JP2004057880A - 濾過装置とその洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属スプリング等の導電性の濾過部を有する濾過エレメントに付着した炭酸カルシウムのようなスケール状付着物を効率よく脱離して除去する。
【構成】濾過装置１は、複数の濾過エレメント６を電気的絶縁状態で仕切体３に取付け、各濾過エレメント６にそれぞれ直流電源を供給する電源装置１５を設けている。各濾過エレメント６に直流電源を供給することにより、各濾過エレメント６の表面に付着したスケール状等の電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できる。
【選択図】 図１
【構成】濾過装置１は、複数の濾過エレメント６を電気的絶縁状態で仕切体３に取付け、各濾過エレメント６にそれぞれ直流電源を供給する電源装置１５を設けている。各濾過エレメント６に直流電源を供給することにより、各濾過エレメント６の表面に付着したスケール状等の電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は濾過エレメントの付着物を電解法により洗浄できるように構成した濾過装置、およびその濾過装置の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水などの原水（被処理水）に浮遊する微細な固形分を除去する濾過装置として、金属スプリングや焼結金属などの導電性材料で作られた濾過エレメントを使用したものが広く使用されている。一般的な濾過装置は濾過槽と、濾過槽内部を一次側室と二次側室に仕切る仕切体と、仕切体に取付けた複数の濾過エレメントを備えている。そして濾過槽の一次側室に導入した原水に浮遊する微細な固形分は濾過エレメントで濾過分離され、清浄な処理水が二次側室に流入する。二次側室の処理水は排水配管により処理水槽に排出されて冷却水等に利用される。
【０００３】
濾過装置で排水を長期間濾過処理をすると、濾過エレメントには次第に原水から分離した固形分が付着・堆積して濾過効率が次第に低下していく。そこで定期的に濾過運転を中断し、濾過工程から逆洗工程に切り換えて濾過エレメント表面に付着・堆積した固形分を逆洗浄により脱離除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし濾過エレメントの表面には逆洗で容易に離脱し除去できる固形分のほかに、強く付着（析出）した炭酸カルシウムのような逆洗では離脱できないスケール等の付着物も存在する。そのようなスケール等の付着物は逆洗工程を繰り返しても容易には脱離できないので、長期間の濾過運転により次第に濾過エレメントの表面に堆積してくる。そのため逆洗工程を繰り返し実施したにもかかわらず濾過抵抗が次第に増加し、それによって濾過性能も低下していき、場合によっては濾過部が閉塞することもある。そのような状態に至った濾過エレメントは、分解し酸洗浄などによって正常状態に回復させる必要があり、そのためには多くの労力と時間が必要になる。
【０００５】
そこで本発明はこのような従来の問題を解決することを課題とし、逆洗では脱離できない炭酸カルシウムのような付着物を効率よく除去できる濾過装置を提供することを目的とする。さらに本発明は前記濾過装置の洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明に係る濾過装置は、濾過槽と、濾過槽の内部を一次側室と二次側室に分離する仕切体と、仕切体に取付けた導電性を有する複数の濾過エレメントと、を備えた濾過装置である。
そしてこの濾過装置は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取付け、各濾過エレメントにそれぞれ直流電源を供給する電源装置を設け、各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着したスケール等の電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できるように構成したことを特徴とする（請求項１）。
これは、スケール等の付着物に電位差を加えることにより、電離させて、電解作用により濾過エレメント表面から離脱させて洗浄できるようにするものである。
【０００７】
上記濾過装置において、複数の濾過エレメントを２群に区分し、電源装置から一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給する切換手段を設けることができる（請求項２）。
【０００８】
上記濾過エレメントを２群に区分する場合において、切換手段をタイマ装置で駆動し、そのタイマ装置で設定した時間ごとに濾過エレメントの一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給するように構成できる（請求項３）。これは、通常正極側よりＣａＣＯ３ 中のカルシウムがＣａ２＋イオンとなって水中に溶けだし、正極側のスケールの洗浄が進行する。そこで、正極を交互に切り換えることにより、均一に各濾過エレメントを洗浄することができるものである。
【０００９】
前記濾過装置において、電源装置の正極側と各濾過エレメントを接続し、電源装置の負極側と導電性を有する濾過槽を接続することもできる（請求項４）。
【００１０】
上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室に電解質を補給する電解質補給手段を設けることができる（請求項５）。
【００１１】
さらに上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室の液面が各濾過エレメントの取付部より低下していることを検出してから洗浄するため、濾過槽の一次側室４の液面を検出する液面検出器を設けることができる（請求項６）
【００１２】
また、前記課題を解決する本発明に係る洗浄方法は、濾過槽と、濾過槽の内部を一次側室と二次側室に分離する仕切体と、仕切体に取り付けた導電性を有する複数の濾過エレメントを備えた濾過装置を洗浄する方法である。そしてこの洗浄方法は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取り付けておき、二次側室の液を排出すると共に一次側室の内部を電解性を有する液で満たし、次いで各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄することを特徴とする（請求項７）。
【００１３】
【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は本発明に係る濾過装置の実施の形態を示すプロセスフロー図である。図中、１は濾過装置、２は濾過槽、３は仕切体、４は一次側室、５は二次側室、６は濾過エレメント、７はフランジ部、８は貫通蓋、９は開閉蓋、１０，１１は主配線、１２，１３はブスバー、１４は配線ケーブル、１５は電源装置、１６は切換手段、１７は電流計、１８は電源スイッチ、１９は電解質補給手段、２０は電解質槽、２１はポンプ、２２はドレンタンク、６０は制御装置、６１はタイマ装置、６３は液面検出器である。
【００１４】
濾過槽２は平断面が円形とされた一次側室４と二次側室５を有し、それらは円板状の仕切体３を介してフランジ部７において互いに連結されている。仕切体３は一次側室４と二次側室５を区分し、且つ、複数の濾過エレメント６を取り付ける基板を構成する。
一次側室４には処理すべき原水を導入する配管ａ、ドレンを排出する配管ｂ、電解質補給手段１９から電解質を液状態で導入する配管ｅおよび電解質補給手段１９へ液を供給する配管ｄが接続される。
【００１５】
電解質補給手段１９は電解質を貯留する電解質槽２０と、その電解質槽２０に接続された前記配管ｄ，ｅと、配管ｄに設けたポンプ２１を備えている。この電解質補給手段１９は後述するように、洗浄時に一次側室４内の原水の電解質濃度が所望のレベルより低い場合に、その濃度を所定レベルまで上昇させるために設けられる。そのため一次側室４には電気伝導度計（図示せず）が取付けられ、その測定値を基に電解質の補給量を管理する。電解質を補給するには、電解質槽２０に所定量の食塩等の電解質を槽上部から投入しておき、ポンプ２１で原水を循環させることにより原水中に食塩を溶かし込みながら補給する。
【００１６】
二次側室５の上部には開閉蓋９が設けられ、側部にはブスバー１２，１３を貫通させる取り外し可能な貫通蓋８が設けられる。この貫通蓋８は貫通するブスバー１２，１３をそれぞれ周囲の部材から電気的に絶縁するため電気絶縁性材料、例えばエンジニアリングプラスチックで作られる。さらに二次側室５には濾過した処理水を外部に排出する配管ｃおよび逆洗水を導入する配管ｆが接続される。
【００１７】
複数の濾過エレメント６はそれぞれの取付部を利用して仕切体３に着脱自在に且つ電気絶縁状態で取付けられる。本実施例では濾過エレメント６として金属スプリングで濾過部を形成したものを使用しており、その具体的な構造および取付形態は後述する。
【００１８】
電源装置１５は各濾過エレメント６に３Ｖ程度の低圧の直流電源を供給するもので、例えば複数の単位バッテリーを並列接続したバッテリーユニットやサイリスタ式の整流装置（交直変換装置）を使用することができる。
電源装置１５の出力回路には２つの切換接点を有する電磁リレー等により構成した切換手段１６が設けられ、その切換手段１６は制御装置６０に設けたタイマ装置６１により切換制御される。そして切換手段１６の二次側は配線ケーブル１４に接続される。さらに電源装置１５の出力回路には各濾過エレメントに供給する直流電源の電流を測定する電流計１７と、電源供給または電源停止の操作を行う電源スイッチ１８が設けられる。
【００１９】
図２は濾過エレメント６の具体的構造、およびその取付形態を示す断面図である。濾過エレメント６はステンレス等の耐食性およびバネ性を有し、螺旋状に巻回して円筒状に形成された金属スプリング３０と、金属スプリング３０の内部に挿通した細長いステンレス鋼板３１と、金属スプリング３０の底部を覆うキャップ状の蓋体３２を備えている。
【００２０】
ステンレス鋼板３１の底部にはコ字型の切欠部３３が形成され、その切欠部３３の開放側は中央部にボルト孔を設けた円板３４を溶接等により固定して閉鎖している。そして蓋体３２はそれに設けたボルト孔および円板３４のボルト孔にボルト３５を貫通し、ナット３６で締結することによりステンレス鋼板３１に連結され、それによって金属スプリング３０とステンレス鋼板３１が互いに連結される。
【００２１】
ステンレス鋼板３１の上部は取付部３７とされ、その取付部３７には上下方向に２つのボルト孔３８，３９が形成されている。そして下側のボルト孔３９を利用してリング状の座金４０が固定ボルト４０ａで固定される。濾過エレメント６の取付部３７を互いに電気的絶縁状態で仕切体３に取付けるため、エンジニアリングプラスチック等の電気絶縁性を有する中空ボルト４１が使用される。
【００２２】
中空ボルト４１は内側に段差部を有する頭部４２と外ネジ部４３を有し、その頭部４２を下にして下方から仕切体３のボルト孔に挿入し、そこに形成した内ネジ部に螺着することにより仕切体３に取付けられる。なお４４は仕切体３と中空ボルト４１の間隙で中空ボルトのガイドである。また、中空ボルト４１の頭部４２の端面と仕切体３の下面との間には図示しない環状のシール用ゴムパッキンが介装される。
【００２３】
濾過エレメント６を仕切体３に取付けるには、金属スプリング３０にステンレス鋼板３１を装着した状態で且つ座金４０を取り外した状態において、そのステンレス鋼板３１部分を前記のように仕切体３に螺着した中空ボルト４１に下方から挿入する。金属スプリング３０の上端が中空ボルト４１における頭部４２の段差部に接触したら、座金４０をステンレス鋼板３１に固定ボルト４０ａで連結することによって濾過エレメント６が互いに電気的絶縁状態で仕切体３に取り付けられる。
なお、仕切体３が例えば強化プラスチックのような電気絶縁性の材料で作られている場合には、中空ボルト４１は金属製であってもよい。
【００２４】
各濾過エレメント６に直流電源を供給するため、ステンレス鋼板３１の上部に設けたボルト孔３８を利用して導線４５の一方の端部が端子ボルト４６で連結され、導線４５の他方の端部が端子ボルト４７でステンレス鋼板からなる分岐バー４８に接続される。分岐バー４８は後述するように、濾過エレメント６をブロック単位としてそれらの各導線４５を共通の主配線１０，１１（図１）に接続するものである。なお分岐バー４８はエンジニアリングプラスチックなどの電気絶縁性材料で作られたＬ形部材４９に連結ボルト５０で連結され、そのＬ形部材４９は固定ボルト５１により仕切体３に固定される。
【００２５】
図３に各濾過エレメント６の電気配線状態を示す。この実施の形態では濾過槽２内に２５本の濾過エレメント６が均一に分散配置され、黒丸で示す１２本の濾過エレメント６群と白丸で示す１３本の濾過エレメント６群に２分され、それぞれの群に属する複数の濾過エレメント６が互いに電気的に接続される。
【００２６】
各群の濾過エレメントは配置領域ごとのブロック単位とされ、各ブロック単位に属する濾過エレメント６は分岐バー４８で互いに接続され、さらに同じ群の各単位ブロックが主配線１０または１１で互いに接続され、最後に主配線１０，１１がブスバー１２，１３にそれぞれ接続される。さらにブスバー１２，１３は濾過槽２外部に設けた電源装置１５からの配線ケーブル１４に接続される。
【００２７】
次に図１の濾過装置の運転方法および洗浄方法を説明する。
（濾過工程）
濾過工程では電源スイッチ１８を開状態にして各濾過エレメント６には直流電源を供給しないようにする。図示しないポンプで原水を加圧して配管ａから濾過槽２の一次側室４に供給する。供給された原水は各濾過エレメント６で濾過され、原水中に浮遊する微細な固形分を捕捉分離して清浄な処理水となって二次側室５に流入する。二次側室５の処理水は配管ｃから処理水槽（図示せず）に排出される。
【００２８】
（逆洗工程）
濾過運転を継続すると、各濾過エレメント６の表面（一次側）には捕捉した固形分が次第に蓄積し、それに比例して流水抵抗が増加し濾過性能は低下する。そこで、一定時間ごとに濾過工程から逆洗工程に切り換えて逆洗を行う。それには先ず原水供給を停止し、必要に応じて一次側室４内の未処理原水の少なくとも一部を配管ｂからドレンタンク２２に回収する。
【００２９】
次に処理水槽から配管ｆを経由して清浄な処理水を図示しないポンプで加圧して二次側室５に逆洗水として供給する。逆洗水が濾過エレメント６の内側（二次側）から表面側（一次側）に高速で通過する際に、濾過エレメント６の表面に蓄積した固形分が剥離除去され、一次側室４内に排出する。そして一次側室４の余分な滞留水は配管ｂからドレンタンク２２に回収される。なお、逆洗の終了時には図示しない空気配管からの空気圧を処理水槽に加え、全ての水分を含めて固形分をドレンタンク２２に排出する。そして逆洗操作が終了したら、濾過特性を向上させるために、珪藻土等により濾過エレメント６の外周がプレコートされ、濾過工程に復帰する。
【００３０】
（電解作用による洗浄工程）
上記のように逆洗によって濾過エレメント６の表面に付着し蓄積した固形分の殆どは剥離除去されるが、強く付着（析出）した炭酸カルシウムのようなスケール状の付着物（電位を与え電解により溶解して剥離除去する性質を有する付着物）は前記のように逆洗では離脱できない。そこで、濾過装置を一定期間運転するごとに本発明の特徴部分である洗浄工程で除去する。
【００３１】
濾過工程を停止し、逆洗を行なった後、洗浄工程に移行する。このとき、前述の如く、濾過槽２の一次側室４および二次側室５の水分は全て排出されている。そこで先ず、配管ａから清浄な処理水を一次側室４に供給し、処理水が液面計６３に達したとき、その出力信号により供給を停止する。この水面のレベルに維持して、各電極間にリーク電流が流れないようにする。
次いで、濾過槽２内の処理水の電気伝導度、例えば食塩濃度が効果的な電解作用を行わせるレベルに達していない場合には、電解質補給手段１９から食塩水等の電解質を補給し、電解質濃度を所定レベルまで引き上げる。
【００３２】
次に二次側室５の開閉蓋９を開け、処理水がほぼ排出されて各濾過エレメント６の上部が空中に露出していることを確認してから、２本のブスバー１２，１３を主配線１０，１１にそれぞれ接続する。
【００３３】
次に電源スイッチ１８を閉じ、電源装置１５から直流電源を各濾過エレメント６に供給するが、その際の供給電流は電流計１７で確認する。電流値は一次側室４に滞留する処理水の電解質濃度に比例するので、その値から電解質の補給量を管理することができる。
【００３４】
切換手段１６が図１の状態になっているときは、図３に示すように区分された一方の濾過エレメント６群にブスバー１２から正極（＋極）が印加され、他方の濾過エレメント６群にブスバー１３から負極（−極）が印加される。そして正極が印加された濾過エレメント６群に付着した炭酸カルシウム等の電解性の付着物の電解作用による溶解は、負極よりも速く進行する。
【００３５】
負極が印加された他方の濾過エレメント６群では、例えば電解質として食塩を使用する場合には食塩中のナトリウムイオンや正極側に付着したＣａＣＯ３ が溶けて生成したカルシウムイオンが集まってくるが、金属ナトリウムやカルシウムとしては析出せず、それらは水と反応して水酸化ナトリウムや水酸化カリウムに変化して留まり、その際水素を発生する。そこで、発生した水素が二次側室５内に滞留しないように、洗浄工程中は開閉蓋９を開けた状態としておく。
【００３６】
上記のように正極が印加された濾過エレメント群のみ電解性の付着物を溶解できるので、２つの濾過エレメント６群には交互に正極を印加する必要がある。そのため本実施の形態では制御装置６０にタイマ装置６１を設け、その設定された時間ごと（例えば３０分から１時間ごと）に一方の群と他方の群を正負極に自動切換制御する。
【００３７】
洗浄操作が終了したら再び濾過工程に戻る。それには先ず電源スイッチ１８を開にして濾過エレメント６への直流電源の供給を停止し、次に２本のブスバー１２，１３から主配線１０，１１をそれぞれ取り外す。次いで開閉体９を閉じて配管ａから原水供給を開始する。
【００３８】
上記実施の形態では、洗浄操作の開始と終了ごとにブスバー１２，１３と主配線１０，１１との接続及び取り外しを行っているが、その理由は電気絶縁の十分な確保と濾過工程や逆洗工程において処理水の流れにより主配線１０，１１等が損傷を受けることを回避するためであり、洗浄工程における主配線１０，１１の電気絶縁の確保、および濾過もしくは逆洗工程における物理的強度の確保を行えば接続したままであってもよい。
【００３９】
さらに上記実施の形態では、複数の濾過エレメント６を２つの群に区分し、一方の群と他方の群に交互に正負極を印加しているが、その理由は濾過槽２内に均一に分散配置して取り付けた各濾過エレメント６を利用し、その間に直流電源を印加して確実に電解作用を行わせ、さらに濾過槽２が強化プラスチックのような電気絶縁性を有する場合にも適用できるようにするためである。
【００４０】
しかし本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば濾過槽２がステンレス槽などの電気伝導性材料で作られている場合は、全ての濾過エレメント６に正極を連続的に印加するように構成できる。その場合には切換手段１６やタイマ装置６１などは省略される。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る濾過装置は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取付け、各濾過エレメントにそれぞれ直流電源を供給する電源装置を設け、各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できるように構成したことを特徴とする。
【００４２】
上記濾過装置を使用することにより、逆洗では離脱できない強くスケール状に付着（析出）した炭酸カルシウムのような付着物を効率よく脱離して除去することがきる。したがって従来のように濾過エレメントを分解して酸洗浄などで回復させる手間も不要になる。
【００４３】
上記濾過装置において、複数の濾過エレメントを２群に区分し、電源装置から一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給する切換手段を設けることができる。このように構成すると、濾過槽内に均一に分散配置して取り付けた各濾過エレメントを利用し、その間に直流電圧を印加して確実に電解作用を行わせ、さらに濾過槽が強化プラスチックのような電気絶縁性を有する場合にも適用できる。
【００４４】
上記濾過エレメントを２群に区分する場合において、切換手段をタイマ装置で駆動し、そのタイマ装置で設定した時間ごとに濾過エレメントの一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給するように構成できる。このように構成すると、洗浄操作の手間が軽減され、効率よく洗浄操作を実施できる。
【００４５】
また、前記濾過装置において、電源装置の正極側と各濾過エレメントを接続し、電源装置の負極側と導電性を有する濾過槽を接続することもできる。導電性を有する濾過槽の場合、このように構成すると装置が簡単化し、洗浄操作が単純化される。
【００４６】
上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室に電解質を補給する電解質補給手段を設けることができる。このような電解質補給手段を設けると、洗浄操作に利用する原水の電解濃度が効率的な電解作用を行うレベルに達していない場合であっても、その電解質濃度を容易に且つ迅速に目的レベルに上昇させることができる。
【００４７】
さらに上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室の液面が各濾過エレメント部より低下していることを検出してから洗浄するため、濾過槽の一次側室の液面を検出する液面検出器を設けることができる。このように構成すると、洗浄操作をより確実且つ効率よく実施できる。
【００４８】
また、本発明に係る洗浄方法は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取り付けておき、二次側室の液を排出すると共に一次側室の内部を電解性を有する液で満たし、次いで各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄することを特徴とする。
【００４９】
上記洗浄方法によれば、逆洗では離脱できない強く付着（析出）した炭酸カルシウムのような付着物を効率よく脱離して除去することがきる。したがって従来のように濾過エレメントを分解して酸洗浄などで回復させる手間も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濾過装置の実施の形態を示すプロセスフロー図。
【図２】図１における濾過エレメント６の具体的な構造とその取付形態を示す断面図。
【図３】図１における各濾過エレメント６相互の電気配線状態を示す平面図。
【符号の説明】
１ 濾過装置
２ 濾過槽
３ 仕切体
４ 一次側室
５ 二次側室
６ 濾過エレメント
７ フランジ部
８ 貫通蓋
９ 開閉蓋
１０，１１ 主配線
１２，１３ ブスバー
１４ 配線ケーブル
１５ 電源装置
１６ 切換手段
１７ 電流計
１８ 電源スイッチ
１９ 電解質補給手段
２０ 電解質槽
２１ ポンプ
２２ ドレンタンク
３０ 金属スプリング
３１ ステンレス鋼板
３２ 蓋体
３３ 切欠部
３４ 円板
３５ ボルト
３６ ナット
３７ 取付部
３８，３９ ボルト孔
４０ 座金
４０ａ 固定ボルト
４１ 中空ボルト
４２ 頭部
４３ 外ネジ部
４４ ガイド
４５ 導線
４６，４７ 端子ボルト
４８ 分岐バー
４９ Ｌ形部材
５０ 連結ボルト
５１ 固定ボルト
６０ 制御装置
６１ タイマ装置
６３ 液面検出器
６４ 電解液
ａ〜ｆ 配管
【発明の属する技術分野】
本発明は濾過エレメントの付着物を電解法により洗浄できるように構成した濾過装置、およびその濾過装置の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水などの原水（被処理水）に浮遊する微細な固形分を除去する濾過装置として、金属スプリングや焼結金属などの導電性材料で作られた濾過エレメントを使用したものが広く使用されている。一般的な濾過装置は濾過槽と、濾過槽内部を一次側室と二次側室に仕切る仕切体と、仕切体に取付けた複数の濾過エレメントを備えている。そして濾過槽の一次側室に導入した原水に浮遊する微細な固形分は濾過エレメントで濾過分離され、清浄な処理水が二次側室に流入する。二次側室の処理水は排水配管により処理水槽に排出されて冷却水等に利用される。
【０００３】
濾過装置で排水を長期間濾過処理をすると、濾過エレメントには次第に原水から分離した固形分が付着・堆積して濾過効率が次第に低下していく。そこで定期的に濾過運転を中断し、濾過工程から逆洗工程に切り換えて濾過エレメント表面に付着・堆積した固形分を逆洗浄により脱離除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし濾過エレメントの表面には逆洗で容易に離脱し除去できる固形分のほかに、強く付着（析出）した炭酸カルシウムのような逆洗では離脱できないスケール等の付着物も存在する。そのようなスケール等の付着物は逆洗工程を繰り返しても容易には脱離できないので、長期間の濾過運転により次第に濾過エレメントの表面に堆積してくる。そのため逆洗工程を繰り返し実施したにもかかわらず濾過抵抗が次第に増加し、それによって濾過性能も低下していき、場合によっては濾過部が閉塞することもある。そのような状態に至った濾過エレメントは、分解し酸洗浄などによって正常状態に回復させる必要があり、そのためには多くの労力と時間が必要になる。
【０００５】
そこで本発明はこのような従来の問題を解決することを課題とし、逆洗では脱離できない炭酸カルシウムのような付着物を効率よく除去できる濾過装置を提供することを目的とする。さらに本発明は前記濾過装置の洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明に係る濾過装置は、濾過槽と、濾過槽の内部を一次側室と二次側室に分離する仕切体と、仕切体に取付けた導電性を有する複数の濾過エレメントと、を備えた濾過装置である。
そしてこの濾過装置は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取付け、各濾過エレメントにそれぞれ直流電源を供給する電源装置を設け、各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着したスケール等の電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できるように構成したことを特徴とする（請求項１）。
これは、スケール等の付着物に電位差を加えることにより、電離させて、電解作用により濾過エレメント表面から離脱させて洗浄できるようにするものである。
【０００７】
上記濾過装置において、複数の濾過エレメントを２群に区分し、電源装置から一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給する切換手段を設けることができる（請求項２）。
【０００８】
上記濾過エレメントを２群に区分する場合において、切換手段をタイマ装置で駆動し、そのタイマ装置で設定した時間ごとに濾過エレメントの一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給するように構成できる（請求項３）。これは、通常正極側よりＣａＣＯ３ 中のカルシウムがＣａ２＋イオンとなって水中に溶けだし、正極側のスケールの洗浄が進行する。そこで、正極を交互に切り換えることにより、均一に各濾過エレメントを洗浄することができるものである。
【０００９】
前記濾過装置において、電源装置の正極側と各濾過エレメントを接続し、電源装置の負極側と導電性を有する濾過槽を接続することもできる（請求項４）。
【００１０】
上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室に電解質を補給する電解質補給手段を設けることができる（請求項５）。
【００１１】
さらに上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室の液面が各濾過エレメントの取付部より低下していることを検出してから洗浄するため、濾過槽の一次側室４の液面を検出する液面検出器を設けることができる（請求項６）
【００１２】
また、前記課題を解決する本発明に係る洗浄方法は、濾過槽と、濾過槽の内部を一次側室と二次側室に分離する仕切体と、仕切体に取り付けた導電性を有する複数の濾過エレメントを備えた濾過装置を洗浄する方法である。そしてこの洗浄方法は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取り付けておき、二次側室の液を排出すると共に一次側室の内部を電解性を有する液で満たし、次いで各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄することを特徴とする（請求項７）。
【００１３】
【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は本発明に係る濾過装置の実施の形態を示すプロセスフロー図である。図中、１は濾過装置、２は濾過槽、３は仕切体、４は一次側室、５は二次側室、６は濾過エレメント、７はフランジ部、８は貫通蓋、９は開閉蓋、１０，１１は主配線、１２，１３はブスバー、１４は配線ケーブル、１５は電源装置、１６は切換手段、１７は電流計、１８は電源スイッチ、１９は電解質補給手段、２０は電解質槽、２１はポンプ、２２はドレンタンク、６０は制御装置、６１はタイマ装置、６３は液面検出器である。
【００１４】
濾過槽２は平断面が円形とされた一次側室４と二次側室５を有し、それらは円板状の仕切体３を介してフランジ部７において互いに連結されている。仕切体３は一次側室４と二次側室５を区分し、且つ、複数の濾過エレメント６を取り付ける基板を構成する。
一次側室４には処理すべき原水を導入する配管ａ、ドレンを排出する配管ｂ、電解質補給手段１９から電解質を液状態で導入する配管ｅおよび電解質補給手段１９へ液を供給する配管ｄが接続される。
【００１５】
電解質補給手段１９は電解質を貯留する電解質槽２０と、その電解質槽２０に接続された前記配管ｄ，ｅと、配管ｄに設けたポンプ２１を備えている。この電解質補給手段１９は後述するように、洗浄時に一次側室４内の原水の電解質濃度が所望のレベルより低い場合に、その濃度を所定レベルまで上昇させるために設けられる。そのため一次側室４には電気伝導度計（図示せず）が取付けられ、その測定値を基に電解質の補給量を管理する。電解質を補給するには、電解質槽２０に所定量の食塩等の電解質を槽上部から投入しておき、ポンプ２１で原水を循環させることにより原水中に食塩を溶かし込みながら補給する。
【００１６】
二次側室５の上部には開閉蓋９が設けられ、側部にはブスバー１２，１３を貫通させる取り外し可能な貫通蓋８が設けられる。この貫通蓋８は貫通するブスバー１２，１３をそれぞれ周囲の部材から電気的に絶縁するため電気絶縁性材料、例えばエンジニアリングプラスチックで作られる。さらに二次側室５には濾過した処理水を外部に排出する配管ｃおよび逆洗水を導入する配管ｆが接続される。
【００１７】
複数の濾過エレメント６はそれぞれの取付部を利用して仕切体３に着脱自在に且つ電気絶縁状態で取付けられる。本実施例では濾過エレメント６として金属スプリングで濾過部を形成したものを使用しており、その具体的な構造および取付形態は後述する。
【００１８】
電源装置１５は各濾過エレメント６に３Ｖ程度の低圧の直流電源を供給するもので、例えば複数の単位バッテリーを並列接続したバッテリーユニットやサイリスタ式の整流装置（交直変換装置）を使用することができる。
電源装置１５の出力回路には２つの切換接点を有する電磁リレー等により構成した切換手段１６が設けられ、その切換手段１６は制御装置６０に設けたタイマ装置６１により切換制御される。そして切換手段１６の二次側は配線ケーブル１４に接続される。さらに電源装置１５の出力回路には各濾過エレメントに供給する直流電源の電流を測定する電流計１７と、電源供給または電源停止の操作を行う電源スイッチ１８が設けられる。
【００１９】
図２は濾過エレメント６の具体的構造、およびその取付形態を示す断面図である。濾過エレメント６はステンレス等の耐食性およびバネ性を有し、螺旋状に巻回して円筒状に形成された金属スプリング３０と、金属スプリング３０の内部に挿通した細長いステンレス鋼板３１と、金属スプリング３０の底部を覆うキャップ状の蓋体３２を備えている。
【００２０】
ステンレス鋼板３１の底部にはコ字型の切欠部３３が形成され、その切欠部３３の開放側は中央部にボルト孔を設けた円板３４を溶接等により固定して閉鎖している。そして蓋体３２はそれに設けたボルト孔および円板３４のボルト孔にボルト３５を貫通し、ナット３６で締結することによりステンレス鋼板３１に連結され、それによって金属スプリング３０とステンレス鋼板３１が互いに連結される。
【００２１】
ステンレス鋼板３１の上部は取付部３７とされ、その取付部３７には上下方向に２つのボルト孔３８，３９が形成されている。そして下側のボルト孔３９を利用してリング状の座金４０が固定ボルト４０ａで固定される。濾過エレメント６の取付部３７を互いに電気的絶縁状態で仕切体３に取付けるため、エンジニアリングプラスチック等の電気絶縁性を有する中空ボルト４１が使用される。
【００２２】
中空ボルト４１は内側に段差部を有する頭部４２と外ネジ部４３を有し、その頭部４２を下にして下方から仕切体３のボルト孔に挿入し、そこに形成した内ネジ部に螺着することにより仕切体３に取付けられる。なお４４は仕切体３と中空ボルト４１の間隙で中空ボルトのガイドである。また、中空ボルト４１の頭部４２の端面と仕切体３の下面との間には図示しない環状のシール用ゴムパッキンが介装される。
【００２３】
濾過エレメント６を仕切体３に取付けるには、金属スプリング３０にステンレス鋼板３１を装着した状態で且つ座金４０を取り外した状態において、そのステンレス鋼板３１部分を前記のように仕切体３に螺着した中空ボルト４１に下方から挿入する。金属スプリング３０の上端が中空ボルト４１における頭部４２の段差部に接触したら、座金４０をステンレス鋼板３１に固定ボルト４０ａで連結することによって濾過エレメント６が互いに電気的絶縁状態で仕切体３に取り付けられる。
なお、仕切体３が例えば強化プラスチックのような電気絶縁性の材料で作られている場合には、中空ボルト４１は金属製であってもよい。
【００２４】
各濾過エレメント６に直流電源を供給するため、ステンレス鋼板３１の上部に設けたボルト孔３８を利用して導線４５の一方の端部が端子ボルト４６で連結され、導線４５の他方の端部が端子ボルト４７でステンレス鋼板からなる分岐バー４８に接続される。分岐バー４８は後述するように、濾過エレメント６をブロック単位としてそれらの各導線４５を共通の主配線１０，１１（図１）に接続するものである。なお分岐バー４８はエンジニアリングプラスチックなどの電気絶縁性材料で作られたＬ形部材４９に連結ボルト５０で連結され、そのＬ形部材４９は固定ボルト５１により仕切体３に固定される。
【００２５】
図３に各濾過エレメント６の電気配線状態を示す。この実施の形態では濾過槽２内に２５本の濾過エレメント６が均一に分散配置され、黒丸で示す１２本の濾過エレメント６群と白丸で示す１３本の濾過エレメント６群に２分され、それぞれの群に属する複数の濾過エレメント６が互いに電気的に接続される。
【００２６】
各群の濾過エレメントは配置領域ごとのブロック単位とされ、各ブロック単位に属する濾過エレメント６は分岐バー４８で互いに接続され、さらに同じ群の各単位ブロックが主配線１０または１１で互いに接続され、最後に主配線１０，１１がブスバー１２，１３にそれぞれ接続される。さらにブスバー１２，１３は濾過槽２外部に設けた電源装置１５からの配線ケーブル１４に接続される。
【００２７】
次に図１の濾過装置の運転方法および洗浄方法を説明する。
（濾過工程）
濾過工程では電源スイッチ１８を開状態にして各濾過エレメント６には直流電源を供給しないようにする。図示しないポンプで原水を加圧して配管ａから濾過槽２の一次側室４に供給する。供給された原水は各濾過エレメント６で濾過され、原水中に浮遊する微細な固形分を捕捉分離して清浄な処理水となって二次側室５に流入する。二次側室５の処理水は配管ｃから処理水槽（図示せず）に排出される。
【００２８】
（逆洗工程）
濾過運転を継続すると、各濾過エレメント６の表面（一次側）には捕捉した固形分が次第に蓄積し、それに比例して流水抵抗が増加し濾過性能は低下する。そこで、一定時間ごとに濾過工程から逆洗工程に切り換えて逆洗を行う。それには先ず原水供給を停止し、必要に応じて一次側室４内の未処理原水の少なくとも一部を配管ｂからドレンタンク２２に回収する。
【００２９】
次に処理水槽から配管ｆを経由して清浄な処理水を図示しないポンプで加圧して二次側室５に逆洗水として供給する。逆洗水が濾過エレメント６の内側（二次側）から表面側（一次側）に高速で通過する際に、濾過エレメント６の表面に蓄積した固形分が剥離除去され、一次側室４内に排出する。そして一次側室４の余分な滞留水は配管ｂからドレンタンク２２に回収される。なお、逆洗の終了時には図示しない空気配管からの空気圧を処理水槽に加え、全ての水分を含めて固形分をドレンタンク２２に排出する。そして逆洗操作が終了したら、濾過特性を向上させるために、珪藻土等により濾過エレメント６の外周がプレコートされ、濾過工程に復帰する。
【００３０】
（電解作用による洗浄工程）
上記のように逆洗によって濾過エレメント６の表面に付着し蓄積した固形分の殆どは剥離除去されるが、強く付着（析出）した炭酸カルシウムのようなスケール状の付着物（電位を与え電解により溶解して剥離除去する性質を有する付着物）は前記のように逆洗では離脱できない。そこで、濾過装置を一定期間運転するごとに本発明の特徴部分である洗浄工程で除去する。
【００３１】
濾過工程を停止し、逆洗を行なった後、洗浄工程に移行する。このとき、前述の如く、濾過槽２の一次側室４および二次側室５の水分は全て排出されている。そこで先ず、配管ａから清浄な処理水を一次側室４に供給し、処理水が液面計６３に達したとき、その出力信号により供給を停止する。この水面のレベルに維持して、各電極間にリーク電流が流れないようにする。
次いで、濾過槽２内の処理水の電気伝導度、例えば食塩濃度が効果的な電解作用を行わせるレベルに達していない場合には、電解質補給手段１９から食塩水等の電解質を補給し、電解質濃度を所定レベルまで引き上げる。
【００３２】
次に二次側室５の開閉蓋９を開け、処理水がほぼ排出されて各濾過エレメント６の上部が空中に露出していることを確認してから、２本のブスバー１２，１３を主配線１０，１１にそれぞれ接続する。
【００３３】
次に電源スイッチ１８を閉じ、電源装置１５から直流電源を各濾過エレメント６に供給するが、その際の供給電流は電流計１７で確認する。電流値は一次側室４に滞留する処理水の電解質濃度に比例するので、その値から電解質の補給量を管理することができる。
【００３４】
切換手段１６が図１の状態になっているときは、図３に示すように区分された一方の濾過エレメント６群にブスバー１２から正極（＋極）が印加され、他方の濾過エレメント６群にブスバー１３から負極（−極）が印加される。そして正極が印加された濾過エレメント６群に付着した炭酸カルシウム等の電解性の付着物の電解作用による溶解は、負極よりも速く進行する。
【００３５】
負極が印加された他方の濾過エレメント６群では、例えば電解質として食塩を使用する場合には食塩中のナトリウムイオンや正極側に付着したＣａＣＯ３ が溶けて生成したカルシウムイオンが集まってくるが、金属ナトリウムやカルシウムとしては析出せず、それらは水と反応して水酸化ナトリウムや水酸化カリウムに変化して留まり、その際水素を発生する。そこで、発生した水素が二次側室５内に滞留しないように、洗浄工程中は開閉蓋９を開けた状態としておく。
【００３６】
上記のように正極が印加された濾過エレメント群のみ電解性の付着物を溶解できるので、２つの濾過エレメント６群には交互に正極を印加する必要がある。そのため本実施の形態では制御装置６０にタイマ装置６１を設け、その設定された時間ごと（例えば３０分から１時間ごと）に一方の群と他方の群を正負極に自動切換制御する。
【００３７】
洗浄操作が終了したら再び濾過工程に戻る。それには先ず電源スイッチ１８を開にして濾過エレメント６への直流電源の供給を停止し、次に２本のブスバー１２，１３から主配線１０，１１をそれぞれ取り外す。次いで開閉体９を閉じて配管ａから原水供給を開始する。
【００３８】
上記実施の形態では、洗浄操作の開始と終了ごとにブスバー１２，１３と主配線１０，１１との接続及び取り外しを行っているが、その理由は電気絶縁の十分な確保と濾過工程や逆洗工程において処理水の流れにより主配線１０，１１等が損傷を受けることを回避するためであり、洗浄工程における主配線１０，１１の電気絶縁の確保、および濾過もしくは逆洗工程における物理的強度の確保を行えば接続したままであってもよい。
【００３９】
さらに上記実施の形態では、複数の濾過エレメント６を２つの群に区分し、一方の群と他方の群に交互に正負極を印加しているが、その理由は濾過槽２内に均一に分散配置して取り付けた各濾過エレメント６を利用し、その間に直流電源を印加して確実に電解作用を行わせ、さらに濾過槽２が強化プラスチックのような電気絶縁性を有する場合にも適用できるようにするためである。
【００４０】
しかし本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば濾過槽２がステンレス槽などの電気伝導性材料で作られている場合は、全ての濾過エレメント６に正極を連続的に印加するように構成できる。その場合には切換手段１６やタイマ装置６１などは省略される。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る濾過装置は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取付け、各濾過エレメントにそれぞれ直流電源を供給する電源装置を設け、各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できるように構成したことを特徴とする。
【００４２】
上記濾過装置を使用することにより、逆洗では離脱できない強くスケール状に付着（析出）した炭酸カルシウムのような付着物を効率よく脱離して除去することがきる。したがって従来のように濾過エレメントを分解して酸洗浄などで回復させる手間も不要になる。
【００４３】
上記濾過装置において、複数の濾過エレメントを２群に区分し、電源装置から一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給する切換手段を設けることができる。このように構成すると、濾過槽内に均一に分散配置して取り付けた各濾過エレメントを利用し、その間に直流電圧を印加して確実に電解作用を行わせ、さらに濾過槽が強化プラスチックのような電気絶縁性を有する場合にも適用できる。
【００４４】
上記濾過エレメントを２群に区分する場合において、切換手段をタイマ装置で駆動し、そのタイマ装置で設定した時間ごとに濾過エレメントの一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給するように構成できる。このように構成すると、洗浄操作の手間が軽減され、効率よく洗浄操作を実施できる。
【００４５】
また、前記濾過装置において、電源装置の正極側と各濾過エレメントを接続し、電源装置の負極側と導電性を有する濾過槽を接続することもできる。導電性を有する濾過槽の場合、このように構成すると装置が簡単化し、洗浄操作が単純化される。
【００４６】
上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室に電解質を補給する電解質補給手段を設けることができる。このような電解質補給手段を設けると、洗浄操作に利用する原水の電解濃度が効率的な電解作用を行うレベルに達していない場合であっても、その電解質濃度を容易に且つ迅速に目的レベルに上昇させることができる。
【００４７】
さらに上記いずれかの濾過装置において、濾過槽の一次側室の液面が各濾過エレメント部より低下していることを検出してから洗浄するため、濾過槽の一次側室の液面を検出する液面検出器を設けることができる。このように構成すると、洗浄操作をより確実且つ効率よく実施できる。
【００４８】
また、本発明に係る洗浄方法は、各濾過エレメントを互いに電気的絶縁状態で仕切体に取り付けておき、二次側室の液を排出すると共に一次側室の内部を電解性を有する液で満たし、次いで各濾過エレメントに直流電源を供給することにより、各濾過エレメントの表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄することを特徴とする。
【００４９】
上記洗浄方法によれば、逆洗では離脱できない強く付着（析出）した炭酸カルシウムのような付着物を効率よく脱離して除去することがきる。したがって従来のように濾過エレメントを分解して酸洗浄などで回復させる手間も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濾過装置の実施の形態を示すプロセスフロー図。
【図２】図１における濾過エレメント６の具体的な構造とその取付形態を示す断面図。
【図３】図１における各濾過エレメント６相互の電気配線状態を示す平面図。
【符号の説明】
１ 濾過装置
２ 濾過槽
３ 仕切体
４ 一次側室
５ 二次側室
６ 濾過エレメント
７ フランジ部
８ 貫通蓋
９ 開閉蓋
１０，１１ 主配線
１２，１３ ブスバー
１４ 配線ケーブル
１５ 電源装置
１６ 切換手段
１７ 電流計
１８ 電源スイッチ
１９ 電解質補給手段
２０ 電解質槽
２１ ポンプ
２２ ドレンタンク
３０ 金属スプリング
３１ ステンレス鋼板
３２ 蓋体
３３ 切欠部
３４ 円板
３５ ボルト
３６ ナット
３７ 取付部
３８，３９ ボルト孔
４０ 座金
４０ａ 固定ボルト
４１ 中空ボルト
４２ 頭部
４３ 外ネジ部
４４ ガイド
４５ 導線
４６，４７ 端子ボルト
４８ 分岐バー
４９ Ｌ形部材
５０ 連結ボルト
５１ 固定ボルト
６０ 制御装置
６１ タイマ装置
６３ 液面検出器
６４ 電解液
ａ〜ｆ 配管
Claims (7)
- 濾過槽２と、濾過槽２の内部を一次側室４と二次側室５に分離する仕切体３と、仕切体３に取付けた導電性を有する複数の濾過エレメント６を備えた濾過装置１において、各濾過エレメント６を互いに電気的絶縁状態で仕切体３に取付け、各濾過エレメント６にそれぞれ直流電源を供給する電源装置１５を設け、各濾過エレメント６に直流電源を供給することにより、各濾過エレメント６の表面に付着したスケール等の電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄できるように構成したことを特徴とする濾過装置。
- 請求項１において、複数の濾過エレメント６を２群に区分し、電源装置１５から一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給する切換手段１６を設けたことを特徴とする濾過装置。
- 請求項２において、切換手段１６をタイマ装置６１で駆動し、そのタイマ装置６１で設定した時間ごとに濾過エレメント６の一方の群と他方の群に正負異なる極性の電源を交互に供給するように構成したことを特徴とする濾過装置。
- 請求項１において、電源装置１５の正極側と各濾過エレメント６を接続し、電源装置１５の負極側と導電性を有する濾過槽２を接続したことを特徴とする濾過装置。
- 請求項１ないし４のいずれかにおいて、濾過槽２の一次側室４に電解質を補給するための電解質補給手段１９を設けたことを特徴とする濾過装置。
- 請求項１ないし５のいずれかにおいて、濾過槽２の一次側室４の液面が各濾過エレメント６の取付部より低下していることを検出してから洗浄するため、濾過槽２の一次側室４の液面を検出する液面検出器６３を設けたことを特徴とする濾過装置。
- 濾過槽２と、濾過槽２の内部を一次側室４と二次側室５に分離する仕切体３と、仕切体３に取付けた導電性を有する複数の濾過エレメント６を備えた濾過装置を洗浄する方法において、各濾過エレメント６を互いに電気的絶縁状態で仕切体３に取付けておき、二次側室５の液を排出すると共に一次側室４の内部を電解性を有する液で満たし、次いで各濾過エレメント６に直流電源を供給することにより、各濾過エレメント６の表面に付着した電解性の付着物を電解作用で脱離して洗浄することを特徴とする濾過装置の洗浄方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002217207A JP2004057880A (ja) | 2002-07-25 | 2002-07-25 | 濾過装置とその洗浄方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004057880A true JP2004057880A (ja) | 2004-02-26 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006059590A1 (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Intellectual Property Bank Corp. | 電解切断性アフィニティー担体を担持した微粒子を用いた生体物質分離装置 |
| WO2006059593A1 (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Intellectual Property Bank Corp. | 電解切断性アフィニティー担体を用いた生体物質分離装置 |
-
2002
- 2002-07-25 JP JP2002217207A patent/JP2004057880A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2006059593A1 (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Intellectual Property Bank Corp. | 電解切断性アフィニティー担体を用いた生体物質分離装置 |
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