JP2002153714A - ろ過体及びそれを用いた固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水処理において、浮遊物質を固液分離するろ
過体として目詰まりが起きにくく、Ｆｌｕｘが低下しな
い、長期にしようすることができるろ過体及びそれを用
いた固液分離装置を提供する。 【解決手段】 外形が円筒状体に形成された支持材の上
に、リボン状の織物をスパイラル状に巻き、重なり部分
を接着あるいは溶接したことを特徴とするろ過体。上記
のろ過体を有することを特徴とする固液分離装置。前記
固液分離装置を設けた固液分離一体型の生物処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理分野全般、
例えば、河川水、湖沼水、用水、下水、廃水、し尿等の
分野で、水中の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、並びにその固液分離装置を組み
込んだ生物処理装置に関し、特に汚濁の進行した河川
水、湖沼水、し尿、下水あるいは産業廃水等の有機性汚
水を生物学的に浄化する生物処理において、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、並
びにその固液分離装置を組み込んだ生物処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水中の浮遊物質を固液分離するプロセス
で用いるろ過体として、（１）精密ろ過膜、（２）多孔
性ろ過体や（３）不織布等がある。このうち、（２）多
孔性ろ過体と（３）不織布は、ろ過体表面に汚泥粒子の
付着層を形成させて行うろ過（「ダイナミックろ過」と
いう）に用いられてきた。すなわち、ダイナミックろ過
では、ろ過体表面に汚泥粒子の付着層が形成され、この
付着層によりろ過粒度より小さい汚泥粒子の通過を阻止
することができる。近年、これらの固液分離技術を活性
汚泥処理法に適用し、沈殿池を不要とする固液分離一体
型生物処理プロセスが実用化されつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特に生物処理にこれら
の固液分離を適用した場合、以下のような問題がある。 １）精密ろ過膜では、Ｆｌｕｘ（透過流束）が０．５ｍ
／ｄ程度と低く、固液分離に必要な膜面積が大きい、膜
に汚染物質が付着しＦｌｕｘが低下する、汚染物質除去
のため定期的に薬品洗浄する必要がある。 ２）多孔性ろ過体では、ろ過体の厚さが５〜４０ｍｍと
厚く、ろ過体体積当たりの表面が小さく、ろ過体設置体
積が大きくなる、長期的な運転を行うと、ろ過体自体が
厚いため、ろ過体内部の目詰まりによるＦｌｕｘの低下
が見られる。 ３）不織布では、不織布の厚さを０．１〜１ｍｍと薄く
して目詰まりの防止をしているものの、繊維を織り込ん
でいないために引張り強度が弱く、空気・水による逆洗
浄が行えないため不織布内部の目詰まりを解消できな
い、また長期使用に耐えられない。本発明は、上記問題
点を解決するろ過体及びそれを用いた固液分離装置、並
びに前記固液分離装置を組み込んだ生物処理装置を提供
することを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
よって前記の課題を解決した。 （１）外形が円筒状体に形成された支持材の上に、リボ
ン状の織物をスパイラル状に巻き、重なり部分を接着あ
るいは溶接して、円筒状体の側面にろ過面を形成したこ
とを特徴とするろ過体。 （２）リボン状の織物の幅が１０ｍｍ〜８０ｍｍである
ことを特徴とする前記（１）記載のろ過体。 （３）支持材が有孔体であり、その孔の径が２ｍｍ〜１
６ｍｍ、開孔率が３０％〜７０％であることを特徴とす
る前記（１）又は（２）記載のろ過体。 （４）前記（１）乃至（３）のいずれか１項記載のろ過
体を有することを特徴とする固液分離装置。 （５）生物処理汚泥が存在する生物処理槽内に前記
（４）記載の固液分離装置が配置され、該固液分離装置
を通じて処理水を取り出す配管を設けたことを特徴とす
る固液分離一体型の生物処理装置。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明のろ過体を用いる固液分離方法は、
ろ過体の被処理液流入側（ろ過面）表面に沿って被処理
液を流し、前記表面に汚泥の付着層を形成させるろ過
（ダイナミックろ過）を行って固液を分離するものであ
り、ろ過体表面に形成されるダイナミックろ過層によ
り、ろ過粒度よりも小さい粒子も分離可能となる固液分
離方法である。

【０００６】本発明において、ろ過体の外面を円筒形状
に形成するための支持材の材質としては、金属（例え
ば、ステンレススチール、チタン等）、高分子（例え
ば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン等）、セ
ラミックス等が好ましく、耐久性を考慮すると特にステ
ンレススチール、セラミックスが好ましい。支持材は、
非吸水性、耐腐食性で、その表面がなめらか（平滑）で
あることが好ましい。被処理液流入側（ろ過面）の織物
と支持材の材質を別々のものとしてもかまわないが、接
着あるいは溶接のしやすさから、同じ材質にした方が好
ましい。

【０００７】織物を支持する支持材は、その形態が被処
理液流入側（ろ過面）に使用される織物を支持できるも
のであればいかなるものでも良いが、縦糸と横糸を組み
合わせて構成される織物、板状のものに穴をあけたパン
チングプレートが好ましく、特に表面が滑らかなパンチ
ングプレートが好ましい（図６）。パンチングプレート
の穴の形は、丸、四角、楕円、六角及びそれらを組み合
わせたもの、いずれもよく、特に丸、四角が好ましい。
支持材の開孔径は、２ｍｍ〜１６ｍｍが好ましく、特に
３ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。開孔率は３０％〜７０％が
好ましく、特に４０％〜６０％が好ましい。開孔率が小
さすぎると、被処理液流入側（ろ過面）の織物から通過
した処理水が分流されにくく、処理能力が低下し、大き
すぎるとろ過体の強度が低下する。その他金網体、針金
で組み合わせたものでもよく、これらを外形が円筒状体
となるように形成する。被処理液流入側（ろ過面）の織
物と支持材との接着あるいは溶接面は、支持材の開口し
ていない部分であることが好ましく、被処理液流入側
（ろ過面）の織物のリボン幅と支持材の開孔径との組合
せは、接着あるいは溶接面を考慮して決定される。

【０００８】被処理液流入側のろ過面を形成するために
使用されるリボン状の織物は、その材質は、耐久性の面
から金属（例えば、ステンレススチール、チタン等）、
が好ましいが、場合により高分子（例えば、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリエチレン等）を使用することも
できる。リボン状の織物幅は、１０ｍｍ〜８０ｍｍが好
ましく、特に１５ｍｍ〜６０ｍｍが好ましい。リボン幅
が小さすぎると接着あるいは溶接部分が多くなり有効ろ
過面積が低下し、リボン幅が大きすぎると強度が弱くな
るとともに支持材の上にきれいに巻けず、ろ過面と支持
材の間にＳＳが蓄積しやすくなる。織物の織り方は、平
織、綾織、朱子織、畳織、逆畳織、複線等があるが、被
処理液流入側（ろ過面）に使用される織物の織り方とし
ては、洗浄しやすく、内部にＳＳがつまりにくいため平
織、綾織、朱子織が好ましい。

【０００９】また、織物のろ過粒度１０〜４００μｍ、
好ましくは２５〜２００μｍ、さらに好ましくは５０〜
１５０μｍのものである。ろ過粒度が小さすぎるとＦｌ
ｕｘが小さくなり、ろ過粒度が大きすぎると処理水中に
ＳＳが大量にリークする。このため、固液分離の対象Ｓ
Ｓの性状によって、被処理液流入側（ろ過面）のろ過粒
度は、適当な範囲のものとするのが好ましい。織物の厚
さは、１ｍｍ以下が好ましく、０．０５〜０．５ｍｍが
特に好ましい。厚すぎると内部に目詰まりを起こしてし
まい、薄すぎると強度が弱く、繰り返し洗浄に耐えられ
ない。

【００１０】本発明に係る固液分離方法は、ろ過体表面
に形成される汚泥層により、ろ過粒度よりも小さい粒子
も分離可能となるダイナミックろ過である。本発明のろ
過体は、被処理液流入側（ろ過面）が織物であるため、
均一な目開きを有し、均一なダイナミックろ過層を形成
するため、ろ過性能が良好であるという効果を奏する。
一方、従来の多孔性ろ過体や不織布から成るろ過体は、
ろ過粒度が均一ではなく、ろ過性能が劣る。

【００１１】本発明のろ過体は、その外観が図１の側面
図に示すような形状であり、例えばパンチングプレート
で形成した多数の孔７を有する円筒体からなる支持材６
（図６にその斜視図を示す）の外周をリボン状のステン
レス製網２をスパイラルに巻き、その重なり部分を溶接
したものである。４は溶接部である。５は、円筒体の外
周上に形成されたろ過面である。そのろ過体１の長さ、
直径はこれを設置する生物処理槽の大きさなどにより適
宜選択される。スパイラルに巻くことにより強度がと
れ、逆洗に耐えられる。また支持材とリボン状の織物の
間に汚泥が蓄積することがなく、詰まらない。また、本
発明のろ過体は厚さが薄いので汚泥の目詰まりが少な
く、リボン状の織物をスパイラルに巻き、重なり部分を
接着あるいは溶接することにより、引張り強度が強く、
効果的な洗浄方法である空気・水による逆洗が可能とな
るとともに、薬品による洗浄が不要となり、ろ過体の耐
用年数が長くなる、という効果を奏する。さらに、支持
材の開孔径、開孔率を適当な範囲とすることで、ろ過体
の強度を保ち、かつ処理水の分流を促し、処理性能を向
上させるという効果を奏する。

【００１２】本発明の固液分離方法は、ろ過槽内にろ過
体を浸漬し、ポンプで吸引又は水頭差（重力ろ過）を利
用して処理水を得る。小水量処理ではポンプで吸引する
ことが多く、大容量処理では水頭差（重力ろ過）を利用
して処理水を得ることが多いが、処理水量に係らずいず
れの方法をとってもよい。

【００１３】本発明のろ過体及びそれを用いた固液分離
装置は、河川水、湖沼水、用水、下水、廃水、し尿等の
分野で浮遊物質を固液分離する装置全てに適用が可能で
あり、特に浮遊物質濃度の高い汚水に有効である。ま
た、生物処理槽内に浸漬させ、微生物とろ液とを分離す
る装置に適用可能である。ここで生物処理とは、活性汚
泥等の好気性処理、メタン発酵等の嫌気性処理等が挙げ
られる。本発明の固液分離装置は、ろ過槽又は生物反応
槽を兼ねたろ過槽内に、織物をスパイラル状に巻き、重
なり部分を接着あるいは溶接したろ過体を有する固液分
離装置を直接浸漬し、該ろ過体を通じて処理液を取り出
すことにより、固液分離する装置である。

【００１４】図２は本発明に用いる生物処理装置の一例
であるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図２に示す生物処理装置１１は、その上部及び下部が開
放された隔壁２２により二つに分割され、その一方に散
気管１２が浸漬されて散気部を形成し、他方にろ過体か
らなる固液分離装置１４が浸漬されてろ過部を形成して
いる。生物処理は全槽で行われる。被処理液（原水）２
０は供給管２１を通って生物処理槽１３へ導入され、ま
た散気管１２より空気が導入され、被処理液中の有機物
が微生物により生物処理されている。またこの散気空気
の上昇流は隔壁２２の開放上部を乗り越えて固液分離装
置１４側で下向流となり、隔壁２２の開放下部を通過し
て散気管１２側に戻るという、対流を起こしている。生
物処理された処理水は、固液分離装置１３のろ過体表面
に形成されたダイナミックろ過層によりろ過され、ポン
プ１５により外部に流出されている。ろ過体表面のダイ
ナミックろ過層が成長したり、ろ過体内部に目詰まりが
起きてＦｌｕｘが低下した場合は、吸引ポンプ１５を停
止し、ろ過体内部に洗浄空気１７または洗浄空気と洗浄
水１７を導入して逆洗浄を行う。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらに実施例に限定されるもの
ではない。

【００１６】実施例１及び比較例１〜２ （実験装置）実験は、容量２００リットルの生物処理反
応槽に次に示すろ過体を浸漬し、ＢＯＤ２００〜２５０
ｍｇ／リットルの下水（原水）を供給して行った。ろ過
体としては、実施例１ではパンチングプレートの上に幅
２０ｍｍのリボン状のろ過粒度１００μｍのステンレス
製網２７をスパイラルに巻き、その重なり部分を溶接し
たろ過体（図１）を使用した。ろ過体は長さ４２５ｍ
ｍ、直径２５ｍｍのものを３本使用した。なお、図１に
おいて、２５はろ過面、２６は溶接部である。比較例１
では、ろ過粒度１００μｍの多孔性合成樹脂製ろ過体を
使用した。比較例２では、パンチングプレートの上に１
００μｍのステンレス製網２４を１回巻き、端をパンチ
ングプレートに溶接したろ過体（図３）を使用した。な
お、図３において、４は溶接部、５はろ過面である。 （実験条件）実施例１と比較例１〜２の実験条件を第１
表に、結果を第２表に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】全実験ともろ過体表面の汚泥層が厚くな
り、ろ過抵抗が一定値以上となった時点で水・空気によ
る逆洗を行った。Ｆｌｕｘ８ｍ／ｄから運転を開始し
た。 （実験結果）通水１０日後、比較例１のろ過抵抗が水・
空気による逆洗直後でも高くなり、汚泥の目詰まりによ
りＦｌｕｘ８ｍ／ｄでは処理が継続できなくなった。そ
こで、Ｆｌｕｘを６ｍ／ｄにして実験を再開した。多孔
性合成樹脂を使用した比較例１では、第２表の実験結果
に示す通り、Ｆｌｕｘ６ｍ／ｄにおいて、洗浄回数が１
６回／日と多く、ろ過体が１０ｍｍと厚いため、ろ過体
内部の目詰まりを除去するための定期薬品洗浄が必要で
あった。

【００２０】比較例２では、Ｆｌｕｘ８ｍ／ｄで処理継
続が可能であったが、パンチングプレートとステンレス
網の溶接面がステンレス網の端だけであるため、両者の
間にＳＳが蓄積する傾向が確認された。その結果、第２
表に示す通り、Ｆｌｕｘ８ｍ／ｄ、洗浄回数１６回／
日、４ヶ月に１回程度の取出し洗浄を行う必要があっ
た。また溶接面が少ないため、繰り返し洗浄に耐えられ
ず、８ヶ月を経過した時点で一部溶接面が剥がれてＳＳ
がリークし始めた。

【００２１】一方、実施例１では、ろ過抵抗が水・空気
による逆洗直後には実験開始レベルまで低下し、処理が
良好であったため、Ｆｌｕｘを１０ｍ／ｄに上昇した。
その後、Ｆｌｕｘ１０ｍ／ｄ、水・空気による逆洗頻度
１２回／日で処理が継続できた。すなわち、本発明のろ
過体を使用した実施例１では、Ｆｌｕｘが１．２５倍以
上大きく、洗浄回数が３／４と少なく、薬品洗浄、取出
し洗浄が不要となった。

【００２２】前記した実験装置において、ろ過体に巻く
織物の幅の種類を変え、また支持材を開口率が異なるも
のに変えて、最適条件を得る実験を行った。被処理液流
入側（ろ過面）の織物のリボン幅について検討した結果
を図４に示す。図４の結果より、織物幅は１０ｍｍ〜８
０ｍｍが適している。織物幅が小さいと接着あるいは溶
接面が増え、有効ろ過面積が低下し、洗浄回数が多くな
る。また、幅８０ｍｍ以上では織物が密着した状態で巻
けないため、織物と支持材との間に汚泥が蓄積してしま
い、洗浄回数が多くなるとともに、接着あるいは溶接面
の幅が大きいため、強度が弱くなる。支持材の開孔率に
ついて検討した結果を図５に示す。支持材の開孔率が小
さくなると、織物を通過した処理水が分流されにくく処
理能力が低下し、洗浄回数が多くなるため、開孔率は３
０％以上が適している。開孔率７０％を越えると、ろ過
体を支持する支持材としての強度が不足してしまうた
め、適用できない。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、外形が円筒状体に形成
された支持材の上に、リボン状の織物をスパイラルに巻
き、その重なり部分を接着或いは溶接したことを特徴と
する本発明のろ過体を用いて固液分離することにより、
以下のような効果が得られる。 （１）生物処理に適用した場合、沈殿池不要で省スペー
ス可能。 （２）水・空気逆洗の回数が低減可能。 （３）水・空気による逆洗のみでよく、定期的な薬品洗
浄が不要。 （４）Ｆｌｕｘが高い。 （５）厚さが薄く、目詰まりし難にくい。 （６）ろ過体の孔径が均一であり、清澄な処理水が得ら
れるとともに、洗浄が容易である。 （７）ろ過体の引張り強度が強く、ろ過体の耐用年数が
長い。 上記した作用により、ろ過体の目詰まりがなく、清澄な
ろ過水が得られ、固液分離に要する時間が短縮されて、
プロセスの効率が上がった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いるステンレス製網をスパ
イラル状に巻き、溶接したろ過体の側面図を示す。

【図２】本発明に用いる固液分離一体型生物処理装置の
一例を示す概略図である。

【図３】比較例２に用いるステンレス製網を１回巻き、
溶接したろ過体の側面図を示す。

【図４】ろ過体の織物幅と洗浄回数の関係を表わすグラ
フを示す。

【図５】ろ過体の支持材開孔率と洗浄回数（ろ過継続時
間）の関係を表わすグラフを示す。

【図６】パンチングプレートで形成した円筒体からなる
支持材の斜視図を示す。

【符号の説明】

１ ろ過体 ２ リボン状ステンレス製網 ３ ステンレス製網 ４ 溶接部 ５ ろ過面 ６ 支持材 ７ 孔 １１ 生物処理装置 １２ 散気管 １３ 生物処理槽 １４ 固液分離装置 １５ ポンプ １６ 処理水 １７ 洗浄用空気または洗浄用水 １８，１９，２３ 弁 ２０ 原水（被処理水） ２１ 原水供給管 ２２ 隔壁 ２４ 空気供給管 ２５ 空気

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/06 ５２０Ｄ ５２０Ｅ (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 森 康輔 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 Ｆターム(参考） 4D019 AA03 BA02 BA05 BA13 BB02 CA03 4D028 BC19 BD17 4D040 AA31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形が円筒状体に形成された支持材の上
   に、リボン状の織物をスパイラル状に巻き、重なり部分
   を接着あるいは溶接して、円筒状体の側面にろ過面を形
   成したことを特徴とするろ過体。
2. 【請求項２】 リボン状の織物の幅が１０ｍｍ〜８０ｍ
   ｍであることを特徴とする請求項１記載のろ過体。
3. 【請求項３】 支持材が有孔体であり、その孔の径が２
   ｍｍ〜１６ｍｍ、開孔率が３０％〜７０％であることを
   特徴とする請求項１又は２記載のろ過体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記
   載のろ過体を有することを特徴とする固液分離装置。
5. 【請求項５】 生物処理汚泥が存在する生物処理槽内に
   請求項４記載の固液分離装置が配置され、該固液分離装
   置を通じて処理水を取り出す配管を設けたことを特徴と
   する固液分離一体型の生物処理装置。