JP2002153707A

JP2002153707A - ろ過体及びそれを用いた固液分離装置

Info

Publication number: JP2002153707A
Application number: JP2000352866A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kamaike; 一将蒲池; Hitomi Suzuki; ひとみ鈴木; Hiroshi Sakuma; 博司佐久間; Akinobu Suyama; 晃延須山; Masaaki Nishimoto; 将明西本
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】孔径の大きいろ過体によって浮遊物質を固液
分離し、清澄な水を得る固液分離後のろ過体の付着物除
去で、効率の良い洗浄ができるろ過体を得る。【解決手段】被処理水をろ過によって固液分離する固
液分離装置において、側面にろ過面を有する円筒管から
構成された外筒管と、前記外筒管の内部に同心状に配し
た逆洗用の気体を導入する内筒管とからなる二重管構造
を有し、前記外筒管の一端の内側に前記内筒管の一端が
固定された個所に前記内筒管に連通する気体導入部を形
成しており、前記内筒管の他の一端は開口部となって前
記外筒管の他の一端から離れており、前記外筒管の他の
一端に透過水の流出部または透過水の流出部兼逆洗用液
体の導入部を形成しているろ過体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理分野の全
般、例えば、河川水、湖沼水、用水、下水、廃水、し尿
等の汚水処理分野で、浮遊物質を固液分離するろ過体、
及びそれを用いた固液分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、活性汚泥の固液分離法として、曝
気槽に不織布等の通気性シートからなるろ過体を浸漬さ
せ、低い水頭圧でろ過水を得る方法が知られている（特
開平５−１８５０７８）。この場合、ろ過体表面に形成
された汚泥のダイナミックろ過層による分離で清澄なろ
過水が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダイナミック
ろ過層に汚泥層が蓄積されると、ろ過抵抗が高くなり、
ろ過水量の低下を招く。ろ過抵抗が高くなりやすい場
合、高い頻度で空洗や水洗による操作が必要である。さ
らに曝気槽の汚泥流動が均一でないため、ろ過体表面に
均一なダイナミックろ過層の形成が困難であり、有効な
ろ過面積を得られないという問題点があった。

【０００４】浮遊物質を含有する水からろ過体を用いる
ろ過により、浮遊物質を固液分離するプロセスでは、ろ
過抵抗が高くなった時には、前記によりろ過体を洗浄し
て蓄積した汚泥層を除いている。その際に用いられるろ
過体の洗浄方法として、気体や液体による逆洗等があ
る。しかしながら、孔径が大きく圧力損失のほとんどな
いろ過体では、被処理水に浸漬した状態では、気体や液
体を用いた逆洗による均一な洗浄が困難であり、特に縦
置きにした場合の気体逆洗は、ろ過面での圧損より水圧
の方が大きい為に、ろ過体の垂直方向での逆洗状態の配
分に偏りがでる。

【０００５】従って、ろ過体を水深方向へ長くすると、
十分な洗浄を行うためには、導入する気体の量を多く
し、ろ過面での圧損を大きくする必要があった。さらに
気体と液体の同時逆洗の場合、気液を混合した状態で各
ろ過体に分配すると、複数のろ過体で構成されるモジュ
ールでは、気液配分を一定量に保持して均等に分配する
ことが困難である。しかしながら、均等に気液配分を行
う為に各ろ過体毎に直前で気液を混合して導入するに
は、各ろ過体毎に気体、液体それぞれの配管が必要にな
る等、構造が複雑化する問題がある。そこで本発明は、
孔径の大きいろ過体によって浮遊物質を固液分離し、清
澄な水を得る固液分離後のろ過体の付着物除去に当た
り、効率の良い洗浄ができるろ過体を得ることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より上記課題を解決した。（１）被処理水をろ過によって固液分離する固液分離装
置において、側面にろ過面を有する円筒管からなり、円
筒管の側面の外側から内側にろ過をする外筒管と、前記
外筒管の内部に同心状に配した逆洗用の気体を導入する
内筒管とからなる二重管構造を有し、前記外筒管の一端
の内側に前記内筒管の一端が固定された個所に前記内筒
管に連通する気体導入部を形成しており、前記内筒管の
他の一端は開口部となって前記外筒管の他の一端から離
れており、前記外筒管の他の一端に透過水の流出部また
は透過水の流出部兼逆洗用液体の導入部を形成している
ことを特徴とするろ過体。（２）前記のろ過体は、その外筒管と内筒管の外径比が
０．６から０．９であることを特徴とする前記（１）記
載のろ過体。（３）前記（１）又は（２）記載のろ過体を、気体導入
部を上端とし、透過水流出部を下端として、複数のろ過
体を垂直に等間隔に配し、各ろ過体の上端同士および下
端同士がそれぞれ連結されたモジュールによって構成さ
れることを特徴とする固液分離装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者等は、ろ過体の目詰まり
の状態、洗浄流体の種類と方法、吸引圧力等種々検討を
行った。そして、ろ過体の目詰まりによる透過水量の低
下もしくは吸引圧力の上昇を回復させる為に、ろ過体の
透過水側から供給側へ気体もしくは気体と液体を送る逆
洗を行うことにより、ろ過体表面および内部の洗浄が効
果的に実施できることを見出した。

【０００８】本発明のろ過体は、浮遊物質を固液分離
し、ろ過できる物であれば、ろ過面の素材はいかなるも
のでも良い。逆圧のかかる洗浄に耐えられる物であれ
ば、不織布、織布、高分子多孔質膜、メンブレンフィル
ター、無機質多孔体、金属不織布、金属網等、どれでも
良いが、特に耐圧性の高い無機性の多孔体、金属不織
布、金属網が好ましく、さらに金属網が好ましい。織
布、金属網の場合、その織り方は、平織、綾織または朱
子織が望ましく、これらの織布、金属網１層でも良い
し、複数を組合せても良い。また、複数の金属網を組み
合わせる場合は、網と網の間に汚濁物が貯まるのを防ぐ
ために金属網同士を焼結することが望ましい。有効孔径
１０μｍ以上の以上の金属網では、特に縦置きにした場
合、気体による逆洗を行うと、ろ過面での圧損に比べ水
圧の方が卓越するために、気体の分配が不均一になりろ
過体上部のみしか洗浄できない状態になる。

【０００９】以下、本発明のろ過体の構成について、図
１〜３に基づき具体的な説明を行う。本発明のろ過体
は、例えば、図１に示すように、ろ過面３を形成する外
筒管２とその内側の内筒管４からなる二重管構造になっ
ており、外筒管２の一方の端には集水管６が接続してお
り、また外筒管２の別の一方の端部の内側には内筒管４
の一方の端の外周が接して結合しており、内筒管４はそ
の結合部を突き抜けて外に出て開口しており、逆洗時に
図示するようにその開口から逆洗用の空気が入るように
なっている。また内筒管４は外筒管２の内部に延びてい
て、その他方の端は開口していて、その開口４ａは集水
管６の出口に面し、かつそれから間隔を開けた位置にあ
るように設けられている。なお、図１において、５は逆
洗空気、７は透過液、８は逆洗水であり、Ｌは外筒管長
さ、ｌ（Ｌの小文字）は内筒管長さ、そしてｈはスリッ
ト長さである。この構造によれば、逆洗時に集水管６か
ら逆洗水と、内筒管４を通して逆洗空気とを同時に供給
すると、内筒管４の内部の開口部分で両者が激しく混合
し、その均一となった気液混合物が内筒管４と外筒管２
との環状の隙間を通ってろ過面の全体に供給されて、逆
洗の作用が良く行われる。

【００１０】このような構成により、逆洗において不均
一な気体の分配を解消することができる。断面流速を増
加させると、導入した気体が配分良くろ過体全体を逆洗
することができ、ろ過体を長くしても洗浄可能となる。
さらに、ろ過体１下部から液体を注入することにより流
動状態を変えることも効果的である。その上、内筒管４
を空気配管とすることで気液の配分が容易になり、構造
が簡略化できることが判明した。ここで、内筒管４の外
径ｄは、ろ過面の孔径や逆洗の条件にもよるが、通常
は、外筒管２との外径Ｄとの比でｄ／Ｄが０．６から
０．９である内筒管４を挿入すると効果的である。ま
た、外筒管２及び内筒管４の形状は、断面が円形に限ら
れるものはなく、楕円形でも同様な作用が得られるが、
円形のものがろ過が均一に行われるなどの点で好まし
い。なお、本発明は、図１のものに限定されるものでは
なく、集水管６や逆洗空気５の入口の位置などは、その
作用に影響がない限り適宜変えることができる。

【００１１】内筒管４の下端は例として図３に示される
ような、（ａ）開放型もしくは（ｂ）スリット状ないし
（ｃ）ノズル状等の形状であり、ろ過体内部の下端まで
のクリアランスｈが２ｍｍ以上２０ｍｍ以下となってい
て、気液同時逆洗の際に気液が良好に混合した状態とな
る構造のものである。このクリアランスｈが小さすぎる
と、気体の吹出しに際し、圧損が多大になり、一方、大
きすぎると、気液の混合が不良になり、気液同時逆洗の
効果がなくなる。前記（ｂ）スリット状については、ス
リットの長さは５〜５０ｍｍ、本数は２〜１０本が好ま
しい。スリットの形状は図３（ｂ）のように上端が丸く
てもよく、あるいは四角のように角ばっていてもよい。
また、気液混合を促進する為に、図２の様にろ過体下部
に長さＨの混合部９を設けるとよい。この場合、クリア
ランスｈは前述の数値に限定される必要はなく、Ｈがｈ
＋０ｍｍ以上、ｈ＋１００ｍｍ以下の側面に、ろ過面の
ない混合部９が設けられていることが望ましい。この場
合、ｈ＋１００ｍｍ以上にしてもさらなる効果が望めな
い。

【００１２】また、ろ過体の透過側から供給側への逆洗
に用いられる気体としては、汚濁液や活性汚泥に直接影
響しない空気がもっとも望ましいが、酸素、窒素、オゾ
ン等、もしくはそれらの混合気体でもよい。ろ過体を気
体により逆洗する際の圧力は、洗浄効果を考慮するとで
きるだけ高いほうが好ましいが、ろ過体の強度や経済性
を考慮すると、２０〜１０００ｋＰａが望ましく、特に
３０〜５００ｋＰａが好ましい。

【００１３】孔径の大きなろ過体は、流体によるろ過体
での圧力損失はほとんどなく、効果的な洗浄を行うに
は、０．５〜４ｍ³／ｍ²／ｍｉｎの空洗速度で逆洗を
行うことが望ましく、さらに１〜２ｍ³／ｍ²／ｍｉｎ
が好ましい。その上、水逆洗を併用すると効果的で、そ
の水洗速度は０．０５〜０．３ｍ³／ｍ²／ｍｉｎが望
ましく、さらに０．１〜０．２ｍ³／ｍ²／ｍｉｎが好
ましい。空洗速度が小さいとろ過体上部からしか空気が
出ず、逆に高すぎるとろ過体下部の内筒管末端付近から
しか空気が出ない。水洗速度が低いと逆洗空気の分配効
果が少なく、一方高すぎるとろ過体下方の逆洗空気の出
方が悪くなるばかりか、逆洗水量の増加につながり水回
収率が低下する。本発明のろ過体は、汚濁液の固液分離
なら何にでも適用できるが、特に活性汚泥中において、
孔径が１０μｍ〜４００μｍと大きいろ過体表面上に汚
泥層を付着させ、この汚泥層によってろ過体孔径よりも
小さい浮遊物質の固液分離を行う場合に好適である。

【００１４】

【実施例】以下に実施例に基づき本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。

【００１５】実施例１この実施例は、ろ過体である金属網等を装着した、図１
に示す固液分離装置において、被処理水である活性汚泥
混合水をろ過体を通してろ過する固液分離を中断後、空
気逆洗によって洗浄するという一連の操作を繰り返し、
その時の洗浄状況や吸引圧力の回復の性能を試験したも
のである。（ろ過体）まず図１に示すろ過体について説明する。図
１において、ろ過体は第１表に示される構造の３層焼結
金属網を用いたものである。外筒管２、内筒管４の外径
Ｄ，ｄ、長さＬ，ｌは、第２表に示されたものであり、
外径比ｄ／Ｄ＝０．７４である。内筒管４下部には図３
に示されるような、長さｈ＝１５ｍｍ、幅５ｍｍのスリ
ットが４本設けられている。（逆洗条件）逆洗時にはスリットから逆洗気体として逆
洗空気５が供給され、逆洗水８と混合し、ろ過体の透過
水側から被処理水側へ逆洗空気５が流れ、ろ過体の内部
および表面の洗浄が行われる。ろ過体下部の混合部は設
けていない。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】（ろ過モジュール）次に、図４にろ過モジ
ュール１１を説明する。ろ過体１上部に配された空気配
管１０より逆洗空気５がろ過体１内へ導入され、またろ
過体１下部に配された集水管６により透過水７が集水さ
れる。また逆洗時には、逆洗水８がこの配管を通じて、
ろ過体１内へ導入される。ろ過体１は、第３表に示され
る状態でユニットが組まれている。ろ過ユニット内で
は、ユニット下部に設けられた散気筒からの気泡によっ
て上昇流が生じ、それによって旋回流がもたらされる。
ユニット内の下降流が形成される箇所に図４に示される
ろ過モジュール１１を配置している。

【００１９】

【表３】

【００２０】（実験）実験は、ＭＬＳＳ：２，０００ｍ
ｇ／リットルの活性汚泥中に固液分離装置を浸漬し、第
４表に示される方法でポンプにて一定流量で透過水を吸
引し、４時間毎に空気逆洗を同時に行い、これを繰り返
した。その間の計測した１サイクルの吸引圧力の最大値
を図５に示す。

【００２１】

【表４】

【００２２】（実施例）実施例では、前述の図１に示す
ろ過体１を用いて、ろ過運転および洗浄運転を行った。
実施例の結果、設定された洗浄を行うことにより、吸引
圧力の上昇が見られず、洗浄が良好に行われていること
が判明した。ろ過体を活性汚泥槽から引き上げ、観察し
た結果も汚泥付着が少なく、このことからも洗浄が良好
に行われていることが判明した。内筒管４、外筒管２の
外径比ｄ／Ｄを変化させて同様の実験を行った時の、５
日経過後における１サイクルの最大吸引圧力の結果を図
６に示す。この結果より、ｄ／Ｄには適した範囲がある
ことが判明した。

【００２３】（比較例）比較例では、ろ過体１はろ過体
内部に内筒管４を持たない物を用いた。また、逆洗空気
５と逆洗水８はろ過体１下部から同時に注入した。比較
例の結果、１サイクル間に上昇した吸引圧力は、設定さ
れた洗浄方法で一旦戻るが、次サイクルの吸引圧力の上
昇は急激であり、洗浄が不完全であることが判明した。
洗浄後、ろ過体１を活性汚泥槽から引き上げて観察した
ところ、ろ過体１の下部に付着した汚泥は除去されてお
らず、また、ろ過体１によってはほとんど汚泥が除去さ
れていない物もあり、逆洗空気５の分配が、水深方向な
らびにろ過体１ごとに不十分であったことが判明した。

【００２４】

【発明の効果】本発明の固液分離装置によれば、その運
転方法は浮遊物質を固液分離した後に、ろ過体の付着物
除去の洗浄に当たり、特定のろ過体を用い、ろ過運転
後、気体単独もしくは気体および液体を用いて特定条件
で洗浄運転を繰り返す運転方法であるので、長期的に高
い透過水量もしくは低い吸引圧力を維持でき、さらに洗
浄操作が弁の切り換えだけで済み、さらにまた洗浄後の
処置が必要なく、洗浄操作が極めて簡単かつ迅速に効率
よく実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる混合部なしのろ過体の概略
説明図である。

【図２】本発明で用いられる混合部付きのろ過体の概略
説明図でうる。

【図３】内部円筒管の下部の概略説明図である。

【図４】ろ過モジュールの概略説明斜視図である。

【図５】実施例及び比較例の１サイクルにおける最大吸
引圧力の経時変化を示すグラフである。

【図６】内筒管、外筒管の外径比ｄ／Ｄを変化させた際
の５日経過後における１サイクルの最大吸引圧力を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ろ過体２外筒管３ろ過面４内筒管５逆洗空気６集水管７透過液（処理水）８逆洗水９混合部１０空気配管１１ろ過モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 29/10 ５２０Ｂ５３０Ａ 29/38 ５１０Ｃ５２０Ａ５４０ (72)発明者佐久間博司東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者須山晃延東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者西本将明東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水をろ過によって固液分離する固
液分離装置において、側面にろ過面を有する円筒管から
なり、円筒管の側面の外側から内側にろ過をする外筒管
と、前記外筒管の内部に同心状に配した逆洗用の気体を
導入する内筒管とからなる二重管構造を有し、前記外筒
管の一端の内側に前記内筒管の一端が固定された個所に
前記内筒管に連通する気体導入部を形成しており、前記
内筒管の他の一端は開口部となって前記外筒管の他の一
端から離れており、前記外筒管の他の一端に透過水の流
出部または透過水の流出部兼逆洗用液体の導入部を形成
していることを特徴とするろ過体。
【請求項２】前記のろ過体は、その外筒管と内筒管の
外径比が０．６から０．９であることを特徴とする請求
項１記載のろ過体。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載のろ過体を、
気体導入部を上端とし、透過水流出部を下端として、複
数のろ過体を垂直に等間隔に配し、各ろ過体の上端同士
および下端同士がそれぞれ連結されたモジュールによっ
て構成されることを特徴とする固液分離装置。