JP2002166112A - 濾過方法および濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細な粒子などの固形分が懸濁する被処理液
を濾過体で濾過する際、固形分濃度の急激な増加時に濾
過体の濾過機能が破壊されることを防止する。 【解決手段】 被処理液をその供給配管１０から濾過槽
１内に配置された濾過体２の一次側に供給して、その二
次側から処理液を得る濾過方法において、濾過体２の一
次側圧力を圧力計２５で測定し、圧力計２５の測定信号
を受けた制御器２６はその圧力上昇率が予め設定された
値より大きくなると調整弁２４を絞って被処理液の流量
を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被処理液を濾過体の
一次側に供給し、二次側から処理液を得る濾過方法、お
よびその方法を実施する濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細な粒子などの固形物を懸濁状態で含
有する液からその固形分を除去し清浄な処理液を得る方
法として、濾過体を使用した濾過方法が多くの分野で採
用されている。一般的に使用される濾過体としては、繊
維状濾過体、多数の孔（またはスリット）を設けた金属
製濾過体、多孔性高分子膜による濾過体、さらに液透過
性の基体に珪藻土などの濾過助材をコートしたプレコー
ト型濾過体などがある。

【０００３】このような濾過体は濾過槽内に配置して使
用する。濾過槽における濾過体の一次側には被処理液供
給配管が連通され、二次側には固形分を分離除去された
処理液を排出する処理液排出配管が連通される。さらに
濾過体の二次側には逆洗用の洗浄流体配管が連通され
る。そして被処理液供給配管から濾過体の一次側に供給
される被処理液は、濾過体を通過する際に懸濁する固形
分が分離除去され、清浄な処理液となって処理液排出配
管から外部に排出される。

【０００４】一定期間濾過を続けると濾過体の一次側に
は固形分が徐々に堆積する。それによって形成される固
形分層は濾過抵抗を高め濾過能力を低下させるので、定
期的に濾過工程から逆洗工程に切り換える。逆洗工程で
は洗浄流体配管から加圧された清浄な液体もしくは気体
などを洗浄流体として濾過体の二次側に供給し、一次側
に通過させることによってその表面に蓄積した固形分を
剥離除去し、洗浄流体とともにドレン配管などから外部
に排出する。

【０００５】濾過を続けると上記のように濾過体の一次
側に固形分が徐々に堆積してくるが、このように時間を
かけて固形分が堆積する場合には濾過体の一次側の圧力
も徐々に上昇するので、濾過体に衝撃的な応力は加わら
ない。しかし、固形分濃度が急激に高くなった場合に
は、濾過体の一次側に瞬時に固形分が堆積する。そのた
め濾過体の一次側の圧力も急激に上昇し、それによって
濾過体には衝撃的な応力が加わる。プレコート型の濾過
体を使用している場合に、このような衝撃的な応力が濾
過体の一次側に加わると、プレコートのブリッジ構造が
破壊されて濾過能力（濾過機能）を失うことになる。ま
た多孔性高分子膜による濾過体を使用している場合に
は、膜損傷を生じて同様に濾過能力を失う。

【０００６】図５はプレコート型の濾過体に供給する被
処理液中に急激に高い濃度で固形分を含有させたときの
実験例で、横軸を時間、縦軸を一次側圧力として、時間
的な圧力変化を示してある。図５において、平常時にお
ける濾過体（プレコート完了直後）の一次側圧力は０．
０５Ｍｐａ程度であるが、高濃度の固形分を含有する被
処理液を供給した直後、濾過体の一次側圧力は０．４５
Ｍｐａまで急激に上昇している。そのため濾過体のプレ
コート層が破壊し、上昇した一次側圧力は瞬時に低下
し、それ以降は濾過能力を失った状態で一定圧力に推移
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明はこのよ
うな濾過体の一次側圧力の急激な上昇を抑制し、濾過体
を保護することによってその濾過能力を維持することを
課題とし、そのための新しい濾過方法およびその方法を
実施する濾過装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第１の
発明は、被処理液を濾過体の一次側に供給し、二次側か
ら処理液を得る濾過方法である。そしてこの方法は、濾
過体の一次側圧力の上昇率が予め設定された上昇率より
大きくなったとき、濾過体の一次側に供給する被処理液
を制御装置により自動的に減少させることを特徴とする
（請求項１）。上記方法において、濾過体として液透過
性の基体に濾過助材をコートしたプレコート型濾過体、
もしくは膜型濾過体を使用することができる（請求項
２）。

【０００９】また本発明の第２の発明は、濾過槽と、濾
過槽内に配置された濾過体と、濾過体の一次側に連通す
る被処理液供給配管を備えた濾過装置である。そしてこ
の装置は、被処理液供給配管から濾過体の一次側に供給
される被処理液の流量を調整する調整弁と、濾過体の一
次側圧力上昇率が予め設定された上昇率より大きくなっ
たとき、濾過体の一次側に供給する被処理液を自動的に
減少させるように調整弁を制御する制御装置を有するこ
とを特徴とする（請求項３）。上記装置において、濾過
体として液透過性の基体に濾過助材をコートしたプレコ
ート型濾過体、もしくは膜型濾過体を使用することがで
きる（請求項４）。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
より説明する。図１は本発明の濾過方法を実施する濾過
装置のプロセスフロー図である。図中、１は濾過槽、２
は濾過体、３は基体、４はプレコート層、５は被処理液
供給部、６は処理液排出部、７は逆洗用の洗浄流体供給
部、８は濾過体２の一次側容器、９は濾過体２の二次側
容器、１０は被処理液供給配管、１１は処理液排出配
管、１２は洗浄流体供給配管、１３はドレン配管、１
４，１５は開閉弁、１６、１７は三方切換弁、１８は被
処理液タンク、１９はプレコート材タンク、２０はプレ
コート材、２１は処理液タンク、２２は処理液流量計、
２３はポンプ、２４は調整弁、２５は圧力計、２６は制
御器、２７は制御装置である。

【００１１】濾過槽１は細長い筒状の一次側容器８と細
長い筒状の二次側容器９を上下に直列に連結して構成さ
れ、二次側容器９に細長い筒状の濾過体２の端部が着脱
自在に取り付けられている。そして濾過体２の一次側
（外側）が一次側容器８内に面し、二次側が二次側容器
９内に連通する。一次側容器８の下部は被処理液供給部
５を経て被処理液供給配管１０に連通され、さらにドレ
ン配管１３も連通される。二次側容器９はその上部に設
けた処理液排出部６を経て処理液排出配管１１に連通
し、さらに洗浄流体供給部７を経て洗浄流体供給配管１
２に連通する。

【００１２】濾過体２は例えば多孔性筒体または網状筒
体からなる液透過性の基体３の外周面に珪藻土など、濾
過助材となる薄いプレコート層４を被覆して構成され
る。図２は濾過体２を模式的に示す部分拡大断面図であ
る。図面左側（濾過体２の外側）から流入する被処理液
ａに懸濁している固形分ｂは、プレコート層４のブリッ
ジにより捕捉されて分離除去され、液成分のみがプレコ
ート層４の間隙および基体３の間隙（貫通孔）を通過
し、処理液ｃとして図面右側（濾過体２の内側）から排
出する。そして濾過を続けると捕捉された固形分が図示
のように層状に堆積する。図１に示すようにプレコート
材タンク１９は、処理液排出配管１１から供給される処
理液の一部と、別に補給されるプレコート材２０を混合
し、その混合液を濾過体２に供給するために設けられ
る。

【００１３】圧力計２５は処理液供給配管１０の圧力、
すなわち濾過体２の一次側圧力を測定し、その測定圧力
に比例した電気信号を制御器２６に送信するものであ
る。制御器２６は圧力計２５からの圧力測定信号を受け
て、時間に対する圧力の変動率を演算する演算部、演算
された圧力変動率（圧力上昇率）が予め設定された上昇
率より大きくなったときに、濾過体２に供給する被処理
液の流量を減少させるように、調整弁２４に制御信号を
出力する出力部を有する。演算部としては、例えば圧力
計２５からの測定信号を微分する微分回路と、その微分
回路の演算値と設定値を比較する比較回路により構成す
ることができる。そしてこれら圧力計２５、制御器２６
により本発明における制御装置２６が構成される。な
お、調整弁２４は制御器２６からの制御信号に応動して
迅速に駆動するものであれば、電動駆動式、空気圧駆動
式、油圧駆動式のいずれでもよい。

【００１４】次に上記濾過装置の使用方法を説明する。 （準備工程）濾過に先立って濾過体２における基体３の
表面にプレコート層３を形成する。先ず前記のようにプ
レコート材タンク１９でプレコート材２０と処理液（装
置運転開始に際して処理液がないときは、清浄な補給水
を使用）を混合して混合液を調整する。次いで三方切換
弁１６、１７をプレコート材タンク１９側に切り換えて
ポンプ２３を運転する。

【００１５】プレコート材の混合液は被処理液供給配管
１０から濾過槽１に供給される。濾過層１の内部が混合
液で満たされると、混合液は基体３を通過して二次側容
器９に流出する。その際、プレコート材は基体３の表面
に捕捉されるので、処理液排出配管１１からプレコート
材タンク１９に戻る液にはプレコート材が殆ど含まれて
いない。なお混合液の流量は処理液流量計２２で管理す
る。混合液の供給を続けると基体３表面のプレコート層
４の層厚は次第に増加するので、所定厚さに達したとこ
ろでポンプ２３を停止する。またプレコート層４の形成
によりプレコート材タンク１９の濃度は低下するので、
適宜プレコート材２０を補給し濃度調整を行う。

【００１６】（濾過工程）三方切換弁１６を処理液タン
ク２１、三方切換弁１７を被処理液タンク１８側にそれ
ぞれ切り換えてポンプ２３を運転する。なお開閉弁１
４，１５は閉じておく。被処理液は被処理液タンク１８
からポンプ２３で濾過槽１に供給され、濾過体２を通過
する際に懸濁している固形分が濾過されて分離除去され
る。濾過後の処理液は処理液排出配管１１から処理液タ
ンク２１に貯蔵され、外部に放出されるか、または図示
しない利用設備に供給される。

【００１７】濾過工程において、被処理液の固形分濃度
が急激に高濃度になると、前記のように濾過体２の一次
側の圧力が急激に上昇する。この圧力変化は圧力計２５
で測定され、その信号により制御器２６は圧力変化率を
演算し、その上昇率が予め設定された上昇率より大きく
なったときには、調整弁２４を絞る方向に制御信号を出
力する。それによって濾過槽１に供給される被処理液の
流量が急激に減少して圧力上昇を抑制する。そのため濾
過体２を構成するプレコート層４が損傷もしくは破壊し
てその濾過能力が失われることを効果的に防止する。

【００１８】（逆洗工程）濾過を続けると図２のように
プレコート層４の表面に固形分ｂが徐々に堆積して処理
能力が低下するので、所定時間ごとに逆洗工程に切り換
える。切り換えには先ずポンプ２３を停止し、次いで開
閉弁１４，１５を開けて洗浄流体供給配管１２から加圧
された清浄な水等の液体または空気などの気体を洗浄流
体として濾過体２の二次側に供給する。洗浄流体が濾過
体２を通過する際に堆積した固形分が剥離され、剥離し
た固形分を含む流体はドレン配管１３から外部に排出さ
れる。

【００１９】図３は本発明の濾過方法を実施する他の濾
過装置のプロセスフロー図である。この例は衝撃的な応
力に対する強度が比較的低い多孔性高分子膜を濾過体２
として使用したもので、それ以外は図１と本質的には同
様に構成される。したがって図１と同じ部分には同一符
号が付されている。この濾過装置を使用して被処理液を
濾過するには、ポンプ２３を運転して被処理液タンク１
８から被処理液を濾過槽１に供給すればよい。濾過され
た処理液は処理液排出配管１１から処理液タンク２１に
排出される。

【００２０】図３の例において、被処理液中の固形分濃
度が急激に増加した場合には、図１と同様に制御装置２
７が作動して濾過体２の急激な一次側圧力上昇を抑制
し、濾過体２を保護する。すなわち、濾過工程におい
て、被処理液の固形分濃度が急激に高くなると、濾過体
２の一次側の圧力がそれに応じて急激に上昇し、その圧
力変化が圧力計２５で測定される。圧力計２５からの測
定信号により制御器２６はその圧力変化率を演算し、圧
力上昇率が予め設定された上昇率より大きくなったとき
に調整弁２４を絞る制御信号を出力する。それによって
濾過槽１に供給される被処理液の流量が急激に減少し圧
力上昇を抑制する。なお逆洗工程は図１の場合と同様な
ので説明は省略する。

【００２１】

【実施例】図１の装置を使用して制御装置２７の作用を
確認した。被処理液中の固形分濃度を急激に増加させた
ときの濾過体２の一次側圧力および濾過流量は図４のよ
うになった。この結果から分かるように、制御装置２７
の制御作用により濾過流量が急速に低下し、それによっ
て一次側圧力は緩やかな傾斜で上昇している。そのため
圧力上昇率は抑制され、プレコート層４の損傷や破壊は
起こらなかった。なおこのような状況下ではプレコート
層４の表面に大量の固形分が堆積しているため、図４の
ように濾過流量は大きく低下して安定化する。そのため
適宜逆洗工程に切り換えて堆積した固形分を除去する。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の濾過方法では濾
過体の一次側圧力の上昇率が予め設定された上昇率より
大きくなったとき、濾過体の一次側に供給する被処理液
を制御装置により自動的に減少させることを特徴とす
る。そのため被処理液の固形分濃度が急激に高くなった
ときでも、濾過体の一次側圧力の急激な上昇を抑制し、
それによって濾過体における濾過機能の損傷または破壊
を効果的に防止することができる。

【００２３】特に濾過体として液透過性の基体に濾過助
材をコートしたプレコート型濾過体、もしくは膜型濾過
体のような衝撃的な応力によってその濾過能力に損傷ま
たは破壊を与えやすいものを使用する場合に本発明の効
果が発揮される。

【００２４】また本発明の濾過装置は、被処理液供給配
管から濾過体の一次側に供給される被処理液の流量を調
整する調整弁と、濾過体の一次側圧力の上昇率が予め設
定された上昇率より大きくなったとき、濾過体の一次側
に供給する被処理液を自動的に減少させるように調整弁
を制御する制御装置を有することを特徴とし、上記本発
明の濾過方法に好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過方法を実施する濾過装置のプロセ
スフロー図。

【図２】図１における濾過体２の部分拡大断面図。

【図３】本発明の濾過方法を実施する他の濾過装置のプ
ロセスフロー図。

【図４】図１の濾過装置における制御装置２７で制御さ
れた濾過体２の一次側圧力と濾過流量の関係を示す図。

【図５】従来の濾過体における一次側圧力と濾過流量の
関係を示す図。

【符号の説明】

１ 濾過槽 ２ 濾過体 ３ 基体 ４ プレコート層 ５ 被処理液供給部 ６ 処理液排出部 ７ 洗浄流体供給部 ８ 一次側容器 ９ 二次側容器 １０ 被処理液供給配管 １１ 処理液排出配管 １２ 洗浄流体供給配管 １３ ドレン配管 １４ 開閉弁 １５ 開閉弁 １６ 三方切換弁 １７ 三方切換弁 １８ 被処理液タンク １９ プレコート材タンク ２０ プレコート材 ２１ 処理液タンク ２２ 処理液流量計 ２３ ポンプ ２４ 調整弁 ２５ 圧力計 ２６ 制御器 ２７ 制御装置 ａ 被処理液 ｂ 固形分 ｃ 処理液

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液を濾過体２の一次側に供給し、
   二次側から処理液を得る濾過方法において、濾過体２の
   一次側圧力の上昇率が予め設定された上昇率より大きく
   なったとき、濾過体２の一次側に供給する被処理液を制
   御装置２７により自動的に減少させることを特徴とする
   濾過方法。
2. 【請求項２】 濾過体２が液透過性の基体３に濾過助材
   をコートしたプレコート型濾過体、もしくは膜型濾過体
   である請求項１に記載の濾過方法。
3. 【請求項３】 濾過槽１と、濾過槽１内に配置された濾
   過体２と、濾過体２の一次側に連通する被処理液供給配
   管１０を備えた濾過装置において、被処理液供給配管１
   ０から濾過体２の一次側に供給される被処理液の流量を
   調整する調整弁２４と、濾過体２の一次側圧力の上昇率
   が予め設定された上昇率より大きくなったとき、濾過体
   ２の一次側に供給する被処理液を自動的に減少させるよ
   うに調整弁２４を制御する制御装置２７を有することを
   特徴とする濾過装置。
4. 【請求項４】 濾過体２が液透過性の基体３に濾過助材
   をコートしたプレコート型濾過体、もしくは膜型濾過体
   である請求項１に記載の濾過装置。