーパー13
に付着した濃縮物は、少量の無菌水で共洗いして回収す
る。
【0018】図4の濃縮装置は真空ポンプ20を透過水
ライン23に接続して吸引しながら濃縮する装置である
が、原水を入れた加圧タンクを原水ライン22に接続し
て圧縮空気等により加圧しながら濃縮しても良い。
【0019】
【実施例】図1、2の膜モジュール1を使用して河川水
の濃縮を試みた。そして原水20Lを全量濃縮するのに要
する時間と濃縮物の回収性を評価した。平膜、圧力など
に関する条件は以下の通りである。 原水サンプル:東京、荒川河川水(水温12℃、濁度1
0)、20L 平膜:日東電工(株)製 UF膜NTU−3175M(サ
イズ300×300mm、有効面積780cm2) 圧力:100Torr(減圧)
【0020】その結果、原水20Lを全量濃縮するのに要
した時間は89分であった。また、濃縮後、スクレーパー
で一カ所に掻き集めた濃縮物とスクレーパーに付着した
濃縮物を図5の吸引パイプ21にて吸引したところ、短
時間で全量回収することができた。
【0021】また比較例として、市販の膜モジュールを
用いて同様の評価を行った。条件は以下の通りである。 膜モジュール:東洋濾紙(株)製 ステンレスフィルター
ホルダー 原水サンプル:東京、荒川河川水(水温18℃、濁度1
0)、20L 平膜:日東電工(株)製 UF膜NTU−3175M(サ
イズ直径293mm、有効面積530cm2) 圧力:100Torr(減圧)
【0022】比較例では、原水20Lを全量濃縮するのに
要した時間は145分であった。また、濃縮後、濃縮物を
スクレーパーで掻き集めたところ、0-リング及びその周
辺に付着した濃縮物の回収は困難で全てを回収すること
はできなかった。さらに、掻き集めた濃縮物を試験管へ
移す際に、平膜を膜モジュールから外す必要があり、手
間がかかった。
【0023】
【発明の効果】本発明の膜モジュール及びこれを備えた
濃縮装置によると、濃縮物の回収を無駄なく迅速に行う
ことができ、その結果、濃縮時間を短縮することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の膜モジュールを示す断面図である。
【図2】本発明の膜モジュールを示す平面図である。
【図3】分解された本発明の膜モジュールを示す断面図
である。
【図4】本発明の濃縮装置を示すフロー図である。
【図5】吸引パイプを示す断面図である。
【図6】従来の全量濾過タイプの膜モジュールを示す断
面図である。
【符号の説明】
1、 26 膜モジュール 2、 27 蓋(原水側ハウジング) 3、 28 支持盤(透過水側ハウジング) 4、 29 原水入口 5 空気口 6、 30 透過水出口 7、 31 O-リング 8 平パッキン 9、 32 平膜 10、33 流路材 11 パチン錠 12 突起 13 スクレーパー 14 濃縮物 15 トラップ 16 原水タンク 17 バルブ 18 バルブ 19 三方弁 20 真空ポンプ 21 吸引パイプ 22 原水ライン 23 透過水ライン 24 吸引ライン 25 チューブ 34 ねじ T 試験管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平膜と、平膜の膜面に原水を導く原水側ハ
    ウジングと、平膜の面方向の液密性を保ちつつ原水側ハ
    ウジングと相まって平膜の周縁を挟み持ち、平膜を透過
    する透過水を収集する透過水側ハウジングとを備えた膜
    モジュールにおいて、 平膜の周縁を介して原水側ハウジングと合わせられる、
    前記透過水側ハウジングの合わせ面は、液密保持部の内
    外で同一平面を成していることを特徴とする膜モジュー
    ル。
  2. 【請求項2】透過水側ハウジングの液密保持部より外側
    の合わせ面に、平膜を貫通する突起が設けられている請
    求項1に記載の膜モジュール。
  3. 【請求項3】平膜が、孔径1μm以下のMF膜である請求
    項1又は2に記載の膜モジュール。
  4. 【請求項4】平膜が、分画分子量100000以上のUF膜で
    ある請求項1又は2に記載の膜モジュール。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の膜モジュ
    ールと、原水が平膜を透過するための駆動源となる差圧
    発生手段とを備えていることを特徴とする濃縮装置。
  6. 【請求項6】前記差圧発生手段が、透過水側ハウジング
    に連結された真空ポンプである請求項5に記載の濃縮装
    置。
  7. 【請求項7】前記真空ポンプが、透過水側ハウジングと
    ともに、トラップをもつ吸引パイプとも連結しており、
    いずれとも選択自在に開通できる請求項6に記載の濃縮
    装置。
JP12174898A 1998-04-14 1998-04-14 膜モジュール及びこれを備えた濃縮装置 Pending JPH11290658A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008194560A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Kurita Water Ind Ltd 膜分離装置被処理水の評価方法、水処理方法及び水処理装置
JP2008221058A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Metawater Co Ltd 水中微生物の分離濃縮装置
JP2009213402A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Metawater Co Ltd 微生物濃縮方法
WO2018011899A1 (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 三菱重工業株式会社 膜分離装置

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