(57)【要約】  膜モジュール（５）を含む膜濾過アセンブリ（１０）であって、前記膜モジュールが、少なくとも１つのヘッダ（７）によって膜モジュールの中に支持された１つ以上の透過性の中空膜（６）を有している膜濾過アセンブリが開示されている。濾過液収集チャンバー（１８）は、ヘッダ（７）に設けられているとともに、膜（６）の内腔と流体連通状態にあり、前記膜の内腔を通じて引き出された濾過液を収集している。濾過チャンバー（１１）は、モジュール（５）内の膜（６）の表面に適用される供給液を受け取るために設けられている。濾過チャンバー（１１）は、モジュール（５）を取り囲んでいるとともに、モジュール（５）の高さを越えて延在している。
2009504399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜モジュールであって、このモジュールの中に少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、
前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、
前記モジュール内の膜の表面に適用される供給液を受け取るための濾過チャンバーであって、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、
を含む膜濾過アセンブリ。
【請求項２】
前記膜は、１対の離間された、対向するヘッダの間に延在していることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項３】
濾過液収集チャンバーが、前記ヘッダのうちの一方又は両方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項４】
前記膜は、前記モジュール内において垂直に配置され、前記ヘッダはそれぞれ上部ヘッダ及び下部ヘッダであることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項５】
前記膜は、前記モジュール内において略水平に配置され、前記ヘッダはそれぞれ側部ヘッダであることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項６】
濾過液担持体が、前記濾過液収集チャンバーの間に設けられ、前記濾過液収集チャンバーと流体連通状態にあることを特徴とする請求項３に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項７】
前記濾過液担持体は、前記ヘッダの間の前記モジュールを通って延在していることを特徴とする請求項５に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項８】
前記濾過チャンバーは、一方の端部において閉塞されており、他方の端部において開放されていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項９】
前記濾過チャンバーの前記開放端部はバルブを設けられており、該バルブは、液体が濾過チャンバーに流入することのみを可能にする一方で、ガスが前記開放端を通じて流れるのを可能にしていることを特徴とする請求項８に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１０】
前記バルブはボールバルブを備え、バルブの座は前記濾過チャンバーの円錐台形状の頂面によって形成され、前記開口部は、前記開口部より大きな直径のボールが前記濾過チャンバーの中に配置されるように、前記円錐台の上面に形成され、前記ボールは、前記濾過チャンバー内の前記液レベルとともに上昇するような前記濾過チャンバー内の液に対する浮力を有し、前記バルブの座に当接することによって前記開口部を閉塞することを特徴とする請求項９に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１１】
前記濾過チャンバーと前記モジュールとの間に形成された前記空間は、少なくとも部分的に１つ以上の繊維要素で充填されていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１２】
通気逆洗装置が前記濾過チャンバーと流体連通状態に設けられ、ガス及び／又は液体を前記濾過チャンバーへ及び／又は前記濾過チャンバーから選択的に連通させることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１３】
前記濾過チャンバーは一体物に一体に形成されるか、又は複数の要素を備えていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１４】
前記ヘッダのうちの一方又は両方は、１つの開口部又は複数の開口部を設けられ、該１つの開口部又は複数の開口部を通じる液体の流れを可能にしていることを特徴とする請求項２に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１５】
膜モジュールであって、このモジュールの中に少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、
前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、
前記モジュール内の膜の外面に適用される供給液を受け取るための開口部を含む濾過チャンバーであって、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、
を含むタイプの膜濾過システムを作業する方法であって、
ａ）       供給液を前記濾過チャンバーに提供し、膜壁に亘って圧力差を生成するステップと、
ｂ）       前記膜を通じて液を濾過し、濾過液として前記膜の内腔中に濾過するステップと、
ｃ）       濾過液を前記膜の内腔から前記濾過液収集チャンバーの中へ引き抜くステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器の中に配置され、前記方法は、前記供給液含有容器内の供給液のレベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより上へ上昇させ、供給液を前記濾過チャンバーの中へ供給するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ｄ）  前記モジュール内の前記膜を、ガスの泡を前記膜の表面を通過させて流すことによって通気するステップ、
を含む通気作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
ｅ）  前記通気ステップの間に、液体が前記濾過チャンバーから流れることを防止するさらなるステップ、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、前記通気作業の前に、前記供給液含有容器内の供給液の前記レベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより下へ低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ｄ）  前記モジュール中の前記膜を、供給液を前記膜の表面を通過させて流すことによって逆洗するステップ、
を含む供給液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
ｅ）    前記逆洗ステップの間に、液体が前記濾過チャンバーから流れることを防止するさらなるステップ、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、前記逆洗作業の前に、前記供給液含有容器内の供給液の前記レベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより下へ低下させるステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
供給液は、前記モジュールから前記ヘッダ中の１つの開口部又は複数の開口部を通じて流出することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、前記逆洗作業の前及び／又は間に、前記供給液含有容器内の供給液の前記レベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより上へ上昇させるステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
ｄ）  前記濾過作業を中断するステップと、
ｅ）  濾過液を前記膜内腔に、その壁を通じて流入させ、前記膜から蓄積された固体分を除去することによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
ｆ）  前記蓄積された固体分を含む濾過逆洗液を前記濾過チャンバーから除去するステップと、
を含む濾過液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器の中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを前記逆洗ステップの前に、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより下へ低下させるステップと、
ｈ）  前記濾過チャンバー内への濾過液逆洗液の流量と、前記濾過チャンバーからの濾過液逆洗液の除去の流量とを、濾過液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記通気作業及び／又は前記逆洗作業に引き続き、前記濾過チャンバーからの液を除去する更なるステップを含むことを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
膜モジュールであって、このモジュールの中に少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、
前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、
前記モジュール内の膜の外面に適用される供給液を受け取るための開口部を含む濾過チャンバーであって、前記開口部は、ガスの前記開口部を通じる流れを許容する一方で、液体が前記濾過チャンバーに流入することだけを許容するようにされたバルブによって制御され、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、
を含むタイプの膜濾過システムを操作する方法であって、
ａ）       供給液を前記濾過チャンバーに供給し、前記濾過チャンバー中の開口部を制御する前記バルブが閉鎖され、液体が前記濾過チャンバーから流出することを妨げるステップと、
ｂ）  供給液を前記濾過チャンバーに供給し続けて前記濾過チャンバーに圧力をかけ、膜壁に亘って圧力差を生成するステップと、
ｃ）  液を、前記膜壁を通じて濾過液として前記膜の内腔中に濾過するステップと、
ｄ）  前記膜の内腔から前記濾過液収集チャンバーの中へ濾過液を引き抜くステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
ｅ）  前記バルブを開け、前記濾過チャンバーの圧力を開放するステップと、
ｆ）  ガスの泡を前記膜の表面を通過させて流すことによって、前記モジュール内の膜を通気するステップと、
を含む通気作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを、前記逆洗ステップの前に、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより下へ低下させ、前記バルブを開とするステップと、
ｈ）  前記逆洗ステップの間に、濾過液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように妨げるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ｅ）  前記バルブを開け、前記濾過チャンバーの圧力を開放するステップと、
ｆ）  供給液を前記膜の表面を通過させて流すことによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
を含む供給液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを、前記逆洗ステップの前に、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより下へ低下させ、前記バルブを開とするステップと、
ｈ）  前記逆洗ステップの間に、液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように妨げるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、
ｅ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを低下させ、前記バルブを開け、前記供給液のレベルを、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより上に維持しつつ、前記濾過チャンバーの圧力を開放し、前記濾過チャンバーの中への供給液の流れを生じさせるステップと、
ｆ）  前記濾過チャンバー内の前記供給液を前記膜の表面を通過させて流すことによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
を含む供給液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
供給液は、前記モジュールから前記ヘッダの１つの開口部又は複数の開口部を通じて流出することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
ｅ）  前記濾過作業を中断するステップと、
ｆ）  濾過液を前記膜内腔に、その壁を通じて流入させ、前記膜から蓄積された固体分を除去することによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
ｇ）  前記蓄積された固体分を含む濾過逆洗液を前記濾過チャンバーから除去するステップと、
を含む濾過液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器の中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを低下させ、前記逆洗ステップの前に、前記バルブを開け、前記濾過チャンバーの圧力を開放するステップと、
ｈ）  前記濾過チャンバー内への濾過液逆洗液の流量と、前記濾過チャンバーからの濾過液逆洗液の除去の流量とを、濾過液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記通気作業及び／又は前記逆洗作業に引き続き、前記濾過チャンバーからの液を除去する更なるステップを含むことを特徴とする請求項２８〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜濾過システムに関し、より具体的には、逆洗液及び洗浄液の量を最小化するとともに、重力下の濾過、圧力下の濾過、又は高い供給ヘッドを使用する濾過を可能とするシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
膜濾過の作業において、液又はガスの逆洗による周期的な膜の洗浄は、化学的な洗浄の段階を必要とせずに、より長い膜の作業時間を保持するために必要不可欠である。しかし、各逆洗の間には所定の量の廃液が生じ、この廃液は供給液の回復を減少させ、逆洗廃液の事後処理に対する要求を増加させる。また、液体又はガスによる逆洗は、化学的洗浄剤を使用する膜の周期的洗浄によって補われている。この工程も廃液を生じ、この廃液はさらに処理されるか、環境的に安全な方法で廃棄される必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
よって、全ての濾過作業において、逆洗及び作業の化学洗浄段階中に生じる排液の量を最小化し、作業コスト及び環境への悪影響を減少することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの特徴によれば、本発明は、膜モジュールであって、このモジュールの中において少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、前記モジュール内の膜の表面に適用される供給液を受け取るための濾過チャンバーであって、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、を含む膜濾過アセンブリが提供されている。
【０００５】
好ましくは、膜は１対の離間した、対向するヘッダの間に延在している。好ましくは、濾過液収集チャンバーが前記ヘッダのうちの一方または両方に設けられている。好ましくは、前記膜は前記モジュールの中に、垂直に配置されており、前記ヘッダはそれぞれ上部ヘッダ及び下部ヘッダとされている。好ましくは、濾過液担持体が、前記濾過液収集チャンバーの間に設けられているとともに濾過液収集チャンバーと流体連通している。好ましくは、前記濾過液担持体は、前記ヘッダの間に前記モジュールを貫通する状態で延在している。好ましくは、１つの開口部又は複数の開口部が上部ヘッダに設けられ、流体の流れがこの開口部を通じて流れるのを可能としている。
【０００６】
１つの実施形態においては、前記濾過チャンバーは一方の端部において閉じられており、他方の端部において開放されている。別の実施形態においては、濾過チャンバーの開放された端部にはバルブが設けられており、液体が濾過チャンバーの中に流れるのだけを可能にしつつ、ガスがバルブを通じて流れるのを可能にしている。
【０００７】
好ましくは、濾過チャンバーとモジュールとの間に形成された領域は、１つ以上のフィラー要素で充填されている。好ましくは、通気逆洗装置が前記濾過チャンバーと流体連通状態に設けられ、前記濾過チャンバーへの及び／又は前記濾過チャンバーからのガス及び／又は液体を選択的に連通している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施形態が添付の図面を参照して、例示のみの方法によって以下に記載される。
【０００９】
図１を参照すると、１つの好ましい実施形態による膜濾過モジュール５は、上部ヘッダ７及び下部ヘッダ８にそれぞれ上部及び底部を浸漬された中空の繊維膜６の束からなり、濾過液を収集するように繊維膜内腔を露出している。繊維の束は一方の若しくは両方の端部に置いて浸漬することができ、さらに繊維内腔は、一方の又は両方の端部において開放することができることが理解される。１つの開口部又は複数の開口部は、上部ヘッダの中に設けることができ、液体のこの開口部を通じた流れを可能としている。
【００１０】
濾過液担持体９（通常はパイプ又はチューブ）は、上部ヘッダ７と下部ヘッド８との間に延在し、濾過液が繊維膜内腔のどちらかの端部又は両方の端部から収集されることを可能にしている。担持体９は、いずれの形状の断面Ａであっても良く、この実施形態ではモジュール５の中央に示されているが、ポットのどこに配置されても良く、いくつかの実施形態においては、濾過液担持体９はモジュールの中に配置される必要は無く、後述のように外部接続を通じて接続されることができる。図２〜４を参照すると、本発明の好ましい実施形態による濾過アセンブリ１０は、モジュール５より高い濾過チャンバー１１から成る。高ヘッドの濾過モードにおいて使用される場合、図４に示すように、濾過チャンバー１１はモジュール５より大幅に高くすることができる。濾過チャンバー１１の断面は、好ましくはモジュール５の断面と同様であるが、スペーサ充填部１２が使用される場合、モジュールのいずれの断面が適合されても良い。濾過チャンバー１１は、一体物として一体に形成することも、複数の要素を備えることもできる。濾過チャンバー１１は、好ましくは長さに沿って一定の断面を有するが、基部に向かって、より厚い断面を有する複数の部分から構成することもできる。濾過チャンバー１１の断面に非常に似た外部断面とモジュール５の断面に非常に似た内部断面とを有するスペーサ充填部１２は、モジュール５と濾過チャンバー１１との間に設けられる。スペーサ充填部１２は、濾過アセンブリ１０の作業にとって本質的ではないが、好ましい実施形態においては、逆洗溶液及び洗浄溶液の容積をさらに減少させるために使用されている。スペーサ充填部１２は、単一の又は複数の構成要素から形成することができる。
【００１１】
キャップ１３は、モジュール５の一方の端部１４に嵌合し、濾過液のモジュール５の端部から濾過液担持体９の中への流れ１５を可能としている。モジュール取り付けピース１６は、濾過チャンバー１１の下端部に気密的に取り付けられている。取り付けピース１６は、通気逆洗装置１７と濾過液収集チャンバー１８とを含んでいる。
【００１２】
上述のように、濾過液担持体９はモジュール５の中に配置される必要はない。代わりに、キャップ１３と濾過液収集チャンバー１８との間、若しくはその下流に外部接続が設けられ、モジュール５のキャップが嵌められた端部からの濾過液の収集を可能とすることができる。
【００１３】
通気／逆洗装置１７は、少なくとも一部において、下部ヘッダ８の上にある膜モジュール５の一部分を取り囲んでいる。通気／逆洗装置１７は、上部及び下部貫通開口部２０、２１を有する連通チャンバー１９を含み、この上部及び下部貫通開口部２０、２１は連通チャンバー１９及び膜モジュール５と流体連通状態にある。しかし、上部及び下部貫通開口部の機能は、好ましくは幅が異なり、より好ましくは下部において上部においてより広い１つ以上の細長い開口部によって達成することができることが理解される。連通チャンバー１９は、パイプ２２を介して供給、通気、逆洗、及び排液ヘッダ２３に接続されている。この実施形態における連通チャンバー１９は、環２４の形状であり、環２４の内壁２５に貫通開口部２０、２１を有して選択的な通気、供給、及び逆洗のために設けられており、ガス、供給液、逆洗液のモジュール５内への流れ、及びモジュール５からの排液の排出を可能にしている。環２４は、完全に又は部分的に膜モジュール５を囲むことができる。
【００１４】
モジュール取り付けピース１６の機能は、単一の構成要素によって、又は複数の構成要素によって提供されても良い。濾過液ヘッダ２６は、濾過液収集チャンバー１８を、複数のモジュールから一緒に共通の出口（図示されず）へ接続している。
【００１５】
通気、供給、逆洗、及び排液ヘッダ２３は、通気ガス、供給液、逆洗液、及び排液を複数のモジュールから一緒に共通の入口／出口（図示されず）へ接続している。
【００１６】
本発明のこの実施形態の作業の様々なモードが、図面の図２〜４を参照して、例示のみの方法でそれぞれ記載される。
【００１７】
［重力吸引モード作業］
この作業のモードは、供給タンク２８の中に配置された濾過アセンブリ１０を示す図面の図２に図示されている。アセンブリ３３はタンク２８の中に配置されるように示されているが、タンク２８は供給液を濾過チャンバー１１に供給する単なる１つの手段であり、ポンプ、液体を上から流すこと、及びその種のもののような別の手段が同様に適用可能であることが理解される。
【００１８】
〈濾過〉
周囲供給タンク２８の供給液レベル２９は、濾過チャンバー１１より高く上昇され、供給液３０が濾過チャンバー１１に流入するのを可能としている。また、供給液は、通気、供給、は薄い、及び逆洗ヘッダ２３を通じてポンプで供給することもでき、吸引は濾過ヘッダ２６に適用することができる。非常に大きな圧力を、高い供給レベルによって供給タンク２８にかけることができる。
【００１９】
供給液は濾過チャンバー１１に流下し、スペーサ充填部１２によってモジュールの中へ方向転換させられる。次いで供給液は、モジュール５中に配置された膜６を通じて濾過され、濾過液がモジュール５の端部から回収される。モジュール５のキャップを設けられた端部３１からの濾過液は、濾過液担持体９を通じてモジュール５の下端部３２へと流れ、濾過ヘッダ２８の中へ流れる。
【００２０】
〈通気〉
通気段階の間は、供給液のレベル２９は、周囲タンク２８の中で濾過チャンバー１１の上端よりも低下されている。次いで、通常は空気であるガスが、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて導入され、膜モジュール５を通気する。ガスは連通チャンバー１９に流入し、モジュール取り付けピース１６の通気孔２０を通じて膜モジュール５の中に導入される。ガスは泡を形成し、この泡がモジュール５を通じて上昇する際に膜の表面をこすり洗いする。濾過チャンバー１１の供給液レベルは、通気中に供給液が濾過チャンバー１１から周囲タンク２８中の供給液の中に出ることが無いように配置されている。
【００２１】
〈供給液逆洗〉
供給液逆洗工程中には、供給液レベル２９は、周囲タンク２８中において濾過チャンバー１１の上端より低くまで低下されている。逆洗液は次いで、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて導入される。逆洗液は、連通チャンバー１９に流入し、モジュール取り付けピース１６の供給液逆洗孔２１を通じて膜モジュール５の中に導かれる。次いで逆洗液が、モジュール５を通じて上昇する際に幕の表面をこすり洗いする。濾過チャンバー１１の供給液レベルは、逆洗中に供給液が濾過チャンバー１１から周囲タンク２８の供給液の中に逃げないように配置されている。代替的な供給液逆洗工程においては、逆洗供給液は、タンク２８内の供給レベル２９を上げて供給液を濾過チャンバーの中にオーバーフローさせることによって、濾過チャンバーの中に導入される。逆洗液は、モジュール５を通じて流れ、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて出る。吸引は、逆洗ヘッダに適用されても良い。
【００２２】
〈透過逆洗〉
透過逆洗工程中においては、供給液レベル２９は周囲タンク中において濾過チャンバー１１の上端より引くくまで低下される。供給液は濾過チャンバー１１の内側から排液され、透過液は、濾過ヘッダ２６に透過液で圧力を与えることによって導入される。透過逆洗液は内腔を通じて流れ、繊維の壁を通じて繊維の表面から固体分を除去しつつ出る。この段階の間には、透過逆洗液と固体分とは連通チャンバー１９を通じて、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダの中に排液される。透過逆洗液の導入の速さは、透過逆洗の間に、透過逆洗液が濾過チャンバー１１からタンク２８を取り囲んでいる供給液の中に逃げないようにされている。
【００２３】
〈排液〉
通気及び逆洗のいずれか又は両方の後に、濾過チャンバー内の液体及び固体はモジュール取り付けピース１６の孔２０及び２１を通じて、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３の中に排液される。
【００２４】
［圧力モード作業］
図３に示されるように、圧力モードにおける作業に対しては、アセンブリ３３は濾過チャンバー１１の上端に設けられ、液体を濾過チャンバー１１にのみ流入するが流出することは無いようにし、ガスを両方向に流すようにする。この実施形態においては、アセンブリ３３はシーリングコーン３４から成り、このシーリングコーン３４は、シーリングボール３７より小さい開口部３６を中に有する濾過チャンバー１１の開放端３５上を密封している。シーリングボール３７は、供給液より小さい有効密度を有し、濾過チャンバー１１の中に配置されているとともにその中を自由に移動する。
【００２５】
当業者は、様々なバルブの配置を、要求される機能を達成するために使用することができるということを理解するだろう。
【００２６】
アセンブリ３３はタンク２８の中に配置されているように示されているが、タンク２８は供給液を濾過チャンバー１１に供給する１つの手段に過ぎず、ポンプ、液体を上から流すこと、及びその種のもののような別の手段が同様に適用可能であることが理解される。
【００２７】
〈濾過〉
濾過中には、供給液は、通気、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて濾過チャンバー１１に導入され、吸引は濾過液ヘッダ２６に適用することができる。濾過チャンバー１１中の供給液のレベルが上がるにつれて、シーリングボール３７は浮かび上がってシーリングコーン３４を密閉し、開口部３６を閉じ、よって濾過チャンバー１１に圧力をかけることを可能とする。
【００２８】
次いで供給液はモジュール５中の膜６を通じて濾過され、濾過液はモジュール５の端部から回収される。モジュール５のキャップを設けられた端部３１からの濾過液は、濾過液担持体９を通じてモジュール５の下端部３２へ、また濾過液ヘッダ２６の中へと流れる。
【００２９】
〈通気〉
通気段階中には、供給液レベル２９は濾過チャンバー１１の中で低下され、よってシーリングボール３７はもはやシーリングコーン３４に接触することは無く、濾過チャンバー１１は圧力をかけられていない。次いで、ガスが通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて流れる。ガスは連通チャンバー１９に流入し、モジュール取り付けピース１６の通気孔２０を通じてモジュール５の中へと導かれる。ガスは泡を形成し、この泡がモジュール５を通って上昇するときに膜表面をこすり洗いする。濾過チャンバー１１の中の供給液レベルは、供給液が通気中に濾過チャンバー１１から周囲タンク２８中の供給液の中に逃げないようにされている。
【００３０】
〈供給液逆洗〉
逆洗工程中には、供給液レベルは濾過チャンバー１１の中で低下され、よってシーリングボール３７はもはやシーリングコーン３４に接触することは無く、濾過チャンバー１１は圧力をかけられない。周囲タンク２８の中の供給液レベルは、供給液が濾過チャンバーの中に溢れ出てモジュールを逆洗するようにされている。逆洗供給液は、繊維の表面から固体分を取り除きながらモジュールを通って流れる。逆洗液は、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて排液される。吸引は逆洗ヘッダにかけることができる。
【００３１】
〈透過逆洗〉
透過逆洗工程中には、供給液は濾過チャンバー１１の内側から排液され、透過液は、濾過ヘッダ２６を透過液で圧することによって導入される。透過逆洗液は内腔に流入し、繊維の表面から固定分を取り除きながら繊維の壁を通じて流出する。この段階の間は、透過逆洗液と固体分とは連通チャンバー１９を通じて通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダの中に排液することができる。透過逆洗液の導入の速さは、透過逆洗の間に、透過逆洗液が濾過チャンバー１１からタンク２８を取り囲んでいる供給液の中に逃げることができないようにされている。
【００３２】
〈排液〉
通気と逆洗とのうちの一方又は両方の後、濾過チャンバー１１の中の液体と固体分とは、モジュール取り付けピース１６の中の孔２０及び２１を通じて通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３の中に排液される。
【００３３】
［高ヘッドモード作業］
図４に示すように、高ヘッドモード作業に対しては、濾過チャンバー１１はモジュール５の高さを超えて大幅に延在しており、濾過チャンバー１１が充填されている場合には、極めて大きな圧力が膜の濾過表面に亘って生成されている。
【００３４】
〈濾過〉
濾過段階の間は、供給液は、供給液のレベルが濾過チャンバー１１を充填するまでモジュール５を介して、又は通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて、濾過チャンバー１１に導入されるか、又は直接的に濾過チャンバー内に導入される。また、吸引は濾過液ヘッダ２６に適用することができる。
【００３５】
次いで、供給液は、モジュール５の中に配置された膜６を通じて濾過され、濾過液は、モジュール５の端部から回収される。モジュール５のキャップを嵌められた端部３１からの濾過液は、濾過液担持体９を通じてモジュール５の下端部３２へと流れ、濾過ヘッダ２６に流入する。供給液は、濾過チャンバー１１中のレベルが濾過に対する十分な圧力を維持する制御された限界値に留まるような速度で導入される。
【００３６】
〈通気〉
ガスは、通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて導入される。通気ガスは、連通チャンバー１９に流入し、モジュール取り付けピース１６の通気孔２０を通じてモジュールの中に導かれる。ガスは泡を形成し、この泡は、モジュール５を通って上昇する際に膜６の表面をこすり洗いする。
【００３７】
〈供給液逆洗〉
逆洗液は通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３を通じて導入される。逆洗液は連通チャンバー１９に流入し、モジュール取り付けピース１６の供給／逆洗孔２１を通じてモジュール５の中に導かれる。逆洗液は、モジュール５を通って上昇する際に、膜の表面をこすり洗いする。
【００３８】
〈透過逆洗〉
透過逆洗工程の間は、供給液レベル２９は、周囲タンク２８の中で濾過チャンバー１１の上端より低くまで低下される。供給液は濾過チャンバー１１の内側から廃液され、透過液は、濾過ヘッダ２６に透過液で圧力をかけることによって導入される。透過逆洗液は、繊維６の内腔に流入し、繊維の表面から固体分を除去しつつ繊維の壁を通じて流出する。この段階の間は、透過逆洗液と固体分は、連通チャンバー１９を通じて通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダの中に排液される。
【００３９】
〈排液〉
通気と逆洗とのうちの一方又は両方の後、濾過チャンバー１１の中の液と固体分とはモジュール取り付けピース１６の中の孔２０及び２１を通じて通気、供給、排液、及び逆洗ヘッダ２３の中に排液される。上述された様々な逆洗工程及び段階を、使用者によって望まれる作業結果に応じて、様々な組み合わせ及び順番において達成することができることが理解されるであろう。
【００４０】
本発明の更なる実施形態及び最良の形態が、記述された発明の精神と技術的範囲から逸脱することなく可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１つの実施形態による濾過モジュールの断面立面図である。
【図２】重力吸入モードで動作する、本発明の１つの実施形態による濾過アセンブリの断面立面図である。
【図３】圧力をかけられたモードで動作する、本発明の１つの実施形態による濾過アセンブリの断面立面図である。
【図４】高いヘッドのモードで動作する、本発明の１つの実施形態による濾過アセンブリの断面立面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５・・・膜モジュール
６・・・中空膜
７、８・・・ヘッダ
９・・・濾過液担持体
１０・・・膜濾過アセンブリ
１１・・・濾過チャンバー
１８・・・濾過液収集チャンバー
２９・・・供給液レベル
１９・・・連通チャンバー
２８・・・供給タンク
２３・・・通気、供給、排液、逆洗ヘッダ
３８・・・シーリングボール
３４・・・シーリングコーン
３６・・・開口部
２０、２１・・・貫通開口部
１６・・・モジュール取り付けピース
２６・・・濾過液ヘッダ
【図１】
2009504399.tif 000003
【図２】
2009504399.tif 000004
【図３】
2009504399.tif 000005
【図４】
2009504399.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月24日(2007.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜モジュールであって、このモジュールの中に少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、
前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、
前記モジュール内の膜の表面に適用される供給液を受け取るための濾過チャンバーであって、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、
を含む膜濾過アセンブリ。
【請求項２】
前記膜は、１対の離間された、対向するヘッダの間に延在していることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項３】
濾過液収集チャンバーが、前記ヘッダのうちの一方又は両方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項４】
前記膜は、前記モジュール内において垂直に配置され、前記ヘッダはそれぞれ上部ヘッダ及び下部ヘッダであることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項５】
前記膜は、前記モジュール内において略水平に配置され、前記ヘッダはそれぞれ側部ヘッダであることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項６】
濾過液担持体が、前記濾過液収集チャンバーの間に設けられ、前記濾過液収集チャンバーと流体連通状態にあることを特徴とする請求項３に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項７】
前記濾過液担持体は、前記ヘッダの間の前記モジュールを通って延在していることを特徴とする請求項６に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項８】
前記濾過チャンバーは、一方の端部において閉塞されており、他方の端部において開放されていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項９】
前記濾過チャンバーの前記開放端部はバルブを設けられており、該バルブは、液体が濾過チャンバーに流入することのみを可能にする一方で、ガスが前記開放端を通じて流れるのを可能にしていることを特徴とする請求項８に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１０】
前記バルブはボールバルブを備え、バルブの座は前記濾過チャンバーの円錐台形状の頂面によって形成され、前記開口部は、前記開口部より大きな直径のボールが前記濾過チャンバーの中に配置されるように、前記円錐台の上面に形成され、前記ボールは、前記濾過チャンバー内の前記液レベルとともに上昇するような前記濾過チャンバー内の液に対する浮力を有し、前記バルブの座に当接することによって前記開口部を閉塞することを特徴とする請求項９に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１１】
前記濾過チャンバーと前記モジュールとの間に形成された前記空間は、少なくとも部分的に１つ以上の繊維要素で充填されていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１２】
通気逆洗装置が前記濾過チャンバーと流体連通状態に設けられ、ガス及び／又は液体を前記濾過チャンバーへ及び／又は前記濾過チャンバーから選択的に連通させることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１３】
前記濾過チャンバーは一体物に一体に形成されるか、又は複数の要素を備えていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１４】
前記ヘッダのうちの一方又は両方は、１つの開口部又は複数の開口部を設けられ、該１つの開口部又は複数の開口部を通じる液体の流れを可能にしていることを特徴とする請求項２に記載の膜濾過アセンブリ。
【請求項１５】
膜モジュールであって、このモジュールの中に少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、
前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、
前記モジュール内の膜の外面に適用される供給液を受け取るための開口部を含む濾過チャンバーであって、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、
を含むタイプの膜濾過システムを作業する方法であって、
ａ） 供給液を前記濾過チャンバーに提供し、膜壁に亘って圧力差を生成するステップと、
ｂ） 前記膜を通じて液を濾過し、濾過液として前記膜の内腔中に濾過するステップと、
ｃ） 濾過液を前記膜の内腔から前記濾過液収集チャンバーの中へ引き抜くステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器の中に配置され、前記方法は、前記供給液含有容器内の供給液のレベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより上へ上昇させ、供給液を前記濾過チャンバーの中へ供給するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ｄ）  前記モジュール内の前記膜を、ガスの泡を前記膜の表面を通過させて流すことによって通気するステップ、
を含む通気作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
ｅ）  前記通気ステップの間に、液体が前記濾過チャンバーから流れることを防止するさらなるステップ、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、前記通気作業の前に、前記供給液含有容器内の供給液の前記レベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより下へ低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ｄ）  前記モジュール中の前記膜を、供給液を前記膜の表面を通過させて流すことによって逆洗するステップ、
を含む供給液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
ｅ）    前記逆洗ステップの間に、液体が前記濾過チャンバーから流れることを防止するさらなるステップ、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、前記逆洗作業の前に、前記供給液含有容器内の供給液の前記レベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより下へ低下させるステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
供給液は、前記モジュールから前記ヘッダ中の１つの開口部又は複数の開口部を通じて流出することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、前記逆洗作業の前及び／又は間に、前記供給液含有容器内の供給液の前記レベルを前記濾過チャンバー中の前記開口部のレベルより上へ上昇させるステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
ｄ）  前記濾過作業を中断するステップと、
ｅ）  濾過液を前記膜内腔に、その壁を通じて流入させ、前記膜から蓄積された固体分を除去することによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
ｆ）  前記蓄積された固体分を含む濾過逆洗液を前記濾過チャンバーから除去するステップと、
を含む濾過液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器の中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを前記逆洗ステップの前に、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより下へ低下させるステップと、
ｈ）  前記濾過チャンバー内への濾過液逆洗液の流量と、前記濾過チャンバーからの濾過液逆洗液の除去の流量とを、濾過液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記通気作業及び／又は前記逆洗作業に引き続き、前記濾過チャンバーからの液を除去する更なるステップを含むことを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
膜モジュールであって、このモジュールの中に少なくとも１つのヘッダによって支持された１つ以上の透過性の中空膜を有する膜モジュールと、
前記ヘッダに設けられ、前記膜の内腔と流体連通状態にある濾過液回収チャンバーであって、前記膜内腔を通じて引き抜かれた濾過液を収集する濾過液回収チャンバーと、
前記モジュール内の膜の外面に適用される供給液を受け取るための開口部を含む濾過チャンバーであって、前記開口部は、ガスの前記開口部を通じる流れを許容する一方で、液体が前記濾過チャンバーに流入することだけを許容するようにされたバルブによって制御され、前記濾過チャンバーは前記モジュールを取り囲むとともに、前記モジュールの高さを越えて延在している、濾過チャンバーと、
を含むタイプの膜濾過システムを操作する方法であって、
ａ） 供給液を前記濾過チャンバーに供給し、前記濾過チャンバー中の開口部を制御する前記バルブが閉鎖され、液体が前記濾過チャンバーから流出することを妨げるステップと、
ｂ）  供給液を前記濾過チャンバーに供給し続けて前記濾過チャンバーに圧力をかけ、膜壁に亘って圧力差を生成するステップと、
ｃ）  液を、前記膜壁を通じて濾過液として前記膜の内腔中に濾過するステップと、
ｄ）  前記膜の内腔から前記濾過液収集チャンバーの中へ濾過液を引き抜くステップと、
を含む方法。
【請求項２９】
ｅ）  前記バルブを開け、前記濾過チャンバーの圧力を開放するステップと、
ｆ）  ガスの泡を前記膜の表面を通過させて流すことによって、前記モジュール内の膜を通気するステップと、
を含む通気作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを、前記逆洗ステップの前に、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより下へ低下させ、前記バルブを開とするステップと、
ｈ）  前記逆洗ステップの間に、濾過液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように妨げるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ｅ）  前記バルブを開け、前記濾過チャンバーの圧力を開放するステップと、
ｆ）  供給液を前記膜の表面を通過させて流すことによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
を含む供給液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを、前記逆洗ステップの前に、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより下へ低下させ、前記バルブを開とするステップと、
ｈ）  前記逆洗ステップの間に、液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように妨げるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器中に配置され、
ｅ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを低下させ、前記バルブを開け、前記供給液のレベルを、前記濾過チャンバーの前記開口部のレベルより上に維持しつつ、前記濾過チャンバーの圧力を開放し、前記濾過チャンバーの中への供給液の流れを生じさせるステップと、
ｆ）  前記濾過チャンバー内の前記供給液を前記膜の表面を通過させて流すことによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
を含む供給液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
供給液は、前記モジュールから前記ヘッダの１つの開口部又は複数の開口部を通じて流出することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
ｅ）  前記濾過作業を中断するステップと、
ｆ）  濾過液を前記膜内腔に、その壁を通じて流入させ、前記膜から蓄積された固体分を除去することによって、前記モジュール内の前記膜を逆洗するステップと、
ｇ）  前記蓄積された固体分を含む濾過逆洗液を前記濾過チャンバーから除去するステップと、
を含む濾過液逆洗作業を実行するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記濾過チャンバーは供給液含有容器の中に配置され、前記方法は、
ｇ）  前記供給液含有容器内の供給液のレベルを低下させ、前記逆洗ステップの前に、前記バルブを開け、前記濾過チャンバーの圧力を開放するステップと、
ｈ）  前記濾過チャンバー内への濾過液逆洗液の流量と、前記濾過チャンバーからの濾過液逆洗液の除去の流量とを、濾過液が前記濾過チャンバーから前記供給液含有容器の中へ流れないように調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記通気作業及び／又は前記逆洗作業に引き続き、前記濾過チャンバーからの液を除去する更なるステップを含むことを特徴とする請求項２８〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2009504399.tif 000007
2009504399.tif 000008
2009504399.tif 000009