JP2000189719A - 浸漬式重力濾過装置およびそれを用いる濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重力式濾過法では濾材が濾過漕等と一体とな
っているため、濾過面積が限定され、濾過速度を増やす
ことが困難である。また、迅速な濾材の交換、清掃な
ど、メンテナンスが不便である。 【解決手段】 多孔状の支持枠に濾材を取り付け、濾過
漕とは独立した形態の浸漬式重力濾過装置を、濾過漕等
に浸漬し、濾過漕と濾過装置内との液差圧で濾過を行な
う。濾液は濾過装置内部からサイホン管、ポンプ等で汲
み上げる。濾材を星型等に成形し、あるいは可変構造と
し、濾過面積の増加により過速度の向上を図る。また、
沈澱の少ない濾過漕内液層上部から濾過を行なうことに
より、あるいは濾過装置に気泡あるいは振動を与えるこ
とにより沈澱物が濾布に堆積することによる目詰まりを
少なくする。濾過漕内の液体を除去することなしに随
時、濾過装置を取外し、迅速な濾材の洗浄、補修等が可
能である。移動式簡易濾過装置としても使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業活動等により
頻繁に行なわれている懸濁液からの各種濾過分離方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】濾過の技術としては重力濾過、加圧濾
過、吸引濾過など様々なものが開発されている。近年で
は各種の膜を利用した技術が多く研究されている。なか
でも重力濾過装置はシンプルで、簡便な装置として広く
利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の重力濾過装置は
濾過行為においては電力等を使用しない簡便な装置であ
るが、濾材と濾過漕が一体となっているため、濾材の面
積が限定され、このため濾過速度を増やすことが困難で
ある。また、濾材への濾過対象物の堆積等による目詰ま
り等を少なくする方法の開発、トラブル発生時における
迅速な濾材の交換、洗浄等のメンテナンスを容易にする
方法が必要である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】濾過速度に大きな影響を
与える因子として濾材上に沈澱物が厚く堆積し、これが
抵抗となって速度を減少させることが指摘されている。
こうした沈澱物の堆積を防ぐ方法として濾過槽の上部か
ら濾過を行なうことが考えられる。また、強い圧力で濾
過を行なうと強固に堆積物が濾材に付着することにな
り、堆積物を除去し易くするためには、むしろ弱い圧力
で濾過を行なうことが適切であると考えられる。

【０００５】濾過速度を向上させる手段としては濾材の
有効濾過面積を大きくすることがある。しかし、従来の
重力濾過方法では濾材が濾過漕と一体になっているため
濾過面積が限定される。そこで、濾材の面積を大きくで
きる方法を確立する。また、沈澱物が濾材上に堆積して
目詰まりを起こした場合などメンテナンスが必要なとき
の迅速な処理を容易にする。

【０００６】上記の問題点を解決するために濾材を取付
け、濾過行為を行なう濾過装置の部分を濾過漕から切離
し、独立した別個の設備とする。使用時に濾過漕等に浸
漬し、濾過装置内側の液面水位を濾過装置外の液面水位
よりも低く保つことによって濾過装置内外の液差圧によ
り濾過を行なう。濾過水が濾過装置の側面および底面に
取付けた濾材を通じて装置の内側へ流れることで濾過を
行なう。使用後は当該濾過装置を速やかに取外し、撤去
できるものとする。

【０００７】濾過装置内の液面を調節することにより、
濾過装置内外の液差圧を濾過対象物に応じた適切な圧力
に調節、保持した状態で濾過処理を行ない、濾材の目詰
まりを防止、濾材への堆積物の離脱を容易にする。

【０００８】濾材を様々な形状に加工することにより、
濾過面積を増大させる。同時に濾過装置内の容積を少な
くすることにより装置の浮力を最小限に抑える。

【０００９】濾過装置を取付式あるいは可動式とし、使
用時に濾過装置を濾過漕に浸漬したのち、定置した状態
で濾過する。あるいは上下に移動させながら濾過を行な
うことにより、懸濁物の少ない上澄液のみの選択的濾過
を可能とするなど濾過目的に応じて可動的な濾過操作が
行なえるものとする。また、濾過物の脱水処理も行なえ
るようにする。

【００１０】濾過物の付着による目詰まりの防止、ある
いはシキソトロピ−現象を利用して脱水効率の上昇を図
るため、濾過装置本体あるいは濾過槽に振動を与えなが
ら濾過処理を行なえるようにする。

【００１１】支持枠を可動式とし、濾過槽の液面低下に
伴い、濾過装置の浸漬している濾材の面積が減少した場
合には傘のように濾材を広げ、濾過面積の減少を防ぎ、
同一の濾過面積を確保できるようにする。

【００１２】濾液の移送に電源の使用が不可能な場合に
はサイフォン装置を使用することになるが、通常のサイ
フォンではサイフォン排出管、吸引管の先端部が液面上
に出てしまうと導管内の液体が流出してしまうので、そ
の先端部を液封構造としたサイフォン装置を濾液の移送
に使用する。

【００１３】

【発明の実施の形態】浸漬式重力濾過装置（１）は図１
のように多孔状の支持枠（２）の側面及び底面に濾材
（３）を取付けたもので、上面は大気開放されている。
浮力防止及び安定化を図るため、装置の下部に重量物
（５）を取付ける。この装置は濾過漕（４）とは独立し
た別個の設備で、使用時に支持枠に直結した固定具
（６）により濾過漕等に設置する。この場合、必ずしも
濾過装置は濾過漕に直接、取付ける必要はなく、天井、
クレ−ンなど濾過漕周辺の他の設備に取付ける、あるい
はロ−プで吊り下げるなどにより設置することも考えら
れる。固定具の位置も、必ずしも図１に示したような濾
過装置の中心におく必要はなく、取付けに都合の良い部
分とする。

【００１４】用いる濾材としては濾布、金属製金網、高
分子膜など、装置に取付け可能な各種濾材が考えられ
る。支持枠は濾材を取付けるもので、使用圧力に耐えう
る金属、プラスティック、その他無機材料など各種のも
のが使用可能である。

【００１５】濾過面積を上げるとともに装置の浮力を最
小限にするため、濾材を図２のように積層型とする。そ
の他、星型あるいは細管状とするなど濾材を各種の形状
に成形することが考えられる。図２は濾材の形状の一例
を示したものであり、重量物、固定具、排出管などの記
述は省略されている。

【００１６】貯槽の液面が低下していくに従い濾過装置
の浸漬部分が少なくなり、有効濾過面積が減少する。こ
れを防ぐために図７のように支持枠を可変構造とする。
支持棒（２７）はジョイント（２６）により支持枠とス
ライドとを連結する。スライド（２５）は円筒で支持具
を軸に上下に移動できる構造のもので、使用する位置に
おいて止め具（３６）により固定する。貯漕の液面が低
下した場合にスライドを移動し、支持枠を傘状に広げ、
濾材を極力浸漬させることにより有効濾過面積の減少を
防ぐ。

【００１７】水、その他各種液体中の懸濁物を濾過対象
物とする。

【００１８】濾過は浸漬式重力濾過装置内の液面
（７）、濾過漕の液面（８）の差圧のみを利用して行な
う。濾過は、この液差圧により濾過漕の液体が濾材によ
り濾過され、濾過装置内へ移動することにより行なわれ
る。濾過圧力の調節は濾過装置内の液面と濾過漕の液面
との水位を調節、維持することにより行なう。濾過装置
内の濾液は容器などを用いて随時、汲み出す。あるいは
排出管（９）からサイフォン、ポンプ等を使用して系外
に除去する。この場合、排出管の先端（１０）の設定位
置は濾過圧力の維持あるいは装置の使用目的などに応じ
て定める。

【００１９】定置による使用にあたっては濾過装置を濾
過漕に浸漬し、固定具により濾過漕あるいは濾過漕周囲
の他の設備に取付ける。あるいは、あらかじめ濾過漕ま
たは濾過漕周囲の他の設備に取付けた後、機械的に移動
させ、濾過漕内の一定の場所に浸漬する。濾過装置を浸
漬するとともに装置内への濾過が開始される。つぎに、
装置内に濾過された濾液を装置外へ排出すると、装置内
の液面が低下することにより、濾過が継続される。作業
終了時あるいは点検、要補修時には、装置を濾過漕から
取り外すことにより、濾過漕の内容物を除去することな
く、作業を行なうことができる。

【００２０】河川、海域等のように固定具を用いること
が困難な場所で濾過装置を使用する場合には図３のよう
に、浮き（１１）を接続し、水面上に浮かせた状態でロ
−プ（１２）等でアンカ−（１６）に固定、係留し濾過
を行なう。

【００２１】海域など、波や飛沫がある場所で使用する
場合には必要に応じて波の飛沫を防止するために保護蓋
（１３）を設ける。この場合、濾過装置内を大気圧に維
持するための通気管（１４）を設ける。

【００２２】移動による使用にあたっては図４Ａのよう
に、濾過漕上方から、固定具を用いて濾過装置を機械的
に移動させ、濾過漕内、一定の深度に浸漬した後、濾過
を行なう。濾過漕の水位レベルあるいは濾過の目的に応
じて濾過装置を図４Ａから図４Ｂあるいは図４Ｃのよう
に下方に移動させながら、液層上部から順次、濾過を行
なう。濾過の目的により異なった濾材による濾過操作を
平行して行なう必要がある場合においては濾材の異なる
複数の浸漬式重力濾過装置を配置し、必要とする装置を
交互に浸漬し、濾過処理を行なう。なお、図４では濾過
装置に関する詳細部分は省略されている。

【００２３】さらに濾過を継続し、沈澱物（１７）の脱
液を行なう場合には、濾過による濾過漕液面水位の低下
に合わせて濾過装置を図４Ｃのように濾過漕底部へ挿入
し、水位がゼロ、すなわち沈澱物のみ、となる状態まで
濾過を継続し、滲出る沈澱物中の残液の脱液を行なう。
操作終了後、必要に応じて濾過装置を上方へ引上げ、撤
去させる。

【００２４】濾材に付着する濾過対象物による濾過速度
の低下を防ぐため、あるいは脱水過程において脱水効率
を高める必要がある場合において図６のように濾過装置
本体又は貯槽に振動発生装置を用いて振動を与える。振
動を与えることによって、濾材に付着した濾過対象物が
容易に落下離脱する。また、シキソトロピ−現象によ
り、沈澱物の水分離が発生し、脱水が促進される。

【００２５】濾液を装置外へ除去する方法としてはポン
プ等のほか、サイフォン装置を使用するが、このとき使
用するサイフォン装置は図８のように排出管及び吸引管
の先端部を液封構造とすることによって、サイフォン吸
引管先端部（２９）あるいはサイフォン排出管先端部
（３１）が液面上につき出ても導管内の水が抜け出るこ
とが無く、サイフォンの両先端部を液中に再び漬けるこ
とにより、継続して液体の移送ができるものである。こ
の装置の使用方法はサイフォン装置を液中に漬けた状態
で止め弁（３４）を開き、次に手動ポンプ（３５）によ
りサイフォン吸引管およびサイフォン排出管内の空気を
排除し、液をサイフォン導管内に導入することにより液
移送が開始される。止め弁（３４）を閉じて液移送を継
続するものである。

【００２６】

【本発明の効果】従来の重力濾過方法の利点を生かすと
ともに、濾過面積を大きくすることが容易となり、これ
までの重力濾過方法に比らべ、濾過速度を大幅に向上さ
せることができる。

【００２７】移動させながら濾過処理が可能であるため
液層上部など、濾過し易い部分を選択的に濾過すること
が可能となり、濾過の効率化が図れる。

【００２８】濾材への沈澱物の堆積が少なく、濾材への
沈澱物の堆積による目詰まりが防止できる。また、従来
のように沈澱漕と濾過漕とを別個に設ける必要がなくな
る。

【００２９】濾過漕の内容物を除去しないで濾過装置の
取外しが可能であるため濾材の洗浄等のメンテナンスが
容易となる。また、濾過−沈澱物の洗浄−濾過−沈澱物
への試薬添加反応−濾過といった一連の操作を１つの濾
過漕内において可能となる。

【００３０】濾過漕と濾過装置内との液面水位差を調節
することにより濾過圧力を微小に抑えることが容易であ
り、目詰まりを起こし難い超緩速濾過ができる。

【００３１】濾過漕底部に濾過装置を設置し、濾過処理
を行なうことにより、濾過のみならず、沈澱物の脱液処
理も行なうことができる。

【００３２】液差圧のみで濾過行為を行なうものである
ため、加圧、吸引ポンプなどの機器が無くても使用でき
る。このため、電力等のエネルギ−が使用できない場合
における簡易な移動式濾過装置として非常時の上水、下
水処理装置への応用、河川海域での取水装置などの利用
が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浸漬式重力濾過装置の概要を示したものであ
る。

【図２】濾材の成形例を示したものである。

【図３】湖沼などにおいて定置で使用する場合の仕様を
示したものである。固定具は省略されている。

【図４】装置をＡ、Ｂ、Ｃのように上下に移動して使用
することにより沈殿物の濾過、脱水を行う場合の事例を
示したものである。濾材、排出管、支持具、重量物など
の濾過装置の詳細は省略されている。

【図５】濾液を装置外へ排出する方法の一例を示したも
のである。

【図６】振動を加えて濾過を行なう場合の方法を示した
ものである。濾材、排出管、支持具、重量物など濾過装
置の詳細は省略されている。

【図７】濾材を傘のように開閉できる可変型とした場合
の事例である。濾材、排出管、支持具、重量物など濾過
装置の詳細は省略されている。

【図８】サイフォン装置の概要を示したものである。濾
材、支持枠、支持具、重量物など濾過装置の詳細は省略
されている。

【符号の説明】

１ 浸漬式重力濾過装置 ２ 支持枠 ３ 濾材 ４ 濾過漕 ５ 重量物 ６ 固定具 ７ 装置内液面 ８ 濾過漕液面 ９ 排出管 １０ 排出管先端 １１ 浮き １２ ロ−プ １３ 保護蓋 １４ 通気管 １５ 海底 １６ アンカ− １７ 沈澱物 １８ ホ−ス １９ 排出口 ２０ 送気管 ２１ ノズル ２２ 気泡 ２３ 振動板 ２４ 振動発生機 ２５ スライド ２６ ジョイント ２７ 支持棒 ２８ 可動支持枠 ２９ サイフォン吸引管先端部 ３０ サイフォン吸引管 ３１ サイフォン排出管先端部 ３２ サイフォン排出管 ３３ 止め弁 ３４ 止め弁 ３５ 手動ポンプ ３６ 止め具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻井 義彦 三重県津市高茶屋５丁目５番45号 三重県 科学技術振興センタ−工業技術総合研究所 内 (72)発明者 宮尻 英男 三重県四日市市新正４丁目21番５号 三重 県科学技術振興センタ−環境科学センタ− 内 Ｆターム(参考） 4D041 AA16 AA21 AA26 AB03 AB05 AB18 AD08 AD11 AD17 CB00 CC00 4D064 AA05 AA40 BC14 BC21 BC24 BC26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔状の支持枠（２）の側面および底面
   に濾材（３）を取付けたもので、使用時に濾過槽（４）
   等へ浸漬し、装置内の液面（７）を濾過槽の液面（８）
   よりも低くし、この液差圧により濾過を行なう浸漬式重
   力濾過装置。
2. 【請求項２】 この装置を濾過漕あるいは河川、海域等
   の濾過対象域に設置し、定置状態で行なう濾過方法およ
   び濾過漕等の液面レベルに合わせ濾過装置を上下に移動
   させながら行なう濾過方法。