JP2000107785A - 水処理用濾材およびその製造方法 - Google Patents

水処理用濾材およびその製造方法

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JP2000107785A
JP2000107785A JP10286449A JP28644998A JP2000107785A JP 2000107785 A JP2000107785 A JP 2000107785A JP 10286449 A JP10286449 A JP 10286449A JP 28644998 A JP28644998 A JP 28644998A JP 2000107785 A JP2000107785 A JP 2000107785A
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resin
filter medium
water treatment
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thermoplastic resin
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JP10286449A
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Hiroyuki Koyou
広行 小要
Shinichi Yoshimatsu
慎一 吉松
Akira Miyasaka
章 宮坂
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
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Takeda Chemical Industries Ltd
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾過方法に合わせて成形でき、多孔質化ある
いは表面に凹凸をつくることにより微細な懸濁浮遊物質
を効率よく除去でき、透過水量が大きく、かつ洗浄が容
易にできる合成樹脂成形物の濾材およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 硬度を調整でき、かつ親水性の熱可塑性
樹脂を成形してなる水処理用濾材および硬度を調整で
き、かつ親水性の熱可塑性樹脂を溶融成形することを特
徴とする水処理用濾材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の水処理用濾
材およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、種々の合成樹脂成形物が水処
理用濾材として提案、使用されており、例えば、特公昭
63−51758号には、プラスチック粒子(比重1.
2)を濾材として使用する下水処理が開示されている。
また、特開平7−75793号には、ポリスチレン、ポ
リプロピレン、ウレタン樹脂等を発泡成形した比重の非
常に小さい球形ないし不定形粒状の浮上性濾材が水の生
物処理に使用されていることが開示されている。特開平
10−165733号には、ポリビニルアルコールと澱
粉とのアロイ、乳酸重合体等の生分解性の合成樹脂を中
空円筒状等に溶融成形した鑑賞魚や、活魚保存用の水槽
の循環濾過装置に使用する濾材が開示されている。さら
に、特開平10−94706号には、ウレタンスポンジ
等の多孔質で柔軟性を有する濾材を使用する水処理が開
示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの合成樹脂成形
物の濾材は、使用中に圧力がかかると、変形し、相互に
集合して目詰まりを起こしやすくなり、そのため、圧損
失が増大し、濾過に際して透過水の流速や水量が低下す
る問題がある。また、ポリプロピレン、ポリスチレンな
どの変形しにくい濾材は、疎水性であるため、生物処理
において、微生物が付着または増殖しにくい問題があ
る。本発明は、かかる問題を解消し、濾過方法に合わせ
て成形でき、多孔質化あるいは表面に凹凸をつくること
により微細な懸濁浮遊物質を効率よく除去でき、透過水
量が大きく、かつ洗浄が容易にでき、また、親水性とす
ることにより、微生物が容易に付着、増殖し、濾過中に
水の生物処理効果を期待でき、生物濾過も可能とする合
成樹脂成形物の濾材およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決する手段】本発明者らは、上記の問題を解
消するため、鋭意検討した結果、硬度を調整でき、かつ
親水性を有する熱可塑性樹脂を使用することにより、そ
の目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は、硬度を調整でき、かつ親
水性の熱可塑性樹脂を成形してなる水処理用濾材を提供
するものである。該熱可塑性樹脂は、好ましくは熱可塑
性ポリウレタン樹脂で、特に、JIS K7215のD
タイプで測定した場合、40D以上またはAタイプで測
定した場合、60A以上の硬度にすることが好ましく、
これにより変形が防げ、透過水の流速、水量低下を防止
できる。また、懸濁浮遊物質の除去効率向上のために多
孔質あるいは表面に凹凸を有する濾材とすることも好ま
しい。さらに、微生物の付着増殖を容易にするため、基
質吸着性物質を含有させることも好ましい。本発明はま
た、硬度を調整でき、かつ親水性の熱可塑性樹脂を溶融
成形することを特徴とする水処理用濾材の製造方法も提
供する。特に、押出成形が好ましく、発泡剤を添加して
多孔質の濾材とすることも好ましい。
【0005】本発明の濾材は、濾過装置および方法に適
した形状に自由に成形が可能であり、異形成形あるいは
添加剤等の特殊な成形加工をすることにより、効率的に
懸濁浮遊物質を除去でき、透過水量が大きく、かつ洗浄
が容易にできるだけでなく、基質吸着性物質を添加する
ことで表面に微生物を容易に付着増殖させることがで
き、BOD処理用としても利用可能である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明で用いる硬度を調整でき、
かつ親水性の熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリウレ
タン樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、
ポリエステル樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体
樹脂、ポリ(ε−カプロラクトン)樹脂、乳酸重合体、
ポリ(メタ)アクリル酸樹脂等が挙げられ、これらを単
独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用できる。特
に、熱可塑性ポリウレタン樹脂が好ましい。また、本発
明においては、親水性を有する熱可塑性樹脂だけでな
く、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレン
ポリプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニリデン等のよう
な疎水性を有する熱可塑性樹脂も併用できる。原料とし
て用いる樹脂またはそれらの混合物は、JIS K72
15のDタイプで測定した場合、硬度40D以上、好ま
しくは40〜90D、さらに好ましくは40〜80Dま
たは、Aタイプで測定した場合、硬度60A以上、好ま
しくは60〜120A、さらに好ましくは70〜100
Aのもの、またはそのような硬度に調整したものが好ま
しい。ここに、樹脂の硬度はJIS K7215(プラ
スチックのデュロメータ硬さ試験方法)に従って測定さ
れた硬度であり、試験片の厚さ6mm以上で、測定面を
平滑にし、Dタイプの場合は、そこに規定されるタイプ
Dデュロメータ、Aタイプの場合は、タイプAデュロメ
ータを使用し、9.8N(1kgf)の荷重をかけて圧
子を押し付けた後、直ちに目盛を読んで測定されたもの
である。
【0007】本発明の濾材の形状は特に限定するもので
はなく、所定の濾過装置、濾過方法に応じて、例えば、
粒状、球形、円柱、円筒形等とすることが出来、不定形
でもよい。サイズも特に限定するものではなく、例え
ば、1〜50mm程度の粒状、球形等とすることができ
る。また、懸濁浮遊物質の除去効率を向上させるため、
自体公知の方法で、多孔質あるいは表面に凹凸がある状
態に成形することも好ましい。
【0008】さらに、微生物による水処理の観点から、
濾材表面における微生物の付着、増殖を容易にするた
め、自然石を含む天然セラミクス、人工セラミクス、活
性炭、ケイ酸塩化合物等の基質吸着性物質を樹脂原料と
共に配合し、濾材に成形することも好ましい。その他、
炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク等の充填材と混
合してもよい。
【0009】本発明の濾材は、原料樹脂と、必要により
他の原料を混合し、自体公知の方法で溶融成形すること
により製造できる。特に限定するものではないが、通
常、原料の溶融温度以上での、押出成形により製造でき
る。2種類以上の熱可塑性樹脂を2種類以上の仕切られ
たダイから同時に引き出し、形状が自由に成形できるい
わゆる共押出による方法でもよい。芯鞘構造の成形物の
場合は、鞘部分を親水性樹脂で構成することが好まし
い。本発明の方法によれば、原料の組成を変化させるこ
とで、硬度が容易に調整できるポリウレタン等の親水性
熱可塑性樹脂を使用することで、溶融成形加工が容易で
あり、形状が自由に成形できる。また、発泡剤を添加し
て成形することにより、多孔質化し、形状が自由に成形
できる。発泡剤としては、通常使用されるものが使用で
き、例えば、化学発泡剤であるアゾ化合物(例、アゾジ
カルボンアミド(ADCA)、バリウムアゾジカルボキ
シレート(Ba/AC)等)、ニトロソ化合物(例、
N,N−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DP
T)等)、ヒドラジン誘導体(例、4,4’−オキシビ
ス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH)
等)、セミカルバジド化合物、アジド化合物、トリアゾ
ール化合物、イソシアネート化合物、重炭酸塩(例、重
炭酸ナトリウム等)、炭酸塩、亜硝酸塩、水素化物、重
炭酸ナトリウムと酸の混合物(例、重炭酸ナトリウムと
クエン酸等)、過酸化水素と酵母の混合物、亜鉛粉末と
酸の混合物等、物理発泡剤である脂肪族炭化水素類
(例、ブタン、ペンタン、ヘキサン等)、塩化炭化水素
類(例、ジクロロエタン、ジクロロメタン等)、弗化塩
化炭化水素類(例、トリクロロモノフロロメタン、ジク
ロロジフロロメタン、ジクロロモノフロロメタン、ジク
ロロテトラフロロエタン等)、代替フロン類、空気、炭
酸ガス、窒素ガス、水等が単独で、または2種以上併用
される。多孔質化に際しては、空孔率(ポロシティまた
は気孔率ともいう)が20〜90%、好ましくは20〜
80%になるように成形することが好ましい。
【0010】本発明の濾材は、上向流あるいは下向流の
いずれの濾過方法でも使用することができ、また、懸濁
物質(SS)を除去するだけでなく、BOD処理用にも使
用できる
【0011】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施例中、「部」とあるのは、いずれも「重量部」であ
る。 実施例1 ポリエチレングリコール(三洋化成社製PEG4000
S)672部、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアナ
ート(日本ポリウレタン製)285部および1,4−ブタ
ンジオール(和光純薬製)285部を80℃で反応後、1
00℃で15時間熟成し硬度70Dの樹脂を得た。得ら
れたポリウレタン樹脂を成形温度200〜230℃で押
出成形機で押出成形する際に、水中で切断することによ
り直径5mmの球状の水処理用濾材を得た。
【0012】実施例2 ポリエチレングリコール(三洋化成社製PEG4000
S)817部、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアナ
ート(日本ポリウレタン製)740部および1,4−ブタ
ンジオール(和光純薬製)244部を80℃で反応後、1
00℃で15時間熟成し、硬度60Dの樹脂を得た。実
施例1と同じ成形方法で直径5mmの球状の水処理用濾材
を得た。
【0013】実施例3 実施例1のポリウレタン樹脂を成形温度200〜230
℃で押出成形機で成形する際に、チューブダイを使用
し、外径5mm、内径3mm、長さ5mmの円筒形状の水処理
用濾材を得た。
【0014】実施例4 実施例1のポリウレタン樹脂100部にベーリンガーイ
ンゲルハイム社製ハイドロセロール−CF1部を添加
し、成形温度200〜230℃で押出成形機で成形する
際に、チューブダイを使用し、外径5mm、内径3mm、長
さ5mm、空孔率50%の発泡した円筒形状の水処理用濾
材を得た。
【0015】実施例5 実施例1で得られた樹脂100部、ベーリンガーインゲ
ルハイム社製ハイドロセロール−CF1部、基質吸着剤
として活性炭(武田薬品製GC007)5部を添加し、実
施例4と同じ成形方法で、外径5mm、内径3mm、長さ5
mm、空孔率80%の発泡した円筒形状の水処理用濾材を
得た。
【0016】実施例6 実施例1のポリウレタン樹脂およびエラストラン(武田
バーディシェウレタン工業社製OH3−37)の2種類
の熱可塑性樹脂を2つの仕切られたダイから同時に引き
出し、エラストランを芯として外側を実施例1の樹脂で
抱合させて、芯材部直径2mm、外径5mm、長さ5mmの円
筒形の水処理用濾材を得た。
【0017】実施例7 実施例1および実施例4で得られた水処理用濾材70リ
ットルを円筒形状の濾過装置に充填し、層高1m、充填
密度0.3になるように充填し、上向流で濾過速度を種
々変化し、懸濁浮遊物質の濾過を行った。比較として同
じ濾過装置で下向流として砂(有効径0.6mm、均等係数
1.4、層高0.4m)を濾材として懸濁浮遊物質の濾過を
行った。
【0018】実施例8 実施例4で得られた水処理用濾材70リットルを円筒形
状の濾過装置に充填し、層高1mになるように充填し、
下向流で濾過速度を種々変化し、懸濁浮遊物質の濾過を
行った。比較として硬度35Dの樹脂を使用し、実施例
4と同じ成形法で作った濾材を同じ濾過装置で懸濁浮遊
物質の濾過を行った。
【0019】実施例9 実施例5の水処理用濾材を濾過装置に層高1mに充填
し、下向流による懸濁浮遊物質の濾過を行った。比較と
して、実施例5と同じ大きさのポリプロピレン製の濾材
を使用して下向流による濾過を行った。
【0020】表1に実施例1および実施例4で得られた
濾材を濾過装置に充填し、濾過速度を変えた高速濾過の
結果を示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示すごとく、実施例1で得られた濾
材は、砂(有効径0.6mm、均等係数1.4)を濾材として
使用した場合と比較して、明らかに濾過速度が速く、S
Sが効率よく除去できている。多孔質化した実施例4の
濾材を充填してSSを除去した場合、さらに濾過速度を
上げても効率よくSSが除去されることが明らかであ
る。表2に濾過を下向流に変えた時の濾過速度と樹脂の
硬度による影響について示す。
【0023】
【表2】
【0024】表2に示すごとく、濾過速度400m/日
では樹脂の硬度に関わらず効率よく除去できるが、濾過
速度1000m/日にすると硬度35Dの濾材は流速に
より円筒形の濾材が変形してしまい、圧損がかかり濾過
が効率よく行なわれないのに対し、実施例4の濾材は、
ほとんど変形せず効率よくSSを除去できる。実施例9
の下向流による濾過方法の装置の場合、実施例5の水処
理用濾材は、親水性であり、真比重が1.04〜1.10
であり、投入した初期から沈降し濾過ができる。ポリプ
ロピレン製濾過材は、疎水性であるため浮上してしま
い、生物膜が形成しないと沈降しないことから、スクリ
ーンを入れて浮上しないようにする。また、逆洗をする
場合、ポリプロピレン製濾材と比較して、実施例5の水
処理用濾材は、スクリーンで押さえつけていないため容
易に洗浄ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D003 AA01 BA02 CA02 EA01 EA07 EA15 EA19 EA25 EA26 EA30 FA02 4D019 AA03 BA03 BA12 BA13 BA17 BB07 BB14 BC08 DA01 4F074 AA78 BA13 BA15 CA22 DA15 DA43

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬度を調整でき、かつ親水性の熱可塑性
    樹脂を成形してなる水処理用濾材。
  2. 【請求項2】 熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂である
    請求項1記載の濾材。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂の硬度が、JIS K72
    15のDタイプで測定の場合、40D以上またはAタイ
    プで測定の場合、60A以上である請求項1または2記
    載の濾材。
  4. 【請求項4】 多孔質である請求項1〜3いずれか1項
    記載の濾材。
  5. 【請求項5】 空孔率20〜90%である請求項1〜4
    いずれか1項記載の濾材。
  6. 【請求項6】 表面に凹凸を有する請求項1〜5いずれ
    か1項記載の濾材。
  7. 【請求項7】 基質吸着性物質を含有する請求項1〜6
    いずれか1項記載の濾材。
  8. 【請求項8】 硬度を調整でき、かつ親水性の熱可塑性
    樹脂を溶融成形することを特徴とする水処理用濾材の製
    造方法。
  9. 【請求項9】 押出成形する請求項8記載の製造方法。
  10. 【請求項10】 発泡剤を添加して成形する請求項8ま
    たは9記載の製造方法。
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