JP2004298850A

JP2004298850A - Fiber filter medium for filtering treatment

Info

Publication number: JP2004298850A
Application number: JP2003098409A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takuma; 治詫間; Sanpei Nakaura; 三平中浦; Kozo Shiotani; 耕三塩谷; Yasutaka Suetsugu; 康隆末次; Yasuji Okamoto; 泰次岡本
Original assignee: Shikibo Ltd; Ishigaki Co Ltd
Current assignee: Shikibo Ltd; Ishigaki Co Ltd
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: JP4064285B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter medium, wherein, as a fibre filter medium favorable to a filter used by filling a plurality of fiber filter media in a filtering tank, a filtering property is good, a reducing tendency in a buoyancy is hard to be influenced by the property of SS (suspended solids) or the specific gravity, the buoyancy required for forming a filtering layer in the filtering tank can be secured and the operation for a longer time of the filter than before becomes possible. <P>SOLUTION: The filter medium 10 is a piece body which is constituted by a base layer 11 consisting of a foamed body having inside closed cells and a nonwoven fabric cloth layer 12 composed of staple. For the filter medium 10, anyone of the following constructions can be used: construction (A) where a layer of the nonwoven fabric cloth layer 12 is combined respectively with one side or both sides of the base layer 11, construction (B) where the base layer 11 and the nonwoven fabric cloth layer 12 are combined alternatively to form two or more layers, and construction (C) where the periphery of the base layer 11 is covered by the nonwoven fabric cloth layer 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種用水処理および汚水の浄化処理に用いる濾過処理用繊維濾材に関する。
【０００２】
詳しくは、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填構成して、工業用水、海水および河川水などの各種用水の浄化や、下水および家庭排水など汚水の濾過、浄化処理を行う上向流式急速濾過装置に好適な繊維濾材に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、各種用水の浄化や汚水の濾過、浄化処理に使用する濾材には、例えば、合成樹脂材で構成した粒状の浮遊濾材や合成樹脂繊維を用いた濾材など、各種のものが提案され使用されている。
【０００４】
この合成樹脂材で構成した粒状の浮遊濾材は軽量で取り扱いに便利であるが、空隙率が低く、汚水中の微細粒子（以下ＳＳと称す）によって空隙が詰まり、濾過性が低下して長時間の運転ができないという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、繊維シートをチップ状とした濾材が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２および特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３８１８号公報
【特許文献２】
特開平８−３３８１９号公報
【特許文献３】
特開平１０−２１６４３０号公報
【０００７】
特許文献１に開示の濾材は、太さが３０〜２００μｍの綿毛状のフィラメントを、これよりも融点の低い融着材で結合させて、その内部に空隙を有する厚さ３〜１０ｍｍのマット状の媒体を構成し、そのマット状の媒体を一辺が５〜５０ｍｍの四方形状に裁断してチップ状としたものである。当該濾材はその内部に広い空隙を有して高い処理能力を有すると共に、目詰まりした場合、容易に洗浄再生することができるものである。
【０００８】
一方、特許文献２に開示された濾材６０は、図６に単位片を示すように、太さが１００〜５００μｍの大径のフィラメント６１と、太さが３０〜１００μｍの小径のフィラメント６２にそれよりも融点の低い融着材を被覆した、大小の繊維径のフィラメント６１，６２を混合して、これら両者を融着材で互いに融着結合して、内部に微細空隙を有する厚さ３〜１０ｍｍの板状の濾材を構成し、この板状の濾材を１０〜５０ｍｍ角状に裁断してなる合成繊維を用いた濾材としたものである。
【０００９】
そのため、絡み合ったフィラメント６１，６２によって濾材層が形成され、粒状の濾材に比較して格段の空隙を有するため、濾過性がよく長時間の運転が可能であると共に、太いフィラメント６１がその濾過圧力の上昇に抵抗して細いフィラメント６２で形成される空隙を確保するので、併せて長時間の運転が可能である。また、その単位濾材の空隙が均一なので洗浄再生が容易であると共に、その単位濾材片の大きさが粒状の浮遊濾材やアンスラサイト等と比較して格段に大きいので流失のおそれもなく、洗浄再生が容易となるものである。
【００１０】
また、特許文献３に開示された濾材７０は、図７に示すように、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が２０〜７２ｄｔｅｘ（１８〜６５デニール）である第１フィラメント７１と、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３．３〜１１ｄｔｅｘ（３〜１０デニール）である第２フィラメント７２と、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１．７〜６．７ｄｔｅｘ（１．５〜６デニール）である第３フィラメント７３とを混綿したウェブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、前記ウェブの重量が２００〜８００ｇ／ｍ^２、厚みが２〜８ｍｍの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断して汚水処理用濾材としたものである。それにより、例えば特許文献２に開示された濾材にも増して、長時間使用時における濾材の圧縮耐性の低下がなく、濾過圧力の維持が図れ、処理能力も低下せず、カット屑や使用時のフィラメントの脱落も回避できるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１〜３に開示された従来技術の濾材においては、例えば、合成樹脂材で構成した粒状の浮遊濾材等に比較して、格段に高い空隙率（約９０％）の確保、ならびに、ＳＳ捕捉に従う濾過圧力上昇に対する圧縮耐性の維持が図られ実現されている。
【００１２】
しかしながら、上記従来の技術に開示される濾材は、濾材の比重が濾材を構成する繊維素材の比重に依存し、例えば、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを用いた場合であっても、濾材比重を０．９１よりも小さくすることができないため、長時間の使用時において、ＳＳ捕捉に伴って濾材重量が増加した場合に濾材の受ける浮力の低下が大きく、また個々の濾材のＳＳ捕捉量に従って濾材の受ける浮力にばらつきが生じて濾過槽内での濾過層の形成が出来なくなり、濾過処理が不能になるという問題があった。
【００１３】
また、濾過装置が用いられる用途によって、汚水中のＳＳの性状、比重が異なるため、ＳＳ捕捉に伴う濾材の受ける浮力の低下が、ＳＳの性状、比重に影響されるという問題もあった。
【００１４】
したがって、本発明は上記問題点を解決するために、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して用いる濾過装置、特に上向流式急速濾過装置用途に好適な繊維濾材として、濾材内部に充分な空隙が確保されて濾過性が良好であり、ＳＳ捕捉に従う濾過圧力上昇に対する圧縮耐性が低下しない繊維濾材であって、ＳＳ捕捉に従う濾材重量の増加に対しても濾材の受ける浮力変化が少なく、また浮力の低下がＳＳの性状、比重に影響され難く、濾過槽内の濾過層形成に必要な浮力が確保できて、従来よりもさらに濾過装置の長時間運転が可能な繊維濾材を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の濾過処理用の繊維濾材は、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して用いる濾過装置、特に上向流式急速濾過装置用途に好適な濾材であって、ステープルからなる不織布層と、独立気泡を内部に有する発泡体からなる基層とで構成される小片体であることを特徴とする繊維濾材である（請求項１）。
【００１６】
また、前記不織布層が、高融点成分および低融点成分からなる熱融着性複合繊維ステープルを含む、１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルからなることを特徴とするものである（請求項２）。
【００１７】
さらに、前記基層が、独立気泡モノフィラメントを経糸および／または緯糸の少なくとも一部に用いて織成した布帛で構成されることを特徴とするものである（請求項３）。
【００１８】
さらに、前記基層が、独立気泡モノフィラメントを少なくとも一部に含む複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えて成る単層糸条シートを１ないし複数層積層結合して構成した糸条シートであることを特徴とするものである（請求項４）。
【００１９】
さらに、前記基層を構成する独立気泡モノフィラメントが、比重０．２３〜０．７、繊度２００ｄｔｅｘ〜１０，００ｄｔｅｘの範囲のポリプロピレンモノフィラメントであることを特徴とするものである（請求項５）。
【００２０】
さらに、前記基層が、独立気泡シートであることを特徴とするものである（請求項６）。
【００２１】
さらに、前記繊維濾材が、厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲の布形化板状体を見かけ体積が１８ｍｍ^３〜３７，５００ｍｍ^３の範囲の小片体に裁断してなると共に、濾材比重が０．１〜０．９の範囲であることを特徴とするものである（請求項７）。
【００２２】
なお、本発明において、「濾材、布形化板状体、基層、不織布層および基層もしくは不織布層を構成する糸条もしくは糸条シートもしくは合成樹脂シートの比重」とは、測定試料の空気中での質量値Ｍａおよび密度既知の液体中に浸漬したときの液体中での質量値Ｍｌの測定値と、液体の既知密度ρを用いて次式から算出した値をいう。
【００２３】
【式１】

【００２４】
また、本発明において、「見かけ体積」とは小片体の外形寸法から算出した空隙、気泡を含む値をいう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
【００２６】
本発明の実施にあたっては、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して用いる濾過装置、特に上向流式急速濾過装置用途に好適な濾材として、ステープルからなる不織布層と、独立気泡を内部に有する発泡体からなる基層とを結合して構成された小片体とするために、例えば布形化板状体を形成し、この布形化板状体を適する形状、大きさに裁断して製作することが可能である。
【００２７】
前記布形化板状体は、主として濾材の形状維持および濾過槽内での濾過層形成に必要な濾材比重を確保するための少なくとも一層の前記基層と、主として汚水中のＳＳを濾過するための少なくとも一層の前記不織布層とで構成する。
【００２８】
前記布形化板状体１０は、図１（Ａ）に示すように、１層の基層１１の片面または両面に各１層の不織布層１２を結合した構成を基本とするが、それに限らず、図１（Ｂ）に示すように、基層１１と不織布層１２とを交互に各２層以上ずつ結合した構成、または、図１（Ｃ）に示すように、基層１１の周囲を不織布層１２で覆った構成としてもよい。不織布層１２が基層１１の両面または周囲に配されている方が、不織布層１２の表出割合が多く浮遊濾材として好適なものとなる。
【００２９】
結合方法は、接着剤により接着する他、基層１１と不織布層１２間に介在させた融点の低い融着材や薄いメッシュ状布帛、不織布シート等を用いて融着結合してもよい。
【００３０】
また、混綿したステープルを前記基層１１に直接に積層し、ニードルパンチング法にて不織布層１２を形成すると同時に基層１１への交絡結合を行えば、基層１１と不織布層１２との結合を行う工程が省略できる上に、不織布層１２を構成するステープルが基層１１の布帛構造に直接に交絡結合され、不織布層１２と基層１１を強固に結合できるため好適である。
【００３１】
本発明の実施にあたっては、前記基層１１を構成する糸条あるいは合成樹脂シートの内部の少なくとも一部に独立気泡を有することが重要である。気泡が連通しておらず個々に独立して糸条あるいはシート内部に存するため、濾過の過程で前記不織布層１２にＳＳが捕捉されて濾材重量が増加しても、気泡が閉塞することが無く、濾材に必要な浮力を維持することが可能となる。また、独立気泡が糸条あるいはシート内部に分散する状態とするため、および糸条あるいはシートの強力や弾性を損なわないためには、独立気泡はできるだけ微細なものが望ましい。更に、微細な独立気泡とすることで、例えばニードルパンチング法を用いて不織布層１２を形成する場合には、ニードリングの影響による気泡の連通や破壊を防ぐことができる。
【００３２】
さらに、前記不織布層１２においても、不織布を構成するステープルとして、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等公知の合成繊維ステープルの他、綿、麻、羊毛等の天然繊維ステープル、炭素等の無機繊維ステープルを選択することが可能である。上記繊維素材の群から選んだ１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルからなると共に、繊度および目付量を適値に設定して、濾過に必要な微細空隙をその内部に有する不織布層１２とする。
【００３３】
また、ステープルの少なくとも一部に、独立気泡を内部に有する合成繊維ステープルを用いてもよい。特に、ポリプロピレン（以下ＰＰと称す）および低密度もしくは高密度のポリエチレン（以下ＰＥと称す）は、比重が１．０以下であり、かつ、耐薬品性が良好で汚水のｐＨの影響を受け難いため最適である。
【００３４】
前記不織布層１２を１種類の繊度のステープルより形成する場合には、濾材の濾過性能と圧縮耐性の観点から、ステープルの繊度は２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘの範囲が良い。
【００３５】
また、不織布層１２は、前記繊度が２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘである太繊度の第１ステープルに加えて、繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘである細繊度の第２ステープルを混綿して用いれば、太繊度のステープルで圧縮耐性が長期間にわたり確保でき、濾過圧力上昇に抗しての濾材の形状が保持できると共に、細繊度のステープルを付加することにより不織布層内部により微細かつ均一な空隙を形成できて、より緻密な濾材となるため濾過性能を向上させることができるため好ましい。この場合の混綿割合（重量比）は、例えば、前記第１ステープル３０％〜８０％に対して、前記第２ステープル７０％〜２０％の範囲が好適である。
【００３６】
さらに、不織布層１２は、図４に示すように、繊度が２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘである太繊度の第１ステープル４１および繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘである細繊度の第２ステープル４２に加えて、繊度が１．７ｄｔｅｘ〜６．７ｄｔｅｘのより細繊度の第３ステープル４３を混綿し、交絡結合させて用いれば、不織布層１２内部により微細かつ均一な空隙を形成できて、一層緻密な濾材とすることができるため好ましい。
【００３７】
この場合の混綿割合（重量比）は、例えば、前記第１ステープル４１が５０％〜８０％、前記第２ステープル４２が４０％〜１０％、前記第３ステープル４３が４０％〜１０％の範囲が好適である。
【００３８】
本発明の繊維濾材内部には、濾材の形状保持のための前記基層１１が配設されているため、前記特許文献１〜３に開示された従来の濾材よりも、濾過圧力に対する圧縮耐性と形状保持に優れた繊維濾材を実現することが可能となる。
【００３９】
本発明においては、前記不織布層１２を、高融点成分および低融点成分から成る熱融着性複合繊維ステープルを含む１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、ニードルパンチング法により交絡結合させた後、加熱処理を施して、基層１１と結合および異なるステープル同士を融着結合させて形成することができる。
【００４０】
また、混綿したステープルを基層１１に直接に積層し、ニードルパンチング法により交絡結合させると同時に、基層１１への交絡結合を行った後に、加熱処理を施しても良い。
【００４１】
前記高融点成分および低融点成分からなる熱融着性複合繊維ステープルには、芯部と鞘部を有する芯鞘構造複合繊維ステープルのほか、高融点成分および低融点成分とが糸条断面において並列、多芯、放射状、星形状もしくは扇形状等に組み合った複合繊維ステープルが含まれる。
【００４２】
例えば、前記不織布層１２を構成する前記ステープルの少なくとも１つに、素材が芯部をＰＰ、鞘部を芯部のＰＰより低い融点を有するＰＰまたはＰＥとした熱融着性複合繊維ステープル（以下、ＥＳと称す）を用いることができる。ＥＳを用いる融着の場合は、芯部のＰＰおよび基層１１の融点より低く、かつ、鞘部のＰＰまたはＰＥの融点よりも高い温度条件のもとで行う。このＥＳを用いる場合は、融着材を添加する必要が無い上に、混綿したステープルを基層１１に直接に積層した後にニードルパンチング法により交絡結合させたＥＳの鞘部同士を融着結合するので、不織布層１２と基層１１との結合がより強化されて、濾材の圧縮耐性の向上に効果的である上に、不織布層１２内の微小空隙を確実かつ均一に形成することができるので好適である。
【００４３】
前記ＥＳを用いる場合には、太繊度の前記第１ステープルをＥＳとするのが、長期間の圧縮耐性確保および濾材形態保持の点で効果的であり好ましい。また、２種類以上の繊度のステープルよりなる不織布層が形成される場合には、第１ステープルに加えて、さらに、細繊度のステープルの少なくとも１つをＥＳとするのが、不織布層１２内の微小空隙の形成をさらに確実かつ均一にできて一層好適である。また、濾材製作における裁断時のカット屑の発生や濾材使用時の繊維の脱落を防止させることができて好ましい。第１，第２および第３ステープル４１，４２，４３の全てをＥＳとすれば、上記効果がなお一層得られることは勿論である。
【００４４】
前記基層１１を織成布により構成する場合には、独立気泡を内部に有するモノフィラメント（本発明においては、独立気泡モノフィラメントという）を経糸および／または緯糸の少なくとも一部に用いて織成した織成布を用いる。織組織は特に問わないが、基層１１の厚さと生産性の観点からは、１重織の平織、２／１または２／２綾織が好適であるが、緯２重および／または経２重以上の多重織とすることも可能である。
【００４５】
図２（Ａ）に、独立気泡モノフィラメント２０の一例の横断面図を示す。この独立気泡モノフィラメント２０は、多数の独立気泡２１を有する。独立気泡２１は、一定の大きさであっても良いし、図示するように、任意の大きさのものが混じり合ったものでも良い。
【００４６】
前記基層１１を、独立気泡２１を内部に有するモノフィラメント２０を少なくとも一部に用いてなる布帛により構成する場合には、該布帛として織成布またはよこ編もしくはたて編の編成布よりなる布帛、あるいは、独立気泡２１を内部に有するモノフィラメント３０を少なくとも一部に含む複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えてなる単層糸条シートを１ないし複数層積層結合して構成した糸条シートを用いる。
【００４７】
前記基層１１には、前記の織成布に替えて、図３（Ａ）に示すように、独立気泡を有するモノフィラメント３１を１方向に引き揃えた単層糸条シート３０、または、図３（Ｂ）に示すように、独立気泡を有するモノフィラメント３１と、独立気泡を有しないモノフィラメント３２を交互に配列した単層糸条シート３０を複数層積層した糸条シート３５を用いることができる。
【００４８】
また、前記基層１１には、前記図３（Ａ）の単層糸条シート３０や、図３（Ｂ）に示す糸条シート３５に替えて、独立気泡モノフィラメントを少なくとも一部に含む複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えてなる単層糸条シート３０、またはこのような単層糸条シートを１ないし複数層積層結合して構成した糸条シート３５を用いることができる。
【００４９】
単層糸条シート３０を構成するために引き揃えるモノフィラメント３１，３２の繊度、糸密度、ならびに、糸条シート３５を構成するために積層する単層糸条シート３０の積層数は、前記範囲の濾材比重および濾材厚さを達成し得るように適宜選択して決定する。また、複数層の単層糸条シートを積層結合して糸条シートを構成する時は、層間で互いに交差する各層の糸条の角度を３０°〜９０°の範囲で交差させて結合するのが、基層の形態保持と強度向上の上で望ましい。例えば、２層積層の場合には、図３（Ｂ）に示すように、互いに直交させて結合するのがよい。
【００５０】
前記単層糸条シート３０の少なくとも一部を構成する独立気泡モノフィラメント３１には、前記織成布に用いる独立気泡モノフィラメント２０が適用できる。また、単層糸条シート３０や糸条シート３５を構成するその他の糸条３２は、前記独立気泡モノフィラメント３１と同等以上の強度が有り、かつ、比重１．０以下の糸条であればよいが、単層糸条シート３０の同一層内では、独立気泡モノフィラメント３１と同繊度の糸条とするのが好ましい。また、積層する各層で、素材、繊度、形状や独立気泡の含有割合の異なる糸条を用いてもよい。単層糸条シート３０を構成する独立気泡モノフィラメント３１およびその他の糸条３２の構成比は、前記濾材の濾材比重に応じて適宜選択して決定する。
【００５１】
単層糸条シート３０を形成するには、複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えてシート形状にした後に、接着剤もしくは融着材を用いて隣り合ったモノフィラメント同士を接着もしくは融着して結合する。また、糸条シートを構成するには、複数層の単層糸条シート３０を積層した後に、または、複数本のモノフィラメントを適当な交差角度のもとに複数の平面状に引き揃えてシート形状にした後に、接着剤もしくは融着材を用いて各層を接着もしくは融着して結合する。この場合、隣り合ったモノフィラメント同士を結合するに際しては、必ずしも糸条の全長が結合されている必要はなく、特に、複数層の単層糸条シートから糸条シートを形成する場合には、各層のモノフィラメント同士が交差する箇所を重点的に接着もしくは融着して結合部３３とすればよい。
【００５２】
接着剤には、一般の熱硬化性接着剤や紫外線硬化性接着剤などを用いることができる。また、熱硬化性接着剤の硬化温度および融着材の融着温度が、糸条シートを構成するモノフィラメントの融点より低いものを選択して用いる。接着剤もしくは融着材は、液状、ペースト状、粉体状、繊維ステープル状等のものを、複数本のモノフィラメントを引き揃えてシート形状にした後や、複数層の単層糸条シートを積層した後に、浸漬、塗布、積載あるいは吹き付けて添加すればよい。
【００５３】
また、加熱方法は、熱風ドライヤーや遠赤外線ヒーターなど常用の方法による。融着材には、その融点温度が糸条シートを構成するモノフィラメントの融点よりも低いものを選択して用いればよいが、例えば、糸条シートを構成するモノフィラメントがＰＰ素材よりなる場合には、融点がそれより低いＰＰ素材またはＰＥ素材よりなる融着材を用いることができる。
【００５４】
前記糸条シートを構成する図２（Ａ）の独立気泡モノフィラメント２０に替えて、図２（Ｂ）の芯鞘構造複合繊維糸条２５に示すように、鞘部２７を構成する素材の融点が芯部２６を構成する素材の融点より低く、芯部２６が独立気泡モノフィラメントからなる芯鞘構造複合繊維糸条２５を用いて、芯部２６を構成する素材の融点より低く、鞘部２７を構成する素材の融点より高い温度で加熱処理すれば、別途に融着材を添加することなく、隣り合ったモノフィラメントの鞘部同士を均一に融着結合することができ好適である。例えば、その芯部２６にＰＰ素材からなる独立気泡モノフィラメントを用い、鞘部２７に融点が芯部のＰＰ素材の融点より低いＰＰ素材またはＰＥ素材を用いることができる。
【００５５】
本発明において、繊維濾材の基層１１を構成するためのモノフィラメントとは、前記独立気泡モノフィラメント２０だけではなく、この芯部２６が独立気泡モノフィラメントからなる芯鞘構造複合繊維糸条２５を含むものとする。
【００５６】
さらに、平面状に引き揃えた複数本のモノフィラメントを結合して単層糸条シート３０とするには、からみ糸を用いて引き揃えたモノフィラメントを結合する、所謂からみ織構造としても良い。
【００５７】
前記織成布を構成する経糸および／または緯糸の少なくとも一部には、比重が０．２３〜０．７、繊度２００ｄｔｅｘ〜１，０００ｄｔｅｘの範囲の独立気泡モノフィラメント２０を用いるのが好適である。前記織成布を構成するその他の糸条は、前記独立気泡モノフィラメント２０と同等以上の強度が有り、かつ、比重が小さい繊維素材よりなる糸条であればよいが、経糸同士および緯糸同士は、前記独立気泡モノフィラメント２０と同繊度のモノフィラメントとするのが望ましい。また、経糸と緯糸とで、素材、繊度、形状や独立気泡の含有割合の異なる糸条を用いてもよい。前記織成布を構成する独立気泡モノフィラメント２０およびその他の糸条の構成比は、前記濾材の濾材比重に応じて適宜選択して決定する。
【００５８】
前記独立気泡モノフィラメント２０の比重範囲については、比重が０．２３に満たない場合は、気泡の割合が多く織成布の製作上、適正な強度が不足する傾向となり、製作効率が低下する。比重が０．７を超える場合は、十分な浮力を得る上で不利となる。織成布の製作時に必要な糸条の強伸度特性としては、引張強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度１５％以上、好適には引張強度２．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度２０％以上の範囲が必要である。また、これらの上限値に特に制約はなく、一般産業資材用途として製作可能な範囲であればよいが、引張強度５．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度４０％を上限とする。
【００５９】
なお、織成後の基層１１布帛は、形態および寸法安定化のために、糸条素材に適した温度条件で熱風ドライヤーなど常用の方法でヒートセットを施すのが望ましい。
【００６０】
また、前記独立気泡モノフィラメント２０の内部に含まれる独立気泡２１の形状は、織成布の製作時に必要な糸条の強度が確保でき、かつ、濾過運転時の濾過圧力に抗しての濾材形状の保持ができ得るものであれば、特に限定はないが、できるだけ微細な気泡であることが好ましく、しかも糸条内部に分散していることが必要である。気泡の大きさは、糸条の断面における寸法が同面積の円直径に換算して直径０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲が望ましい。
【００６１】
このような独立気泡２１を有する独立気泡モノフィラメント２０は、例えば、ＰＰチップやＰＥチップにアゾジカルボンアミド等の化学発泡剤もしくは物理発泡剤からなる副原料、または化学発泡剤および架橋剤等からなる副原料を混合し、発泡条件下に溶融紡糸して独立気泡を形成した後、延伸して製造したもの、ＰＥ等の結晶性ポリオレフィンに相溶性のある非晶性ポリマーを添加して紡糸して製造したもの、ＰＥおよび化学発泡剤を含む準低分子量ポリエチレンおよび潤滑性物質を同時に添加して紡糸して製造したもの等が従来から知られており、例えば、特公昭４７−１８６１９号公報、特公昭４９−２１２６１号公報等に開示されている。
【００６２】
前記基層１１を、独立気泡シートにより構成する場合には、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂およびポリアミド系樹脂からなる群に含まれる少なくとも一種の合成樹脂または合成樹脂混合物からなり、かつ、独立気泡を内部に有する合成樹脂フォームを用いる。特に、比重１．０以下の樹脂からなり、耐薬品性を有しｐＨの影響を受け難い合成樹脂フォーム、例えばＰＰおよび／またはＰＥからなる合成樹脂フォームが好適である。
【００６３】
前記繊維濾材の濾材比重０．１〜０．９、および、布形化板状体の厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲とするためには、比重０．０１〜０．２の範囲で厚さ０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲の独立気泡を内部に有する合成樹脂フォームを用いるのが良い。
【００６４】
特に、同じ比重範囲で厚さが１ｍｍ〜４ｍｍの範囲の独立気泡を内部に有するＰＰおよび／またはＰＥから成るポリオレフィン系樹脂フォームが好適である。また、前記合成樹脂フォームを前記厚さに切削して用いることもできる。独立気泡シートの比重範囲については、比重が０．０１未満の場合には、気泡の割合が多いため濾過圧力に対する圧縮耐性の点で不安があり、比重が０．２を超える場合には、ニードルパンチング法により不織布層１２を形成する際に、パンチング抵抗が過大となるため適さない。厚さ範囲については、厚さが０．５ｍｍ未満の場合には、濾過圧力に対する圧縮耐性の点で不安があり、厚さが４ｍｍを超える場合には、濾過に必要な不織布層１２の厚さを確保し難く、またパンチング抵抗が過大となるため適さない。前記基層１１は、１層の独立気泡シートで構成するほか、必要に応じて、複数層の独立気泡シートを積層して構成しても良い。
【００６５】
また、前記独立気泡シートの内部に含まれる独立気泡の形状は特に限定はないが、できるだけ微細な気泡であることが好ましく、しかもシート内部に分散していることが必要である。独立気泡の大きさは、少なくともシート厚さ方向における平均気泡径が０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が望ましい。なお、微細な気泡を有する独立気泡シートを基層１１に用い、ニードルパンチング法により不織布層１２を形成する場合には、パンチング加工を施すことにより、基層１１の厚さ方向にも適度な通水性を確保することができて、基層１１の厚さ方向の濾過通水性も良好な濾材とすることができる。
【００６６】
このような独立気泡シートは、例えば、ポリスチレンフォーム、軟質ウレタンフォーム、軟質塩ビフォーム、ＰＥフォーム、ＰＰフォーム、電子線架橋ポリオレフィンフォーム、熱可塑性ポリエステル系樹脂発泡体などが、自動車成形内装品、建築用断熱材、目地材、パイプカバー等の産業資材、生活用品等の用途に使用されており、一般に入手可能である。
【００６７】
本発明の実施にあたって特に好適な濾材を得るためには、繊維濾材の濾材比重は０．１〜０．９の範囲とする。濾材比重が０．１に満たない場合は、濾材洗浄時に濾材を充分に撹拌することが困難で濾材洗浄が不充分になり易い。また、濾材比重が０．９を超える場合には、ＳＳ捕捉に伴って濾材重量が増加した場合に充分な浮力を得にくくなり不利となる。
【００６８】
本発明の実施にあたっては、前記繊維濾材を、布形化板状体の厚さを２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に形成し、見かけ体積が１８ｍｍ^３〜３７，５００ｍｍ^３の範囲の小片体に裁断して製作すると共に、濾材比重を０．１〜０．９の範囲とするのが好適である。なお、繊維濾材の寸法は対象とする汚水の処理条件、例えばＳＳ除去率、濾過速度等に適合させるように適宜設定するが、各種汚水でのテスト結果に基づき、厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で、例えば一辺が３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の角形板状小片体とするのが好ましい。大きさが、厚さ２ｍｍおよび一辺３ｍｍに満たない場合には、ＳＳ除去率は向上するものの、濾過速度が低下すると同時に濾材の耐久性が低下する。また、厚さ８ｍｍおよび一辺５０ｍｍを超えると、濾過速度は上がるものの、必要なＳＳ除去率が得られ難くなる。
【００６９】
前記濾材比重を０．１〜０．９の範囲とするため、前記基層１１を、独立気泡を内部に有する発泡体からなる基層とする。独立気泡を内部に有する発泡体とは、独立気泡を内部に有する合成繊維糸条を少なくとも一部に用いた布帛または糸条シート、あるいは独立気泡を内部に有する合成樹脂シート（本発明においては、独立気泡シートという）のことである。前記独立気泡を内部に有する合成繊維糸条を少なくとも一部に用いた布帛または糸条シートを構成するには、ＰＰ、ＰＥおよびポリウレタンからなる比重の小さい繊維素材の群から選んだ素材よりなる繊維糸条および／または複合繊維糸条を用いる。
【００７０】
本発明の繊維濾材を製作するための布形化板状体を形成するにあたり、特に緻密な濾材とするために好ましい実施形態の一例を説明する。布形化板状体１０を構成する不織布層１２を、前記比重の小さい繊維素材の群から選んだ素材からなる、繊度が２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘである第１ステープル４１、繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘである第２ステープル４２および繊度が１．７ｄｔｅｘ〜６．７ｄｔｅｘである第３ステープル４３よりなる群から選んだ１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、交絡結合させて形成して、ステープルの全積層量が２００ｇ／ｍ^２〜１，０００ｇ／ｍ^２の範囲の不織布層とする。
【００７１】
前記ステープルを、ニードルパンチング法またはスパンレース法などにより交絡結合させると共に、前記ステープルの融点より低く、かつ、前記基層１１をなす布帛または糸条シートを構成する糸条または合成繊維シートの融点より低い融点を有する融着材によって融着結合させて、その内部に微細空隙を形成させた不織布層１２とする。
【００７２】
本発明の繊維濾材に適する繊度範囲のステープルを交絡結合させるには、ニードルパンチング法が好適である。なお、上記方法により不織布層１２を形成するに当たっては、前記ステープルを混綿して不織布層１２を形成しても良いが、ステープル支持体として、スパンボンド不織布または薄いメッシュ状布帛を併用することも可能である。
【００７３】
混綿したステープルを交絡結合させた後、前記ステープルの融点、および前記基層１１をなす布帛または糸条シートを構成する糸条または合成樹脂シートの融点より低く、かつ、融着材の融点よりも高い温度条件のもとで加熱処理して、前記ステープルを融着結合させる。加熱処理の方法は、例えばピンテンターを使用し、熱風ドライヤーを用いて行うことができる。ただし、加熱処理の方法はこれ以外にヒートローラーや遠赤外線炉を用いる方法など種々可能であることは勿論である。
【００７４】
融着材は、前記加熱処理に先駆けて、粉体状またはステープル状等のものを前記ステープルの混綿時に混合しておくか、あるいは、液状またはペースト状等のものを前記ステープルの混綿後に浸漬または塗布して添加しておく。融着材には、糸条シートの場合と同様、例えば、ステープルがＰＰ素材よりなる場合には、それより低い融点を有するＰＰ素材またはＰＥ素材よりなる融着材を用いることができる。
【００７５】
本発明においては、前記繊維素材の群から選んだ１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、交絡結合させて形成した不織布層１２に対して、基層１１を、比重０．２３〜０．７、繊度２００〜１，０００ｄｔｅｘの範囲の独立気泡モノフィラメント２０を少なくとも一部に用いた織成布または糸条シート、あるいは比重０．０１〜０．２、厚さ０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲の独立気泡シートで形成することにより、より一層好適な繊維濾材が得られる。
【００７６】
すなわち、基層１１の比重を不織布層１２の比重に比べて非常に小さくできるため、濾材中の基層１１の体積割合が少なくなり、濾過操作に必要な不織布層１２の体積割合を充分確保することができると共に、基層１１の体積割合のわずかな増減によって、濾材比重を前記範囲内で任意に設定できることとなる。したがって、ＳＳ捕捉に伴う濾材の受ける浮力の低下が、ＳＳの性状、比重に影響され難く、濾過槽内の濾過層形成に必要な浮力が確保できて、従来に増す濾過装置の長時間運転が可能な繊維濾材となる。また、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填構成して、工業用水、海水および河川水などの各種用水の浄化や、下水および家庭排水など汚水の濾過、浄化処理を行う上向流式急速濾過装置に好適な繊維濾材を実現することができる。
【００７７】
【実施例】
以下、本発明の実施例、実施例の効果を比較するための比較例、および効果の比較結果について説明する。
【００７８】
実施例１〜４の濾材を表１、比較例１の濾材を表２に示す仕様でそれぞれ製作した。
【００７９】
【表１】

【００８０】
【表２】

【００８１】
表１，表２中、構成比は重量比で表す。また、糸形態で、「モノ」はモノフィラメントを表し、「気泡モノ」は独立気泡モノフィラメント、「気泡シート」は独立気泡シートを表す。
【００８２】
表１に示した実施例１〜４による濾材は次の順序で製作した。すなわち、先ず、比重０．５、繊度９４０ｄｔｅｘの独立気泡ポリプロピレンモノフィラメント２０を経糸および緯糸に用いて、表１に示す仕様の一重平織の織成布を織成し、これにヒートセットを施して実施例１〜２の濾材の基層１１を製作した。なお、この独立気泡ポリプロピレンモノフィラメントの強度についてのサンプル数５での測定平均値は、引張強度２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度２２％であった。
【００８３】
また、実施例３の濾材の基層１１を、厚さ２ｍｍ、比重０．０３３、発泡倍率３０倍のＰＰ製独立気泡シートを１層だけ用いて製作した。また、実施例４の濾材の基層１１を、厚さ３ｍｍ、比重０．０３３、発泡倍率３０倍のＰＰ製独立気泡シートを１層だけ用いて製作した。
【００８４】
次に、繊度２０ｄｔｅｘのＥＳからなる第１ステープル４１、繊度６．７ｄｔｅｘのＰＰからなる第２ステープル４２および繊度１．７ｄｔｅｘのＥＳからなる第３ステープル４３を表１に示した構成比（重量比）で混綿し、先の基層１１を基布としてニードルパンチング法により基層１１の表面および裏面に、表１に示した積層量で順次積層し交絡結合させて不織布層１２を形成し布形化物を得た。
【００８５】
次いで、この布形化物を、両面のステープルの起毛状態を平滑化することなく加熱処理して、表１に示した濾材目付および厚さ寸法の布形化板状体１０を得た。加熱処理に当たっては、芯部２６のＰＰが溶融せずＥＳの鞘部２７をなすＰＥだけが溶融する加熱条件（加熱温度は１４０〜１５０℃に設定）で、ピンテンターを使用して熱風ドライヤーにて加熱処理した。この布形化板状体１０を表１に示した濾材の大きさに裁断して、各実施例１〜４の繊維濾材を製作した。
【００８６】
表２に示した比較例１による濾材は次の順序で製造した。すなわち、先ず、繊度２０ｄｔｅｘのＥＳからなる第１ステープル、繊度６．７ｄｔｅｘのＰＰからなる第２ステープルおよび繊度３．３ｄｔｅｘのＥＳからなる第３ステープルを表２に示した構成比（重量比）で混綿し、ニードルパンチング法により交絡結合させて布形化物を得た。
【００８７】
次いで、この布形化物を、両面のステープルの起毛状態を平滑化することなく加熱処理して、表２に示した濾材目付および厚さ寸法の布形化板状体を得た。加熱処理に当たっては、芯部のＰＰが溶融せずＥＳの鞘部をなすＰＥだけが溶融する加熱条件（加熱温度は１４０〜１５０℃に設定）で、ピンテンターを使用して熱風ドライヤーにて加熱処理した。この布形化板状体を表２に示した濾材の大きさに裁断して比較例１の繊維濾材を製作した。
【００８８】
また、布形化板状体の厚さ測定は、加圧式厚み計（ＣＲ−３０型、大栄科学精器製作所製）を用い、０．５ｋＰａの圧力を１０秒間かけた時の厚さを測定した。
【００８９】
各濾材の比重測定は、簡易比重計（ＢＷ−ＳＧＷ島津製作所製）を用い、濾材試料の空気中での質量値Ｍａと既知密度の液体（メタノール）中での質量値Ｍｌとを測定し、液体の既知密度ρとから、前述の式１により算出した。
【００９０】
各濾材の比重測定結果を、表１および表２に示した。すなわち、実施例１では０．８３、実施例２では０．７４、実施例３では０．６４、実施例４では０．３０であり、比較例１では０．９２であった。実施例１〜４の比重は、いずれも比較例１の比重より小さい。したがって、実施例１〜４の浮力は、いずれも比較例１の浮力より大きいため、長時間の濾過処理が可能であることが推察される。
【００９１】
次に、図５（Ａ）に示す濾過装置を用い、池水を１年間濾過処理し、実施例１〜４および比較例１の濾材の濾過性能比較を行った。図５（Ａ）において、原水５０は供給ポンプ５１によって流入弁Ｖ１および供給パイプ５２を経て濾過槽５３にその底部から供給され、濾過水は集水ノズル５４、処理水弁Ｖ３を経て系外に取り出される。本発明および比較例の濾材５５は濾過槽５３内に充填投入されている。このような濾過運転をして、濾材５５が目詰まりしたときには、流入弁Ｖ１および処理水弁Ｖ３を閉止して切替弁Ｖ２および排水弁Ｖ５を開き、集水ノズル５４から洗浄水（原水）を供給するとともに、撹拌モーター５６で撹拌翼５７を駆動することにより濾材５５を撹拌する。このようにすることによって濾過槽５３内の洗浄汚水は、下部の濾材流出防止用のスクリーン５８、供給パイプ５２、排水弁Ｖ５を経て、系外に排出される。捨水弁Ｖ４は前述の濾過運転時および濾材５５の洗浄運転時には閉止しているもので、濾材洗浄後に濾過運転を再開する際に捨て水を排水するときに開くものである。濾材洗浄は、濾材目詰まりにより濾過圧が上昇したことを圧力スイッチ５９で検出し、撹拌洗浄、捨て水を自動で行い、再び濾過を行うようにしている。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の濾過装置の作動工程のタイムチャートであり、前記圧力スイッチ５９で濾材５５の目詰まりを検知した後、撹拌洗浄と捨て水の排水までの時間が４〜１０分を要することを示している。
【００９２】
上記の濾過性能比較結果を、表３に示す。
【００９３】
【表３】

【００９４】
比較例１の濾材では、濾材比重が１．０３と大きくなり、浮上性を失い濾過層形成が困難で、除濁性能が大幅に低下した。
【００９５】
一方、実施例１〜４の濾材は比重の増加は見られるが１．００以下であり、浮上性を保っていた。また、除濁性能の低下は見られなかった。
【００９６】
【発明の効果】
本発明においては、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して濾過を行う濾過装置、特に上向流式急速濾過装置に好適に用いられる繊維濾材を、主として濾材の形態維持と濾過層形成に必要な濾材比重を確保するための基層と、主として汚水中のＳＳを濾過するための不織布層からなる小片体に裁断して形成すると共に、前記基層を、その内部に独立気泡を有する合成繊維糸条を少なくとも一部に用いてなる布帛または糸条シート、あるいは独立気泡シートで構成して繊維濾材として製作したので、ＳＳ捕捉に従う濾材重量の増加に対しても濾材の受ける浮力変化が少なく、濾過槽内の濾過層形成に必要な浮力が確保できて、濾過装置の運転時間を従前より大幅に増加することが可能となる。
【００９７】
また、前記不織布層を、１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、交絡結合させると共に、各ステープルの融点より低く、かつ、前記基層をなす布帛もしくは糸条シートを構成する糸条あるいは独立気泡シートの融点より低い温度条件で融着結合させてその内部に微小空隙を形成させた不織布としたので、濾材内部に充分な空隙が確保されて濾過性が良好、かつ、長時間使用してもＳＳ捕捉に従う濾過圧力上昇に対する圧縮耐性の低下がなく、濾過圧力の維持が図れ、処理能力も低下せず、極めて優れた濾材性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の濾材の異なる実施形態の断面を表す概念図である。
【図２】（Ａ）は本発明の濾材に用いる独立気泡モノフィラメントの横断面図、
（Ｂ）は本発明の濾材に用いる芯鞘構造複合繊維糸条の一例の横断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の濾材の基層を構成する単層糸条シートの一例の斜視図、
（Ｂ）は本発明の濾材の基層を構成する糸条シートの一例の斜視図である。
【図４】本発明の濾材を構成する不織布層の一部の拡大図である。
【図５】（Ａ）は実施例と比較例との濾過効果確認に用いた濾過装置の概略構成図、
（Ｂ）は（Ａ）の濾過装置のタイムチャートである。
【図６】従来の濾材の単位片を表す斜視図である。
【図７】従来の他の濾材の単位片を表す斜視図である。
【符号の説明】
１０濾材
１１基層
１２不織布層
２０独立気泡モノフィラメント
２１独立気泡
２５芯鞘構造複合繊維糸条
２６芯部
２７鞘部
３０単層糸条シート
３１独立気泡モノフィラメント
３２その他の糸条
３３結合部
３５糸条シート
４１第１ステープル
４２第２ステープル
４３第３ステープル
６０，７０従来の濾材[0001]
[Industrial applications]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber filter material for filtration treatment used for various kinds of water treatment and sewage purification treatment.
[0002]
Specifically, an upflow type rapid filtration system that purifies various types of water, such as industrial water, seawater, and river water, and filters and purifies sewage such as sewage and domestic wastewater by filling a filter tank with multiple fiber filter media. The present invention relates to a fiber filter medium suitable for a filtration device.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, various types of filter media have been proposed and used, such as granular floating filter media composed of synthetic resin materials and filter media using synthetic resin fibers, for use in purifying various types of water, filtering wastewater, and purifying. ing.
[0004]
The granular floating filter medium composed of this synthetic resin material is lightweight and convenient to handle, but has a low porosity, and the pores are clogged by fine particles (hereinafter referred to as SS) in the sewage water, and the filterability decreases and the There was a problem that can not be driven.
[0005]
In order to solve this problem, a filter medium having a fiber sheet in a chip shape has been proposed (for example, refer to Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-33818
[Patent Document 2]
JP-A-8-33819
[Patent Document 3]
JP-A-10-216430
[0007]
The filter medium disclosed in Patent Literature 1 is a mat-like filter having a thickness of 3 to 10 mm in which fluff-like filaments having a thickness of 30 to 200 μm are bonded with a fusion material having a lower melting point than the filaments. And the mat-shaped medium is cut into a square having a side of 5 to 50 mm into a chip shape. The filter medium has a wide processing space and a high processing capability, and can be easily washed and regenerated when clogged.
[0008]
On the other hand, as shown in FIG. 6, a filter medium 60 disclosed in Patent Document 2 has a large filament 61 having a thickness of 100 to 500 μm and a small filament 62 having a thickness of 30 to 100 μm.

Filaments

61 and 62 of large and small fiber diameters coated with a fusing material having a lower melting point are mixed, and these are fused and bonded to each other with a fusing material to have a thickness of 3 to 3 having a fine void inside. A plate-shaped filter medium of 10 mm is formed, and this plate-shaped filter medium is cut into 10 to 50 mm square to obtain a filter medium using synthetic fibers.
[0009]
Therefore, a filter medium layer is formed by the

entangled filaments

61 and 62, and the filter medium layer has remarkable voids as compared with the granular filter medium. In addition, a gap formed by the thin filaments 62 is secured against the rise of the wire, so that a long-time operation is possible. In addition, since the unit filter medium has uniform pores, it is easy to wash and regenerate, and since the size of the unit filter medium piece is much larger than that of a granular floating filter medium or anthracite, there is no possibility of washing and regenerating. Is easy.
[0010]
Further, as shown in FIG. 7, a filter medium 70 disclosed in Patent Document 3 is a heat-fusible composite fiber whose material is a polypropylene core and a polyethylene sheath, and has a fineness of 20 to 72 dtex (18 to 65 denier). , A second filament 72 made of polypropylene fiber and having a fineness of 3.3 to 11 dtex (3 to 10 denier), and a heat sealable material made of polypropylene for the core and polyethylene for the sheath. A web mixed with a third filament 73 having a conjugate fiber of a fineness of 1.7 to 6.7 dtex (1.5 to 6 denier) is formed into a cloth by needle punching, and the raised state of the web on both sides is smoothed. Without heating, the weight of the web is 200-800 g / m ² A plate-shaped body having a thickness of 2 to 8 mm was manufactured, and the plate-shaped body was cut into a 3 to 50 mm square to obtain a filter material for sewage treatment. Thereby, compared with the filter medium disclosed in Patent Document 2, for example, the compression resistance of the filter medium during use for a long time does not decrease, the filtration pressure can be maintained, and the processing capacity does not decrease. Can be avoided.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art filter media disclosed in Patent Literatures 1 to 3, for example, a significantly higher porosity (about 90%) is secured as compared with, for example, a granular floating filter media made of a synthetic resin material, and The compression resistance against the increase in filtration pressure according to SS capture is maintained and realized.
[0012]
However, in the filter medium disclosed in the above-mentioned conventional technique, the specific gravity of the filter medium depends on the specific gravity of a fiber material constituting the filter medium. For example, even when polypropylene and / or polyethylene is used, the specific gravity of the filter medium is set to 0.1. Since it cannot be smaller than 91, the buoyancy received by the filter medium greatly decreases when the weight of the filter medium increases due to the capture of the SS during long-time use, and the filter medium receives the filter medium according to the amount of SS captured by each filter medium. There is a problem that the buoyancy varies, so that a filtration layer cannot be formed in the filtration tank, and the filtration treatment becomes impossible.
[0013]
In addition, since the properties and specific gravity of the SS in the sewage vary depending on the use in which the filtration device is used, there is a problem that the decrease in buoyancy of the filter medium due to the capture of the SS is affected by the properties and the specific gravity of the SS.
[0014]
Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a filter device that is used by filling a plurality of fiber filter media in a filter tank, particularly a fiber filter media suitable for use in an upflow type rapid filter device, and has a sufficient inside of the filter media. Is a fiber filter medium that has a good gap and secures good filterability, and does not decrease in compression resistance against a rise in filtration pressure according to SS trapping. In addition, the present invention provides a fiber filter medium in which the decrease in buoyancy is hardly influenced by the properties and specific gravity of SS, and the buoyancy required for forming a filtration layer in a filtration tank can be secured, and the filtration device can be operated for a longer time than before. As an issue.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The fiber filter material for the filtration treatment of the present invention is a filter device that is used by filling a plurality of fiber filter materials in a filter tank, particularly a filter material suitable for use in an upflow rapid filtration device, and a nonwoven fabric layer made of staples. And a base layer formed of a foam having closed cells therein.
[0016]
Further, the non-woven fabric layer is made of one or two or more staples having different finenesses and / or materials including a heat-fusible composite fiber staple comprising a high melting point component and a low melting point component. (Claim 2).
[0017]
Further, the base layer is made of a fabric woven using closed-cell monofilaments for at least a part of a warp and / or a weft (claim 3).
[0018]
Further, the base layer is a yarn sheet formed by laminating and bonding one or more single-layer yarn sheets formed by flatly aligning a plurality of monofilaments containing at least a part of closed-cell monofilaments. It is a feature (claim 4).
[0019]
Further, the closed-cell monofilament constituting the base layer is a polypropylene monofilament having a specific gravity of 0.23 to 0.7 and a fineness of 200 dtex to 10,000 dtex (claim 5).
[0020]
Furthermore, the base layer is a closed cell sheet (claim 6).
[0021]
Further, the fiber filter medium has a cloth-shaped plate-like body having a thickness of 2 mm to 15 mm and an apparent volume of 18 mm. ³ ~ 37,500mm ³ And the specific gravity of the filter medium is in the range of 0.1 to 0.9 (claim 7).
[0022]
In the present invention, “the specific gravity of the filter medium, the cloth-shaped plate-like body, the base layer, the non-woven fabric layer and the thread or the thread sheet or the synthetic resin sheet constituting the base layer or the non-woven fabric layer” is measured in the air of the measurement sample. And the value calculated from the following formula using the measured value of the mass value Ml in the liquid when immersed in the liquid having the mass value Ma and the known density, and the known density ρ of the liquid.
[0023]
(Equation 1)

[0024]
In the present invention, the “apparent volume” refers to a value including voids and air bubbles calculated from the external dimensions of a small piece.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
In the practice of the present invention, a filtration device that is used by filling a plurality of fiber filter media in a filtration tank, particularly as a filter media suitable for use in an upflow rapid filtration device, a non-woven fabric layer made of staples, and closed cells therein. For example, in order to form a small piece formed by combining a base layer made of a foam having a fabric, a cloth-shaped plate is formed, and the cloth-shaped plate is cut into a suitable shape and size to be manufactured. It is possible to do.
[0027]
The cloth-shaped plate-like body is mainly for maintaining the shape of the filter medium and at least one of the base layers for securing a specific gravity of the filter medium necessary for forming a filter layer in the filter tank, and mainly for filtering SS in wastewater. It comprises at least one nonwoven fabric layer.
[0028]
As shown in FIG. 1 (A), the cloth-formed plate-shaped body 10 is basically configured such that one non-woven fabric layer 12 is bonded to one or both sides of a single base layer 11, but is not limited thereto. 1B, the base layer 11 and the non-woven fabric layer 12 are alternately bonded to each other by two or more layers, or as shown in FIG. It is good also as composition covered with. When the non-woven fabric layer 12 is disposed on both sides or around the base layer 11, the non-woven fabric layer 12 has a larger exposed ratio and is suitable as a floating filter medium.
[0029]
As a bonding method, in addition to bonding with an adhesive, a fusion bonding material having a low melting point, a thin mesh fabric, a nonwoven fabric sheet, or the like interposed between the base layer 11 and the nonwoven fabric layer 12 may be used for fusion bonding.
[0030]
Also, if the mixed staples are directly laminated on the base layer 11 and the nonwoven fabric layer 12 is formed by the needle punching method and simultaneously entangled with the base layer 11, the process of bonding the base layer 11 and the nonwoven fabric layer 12 is performed. In addition, the staples constituting the nonwoven fabric layer 12 are directly entangled and bonded to the fabric structure of the base layer 11, and the nonwoven fabric layer 12 and the base layer 11 can be firmly bonded.
[0031]
In practicing the present invention, it is important to have closed cells in at least a part of the thread or the synthetic resin sheet constituting the base layer 11. Since the air bubbles are not communicated with each other and exist independently in the yarn or sheet, even if the non-woven fabric layer 12 captures SS in the filtration process and the weight of the filter medium increases, the air bubbles are not blocked. Thus, the buoyancy required for the filter medium can be maintained. The closed cells are preferably as fine as possible so that the closed cells are dispersed inside the yarn or sheet and the strength or elasticity of the yarn or sheet is not impaired. Furthermore, by forming fine closed cells, for example, when the nonwoven fabric layer 12 is formed by using a needle punching method, communication and destruction of bubbles due to needling can be prevented.
[0032]
Further, also in the nonwoven fabric layer 12, as staples constituting the nonwoven fabric, in addition to known synthetic fiber staples such as polyolefin fiber, polyester fiber and polyamide fiber, natural fiber staples such as cotton, hemp and wool, and inorganic fiber staples such as carbon. It is possible to select One or more staples selected from the group of fiber materials or fineness and / or staples of different materials are used, and fineness and basis weight are set to appropriate values to have fine voids necessary for filtration in the inside. The nonwoven fabric layer 12 is used.
[0033]
Further, at least a part of the staple may be a synthetic fiber staple having closed cells therein. In particular, polypropylene (hereinafter referred to as PP) and low-density or high-density polyethylene (hereinafter referred to as PE) have a specific gravity of 1.0 or less, have good chemical resistance, and are not easily affected by the pH of wastewater. Ideal for.
[0034]
When the nonwoven fabric layer 12 is formed from a staple having one type of fineness, the fineness of the staple is preferably in the range of 20 dtex to 72 dtex from the viewpoint of the filtering performance and compression resistance of the filter medium.
[0035]
In addition, in addition to the first staple having a fineness of 20 dtex to 72 dtex and the second staple having a fineness of 3.3 dtex to 11 dtex, the nonwoven fabric layer 12 is used in combination with the first staple having a fineness of 20 dtex to 72 dtex. With staples, compression resistance can be secured for a long time, the shape of the filter medium can be maintained against the increase in filtration pressure, and fine and uniform voids can be formed inside the nonwoven fabric layer by adding fine staples, It is preferable because it becomes a denser filter medium and can improve the filtration performance. In this case, the cotton mixing ratio (weight ratio) is preferably, for example, in the range of 70% to 20% of the second staple with respect to 30% to 80% of the first staple.
[0036]
Furthermore, as shown in FIG. 4, the nonwoven fabric layer 12 has a fineness in addition to the first staple 41 having a fineness of 20 dtex to 72 dtex and the second staple 42 having a fineness of 3.3 dtex to 11 dtex. If the third staples 43 having a finer size of 1.7 dtex to 6.7 dtex are mixed and entangled and used, finer and more uniform voids can be formed inside the nonwoven fabric layer 12 to provide a more dense filter medium. Is preferred because
[0037]
In this case, the mixing ratio (weight ratio) is, for example, in the range of 50% to 80% for the first staple 41, 40% to 10% for the second staple 42, and 40% to 10% for the third staple 43. Is preferred.
[0038]
Since the base layer 11 for maintaining the shape of the filter medium is provided inside the fiber filter medium of the present invention, the compression resistance to filtration pressure and the shape are higher than those of the conventional filter medium disclosed in Patent Documents 1 to 3. It is possible to realize a fiber filter medium excellent in holding.
[0039]
In the present invention, the nonwoven fabric layer 12 is mixed with one or more types of staples including heat-fusible conjugate staples composed of a high melting point component and a low melting point component, or two or more types of staples having different finenesses and / or materials, and needle punching. After being entangled by the method, a heat treatment is performed to bond the base layer 11 and the different staples to each other by fusion bonding.
[0040]
Further, the mixed staples may be directly laminated on the base layer 11 and entangled by the needle punching method. At the same time, the heat treatment may be performed after the staples are entangled with the base layer 11.
[0041]
In the heat-fusible composite fiber staple comprising the high melting point component and the low melting point component, in addition to the core-sheath structure composite fiber staple having a core and a sheath, the high melting point component and the low melting point component are arranged in parallel in the yarn cross section. , Multifilament, radial, star-shaped or fan-shaped composite fiber staples.
[0042]
For example, at least one of the staples constituting the nonwoven fabric layer 12 is made of a heat-fusible composite fiber staple (hereinafter referred to as a staple having a core of PP and a sheath of PP or PE having a melting point lower than that of the core PP). , ES). In the case of fusion using ES, the fusion is performed under a temperature condition lower than the melting points of the core PP and the base layer 11 and higher than the melting points of the sheath PP or PE. In the case of using this ES, it is not necessary to add a fusing material, and the sheath portions of the ES that are entangled and bonded by needle punching after laminating the mixed staples directly on the base layer 11 are fusion bonded. It is preferable because the bonding between the nonwoven fabric layer 12 and the base layer 11 is further strengthened, which is effective in improving the compression resistance of the filter medium, and can form minute voids in the nonwoven fabric layer 12 reliably and uniformly. is there.
[0043]
When the ES is used, it is preferable to use the first staple having a large fineness as the ES in terms of securing the compression resistance for a long period and maintaining the shape of the filter medium. When a non-woven fabric layer made of staples of two or more finenesses is formed, in addition to the first staple, at least one of the fine staples is set to ES, The formation of the minute voids can be more reliably and uniformly performed, which is more preferable. Further, it is preferable because generation of cut debris at the time of cutting in the production of the filter medium and dropping of the fibers at the time of use of the filter medium can be prevented. If the first, second, and

third staples

41, 42, and 43 are all ES, the above effect can be obtained even more.
[0044]
When the base layer 11 is formed of a woven fabric, a woven fabric woven using a monofilament having closed cells therein (referred to as a closed cell monofilament in the present invention) for at least a part of a warp and / or a weft yarn. Is used. The weave structure is not particularly limited, but from the viewpoint of the thickness of the base layer 11 and productivity, a single weave plain weave, 2/1 or 2/2 twill weave is suitable, but weft double and / or warp double or more It is also possible to make multiple weaves.
[0045]
FIG. 2A shows a cross-sectional view of an example of the closed-cell monofilament 20. This closed cell monofilament 20 has a large number of closed cells 21. The closed cells 21 may be of a fixed size, or may be of any size as shown in the figure.
[0046]
When the base layer 11 is formed of a fabric using at least a part of the monofilament 20 having the closed cells 21 therein, a fabric formed of a woven fabric or a weft knit or a warp knitted fabric is used as the fabric. Alternatively, a yarn sheet formed by laminating and bonding one or more single-layer yarn sheets obtained by flatly aligning a plurality of monofilaments including at least a part of the monofilament 30 having the closed cells 21 therein is used. .
[0047]
As shown in FIG. 3A, the base layer 11 is a single-layer yarn sheet 30 in which monofilaments 31 having closed cells are arranged in one direction, instead of the woven cloth, or FIG. As shown in B), a yarn sheet 35 in which a plurality of single-layer yarn sheets 30 in which monofilaments 31 having closed cells and monofilaments 32 having no closed cells are alternately arranged can be used.
[0048]
In addition, the base layer 11 is replaced with the single-layer yarn sheet 30 shown in FIG. 3A or the yarn sheet 35 shown in FIG. It is possible to use a single-layer yarn sheet 30 in which monofilaments are arranged in a plane, or a yarn sheet 35 formed by laminating and bonding one or more such single-layer yarn sheets.
[0049]
The fineness and the yarn density of the

monofilaments

31 and 32 to be aligned to form the single-layer yarn sheet 30 and the number of layers of the single-layer yarn sheet 30 to be laminated to form the yarn sheet 35 are within the above range. The thickness is appropriately selected and determined so as to achieve the specific gravity and the thickness of the filter medium. When a plurality of single-layer yarn sheets are laminated and combined to form a yarn sheet, the yarns of the respective layers that intersect each other between the layers are crossed at an angle of 30 ° to 90 ° and joined. However, it is desirable from the viewpoint of maintaining the shape of the base layer and improving the strength. For example, in the case of a two-layer stack, as shown in FIG.
[0050]
The closed-cell monofilament 20 used for the woven fabric can be applied to the closed-cell monofilament 31 constituting at least a part of the single-layer yarn sheet 30. The other yarns 32 constituting the single-layer yarn sheet 30 and the yarn sheet 35 may have a strength equal to or higher than that of the closed-cell monofilament 31 and a specific gravity of 1.0 or less. However, in the same layer of the single-layer yarn sheet 30, it is preferable to use a yarn having the same fineness as the closed-cell monofilament 31. In each layer to be laminated, yarns having different materials, fineness, shape, and content ratio of closed cells may be used. The composition ratio of the closed-cell monofilament 31 and the other yarns 32 constituting the single-layer yarn sheet 30 is appropriately selected and determined according to the specific gravity of the filter medium.
[0051]
In order to form the single-layer yarn sheet 30, a plurality of monofilaments are aligned in a planar shape to form a sheet shape, and then the adjacent monofilaments are bonded or fused together with an adhesive or a fusing material. Join. Further, the yarn sheet may be formed by laminating a plurality of single-layer yarn sheets 30 or by aligning a plurality of monofilaments into a plurality of planes at an appropriate intersection angle. After that, the respective layers are bonded or fused by using an adhesive or a fusion bonding material. In this case, when joining the adjacent monofilaments, it is not always necessary that the entire lengths of the yarns are joined. In particular, when a yarn sheet is formed from a plurality of single-layer yarn sheets, each layer is The portions where the monofilaments intersect with each other may be mainly bonded or fused to form the joint portion 33.
[0052]
As the adhesive, a general thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, or the like can be used. Further, a material having a curing temperature of the thermosetting adhesive and a fusion temperature of the fusion material lower than the melting point of the monofilament constituting the yarn sheet is selected and used. Adhesives or fusible materials are liquid, paste, powder, fiber staple, etc., after a plurality of monofilaments are aligned to form a sheet, or a multi-layer single-layer yarn sheet is laminated After that, it may be added by dipping, coating, loading or spraying.
[0053]
The heating method is a conventional method such as a hot air dryer or a far infrared heater. For the fusion material, a material whose melting point temperature is lower than the melting point of the monofilament constituting the yarn sheet may be selected and used.For example, when the monofilament constituting the yarn sheet is made of a PP material, A fusing material made of a PP material or a PE material having a lower melting point can be used.
[0054]
As shown in the core-sheath composite yarn 25 shown in FIG. 2B instead of the closed-cell monofilament 20 shown in FIG. 2A constituting the yarn sheet, the material constituting the sheath portion 27 has a melting point. Using a core-sheath composite fiber yarn 25 whose core portion 26 is made of closed-cell monofilament and lower than the melting point of the material forming the core portion 26, the sheath portion 27 is formed lower than the melting point of the material forming the core portion 26. Heat treatment at a temperature higher than the melting point of the material to be formed is preferable because the sheath portions of the adjacent monofilaments can be uniformly fusion-bonded without separately adding a fusion material. For example, a closed cell monofilament made of a PP material is used for the core portion 26, and a PP material or a PE material whose melting point is lower than the melting point of the PP material of the core portion can be used for the sheath portion 27.
[0055]
In the present invention, the monofilament for constituting the base layer 11 of the fiber filter medium includes not only the closed-cell monofilament 20 but also the core-sheath composite fiber yarn 25 whose core portion 26 is formed of a closed-cell monofilament.
[0056]
Furthermore, in order to combine a plurality of monofilaments arranged in a plane and form a single-layer yarn sheet 30, a so-called leno-woven structure may be used in which monofilaments arranged using a twine are joined.
[0057]
It is preferable to use a closed-cell monofilament 20 having a specific gravity of 0.23 to 0.7 and a fineness of 200 to 1,000 dtex for at least a part of the warp and / or weft constituting the woven fabric. The other yarns constituting the woven fabric have a strength equal to or higher than that of the closed-cell monofilament 20, and may be any yarn made of a fiber material having a small specific gravity. It is desirable to use a monofilament having the same fineness as the closed-cell monofilament 20. In addition, yarns having different materials, fineness, shapes, and closed cell contents may be used for the warp and the weft. The composition ratio of the closed-cell monofilament 20 and other yarns constituting the woven fabric is appropriately selected and determined according to the filter medium specific gravity of the filter medium.
[0058]
When the specific gravity of the closed-cell monofilament 20 is less than 0.23, the ratio of the cells is large and the strength of the woven fabric tends to be insufficient, so that the production efficiency is reduced. When the specific gravity exceeds 0.7, it is disadvantageous in obtaining sufficient buoyancy. The strength and elongation characteristics of the yarn required at the time of producing the woven fabric include a tensile strength of 2.0 cN / dtex or more, a tensile elongation of 15% or more, preferably a tensile strength of 2.50 cN / dtex or more, and a tensile elongation of 20. % Range is required. The upper limits are not particularly limited and may be in a range that can be manufactured for general industrial material use. The upper limits are a tensile strength of 5.3 cN / dtex and a tensile elongation of 40%.
[0059]
The woven base layer 11 is desirably heat-set by a conventional method such as a hot-air drier at a temperature condition suitable for the yarn material in order to stabilize the form and dimensions.
[0060]
Further, the shape of the closed cells 21 contained in the closed cell monofilament 20 can ensure the strength of the yarn required at the time of manufacturing the woven fabric, and the shape of the filter medium against the filtering pressure during the filtering operation. There is no particular limitation, as long as it can hold the air bubbles, but it is preferable that the air bubbles are as fine as possible, and that the air bubbles are dispersed inside the yarn. The size of the bubble is desirably in the range of 0.01 mm to 0.5 mm in diameter, preferably 0.01 mm to 0.1 mm in terms of the diameter of a circle having the same area in the cross section of the yarn.
[0061]
The closed-cell monofilament 20 having such closed cells 21 is, for example, a secondary material composed of a chemical foaming agent such as azodicarbonamide or a physical foaming agent, or a secondary material composed of a chemical foaming agent and a cross-linking agent on a PP chip or a PE chip. The raw materials are mixed and melt-spun under foaming conditions to form closed cells, then stretched and produced, and an amorphous polymer compatible with crystalline polyolefin such as PE is added and spun to produce Conventionally known are those produced by simultaneously adding a low-molecular-weight polyethylene containing PE and a chemical foaming agent and a lubricating substance and spinning. For example, Japanese Patent Publication No. 47-18819 and Japanese Patent Publication No. No. 49-21261 and the like.
[0062]
When the base layer 11 is formed of a closed-cell sheet, the base layer 11 may be made of at least one synthetic resin or a synthetic resin mixture included in a group consisting of polystyrene resin, polyolefin resin, polyvinyl chloride, polyester resin, and polyamide resin. And a synthetic resin foam having closed cells inside. In particular, a synthetic resin foam made of a resin having a specific gravity of 1.0 or less, having chemical resistance and hardly affected by pH, for example, a synthetic resin foam made of PP and / or PE is preferable.
[0063]
In order to set the filter medium specific gravity of the fiber filter medium to 0.1 to 0.9 and the thickness of the cloth-shaped plate-shaped body to 2 mm to 15 mm, the specific gravity is 0.01 to 0.2 and the thickness is 0. It is preferable to use a synthetic resin foam having closed cells within a range of 0.5 mm to 4 mm.
[0064]
In particular, a polyolefin-based resin foam made of PP and / or PE having closed cells within the same specific gravity range and a thickness in the range of 1 mm to 4 mm is preferable. Further, the synthetic resin foam may be cut to the thickness and used. Regarding the specific gravity range of the closed cell sheet, when the specific gravity is less than 0.01, there is a concern about compression resistance against filtration pressure due to a large proportion of bubbles, and when the specific gravity exceeds 0.2, a needle is used. When the nonwoven fabric layer 12 is formed by the punching method, the punching resistance is excessively large, which is not suitable. Regarding the thickness range, when the thickness is less than 0.5 mm, there is concern about the compression resistance to the filtration pressure, and when the thickness exceeds 4 mm, the thickness of the nonwoven fabric layer 12 required for filtration is It is not suitable because it is difficult to secure the punching resistance and the punching resistance becomes excessive. The base layer 11 may be formed of a single-layer closed cell sheet, or may be formed by laminating a plurality of closed-cell sheets as needed.
[0065]
Further, the shape of the closed cells contained in the closed cell sheet is not particularly limited, but it is preferable that the closed cells are as fine as possible, and it is necessary that they are dispersed inside the sheet. The size of the closed cells is desirably such that the average cell diameter in the sheet thickness direction is at least 0.1 mm to 0.6 mm, preferably 0.1 mm to 0.3 mm. When a non-woven fabric layer 12 is formed by a needle punching method using a closed cell sheet having fine bubbles for the base layer 11, appropriate water permeability is also provided in the thickness direction of the base layer 11 by performing punching. It is possible to obtain a filter medium which can ensure the water permeability of the base layer 11 in the thickness direction.
[0066]
Such closed cell sheets include, for example, polystyrene foam, soft urethane foam, soft PVC foam, PE foam, PP foam, electron beam cross-linked polyolefin foam, thermoplastic polyester resin foam, etc. It is used for industrial materials such as heat insulating materials, joint materials and pipe covers, and for daily life products, and is generally available.
[0067]
In order to obtain a particularly suitable filter medium in the practice of the present invention, the filter medium specific gravity of the fiber filter medium is in the range of 0.1 to 0.9. When the specific gravity of the filter medium is less than 0.1, it is difficult to sufficiently agitate the filter medium at the time of washing the filter medium, and the washing of the filter medium tends to be insufficient. On the other hand, if the specific gravity of the filter medium exceeds 0.9, it becomes difficult to obtain sufficient buoyancy when the weight of the filter medium increases due to the SS capture, which is disadvantageous.
[0068]
In practicing the present invention, the fiber filter medium is formed so that the thickness of the cloth-shaped plate is in the range of 2 mm to 15 mm, and the apparent volume is 18 mm. ³ ~ 37,500mm ³ It is preferable that the filter material is cut into small pieces in the range described above and that the filter medium has a specific gravity of 0.1 to 0.9. In addition, the dimensions of the fiber filter medium are appropriately set so as to be adapted to the treatment conditions of the target wastewater, for example, the SS removal rate, the filtration speed, and the like. For example, it is preferable to use a rectangular plate-shaped piece having a side of 3 mm to 50 mm. If the size is less than 2 mm in thickness and 3 mm on a side, the SS removal rate is improved, but the filtration speed is reduced and the durability of the filter medium is reduced. On the other hand, if the thickness exceeds 8 mm and the side length exceeds 50 mm, the filtration rate is increased, but it is difficult to obtain a required SS removal rate.
[0069]
In order to set the specific gravity of the filter medium in the range of 0.1 to 0.9, the base layer 11 is a base layer made of a foam having closed cells therein. The foam having closed cells therein refers to a fabric or yarn sheet using at least a part of a synthetic fiber yarn having closed cells inside, or a synthetic resin sheet having closed cells inside (in the present invention, Closed cell sheet). In order to constitute a fabric or a yarn sheet using at least a part of the synthetic fiber yarn having the closed cells therein, a fiber made of a material selected from a group of fiber materials having a small specific gravity consisting of PP, PE and polyurethane A yarn and / or a composite fiber yarn is used.
[0070]
An example of a preferred embodiment for forming a cloth-shaped plate for manufacturing the fiber filter of the present invention will be described, particularly for forming a dense filter. The non-woven fabric layer 12 constituting the cloth-shaped plate-shaped body 10 is made of a material selected from the group of fiber materials having a low specific gravity, and has a first staple 41 having a fineness of 20 dtex to 72 dtex and a fineness of 3.3 dtex to 11 dtex. One kind selected from the group consisting of a certain second staple 42 and a third staple 43 having a fineness of 1.7 dtex to 6.7 dtex or two or more types of staples different in fineness and / or material are mixed and entangled and bonded. Once formed, the total stacking amount of staples is 200 g / m ² ~ 1,000g / m ² And a nonwoven fabric layer in the range described above.
[0071]
The staples are entangled with each other by a needle punching method or a spunlace method, and are lower than the melting point of the staples, and lower than the melting point of the yarn or the synthetic fiber sheet constituting the fabric or the yarn sheet forming the base layer 11. The non-woven fabric layer 12 is fused and bonded by a fusing material having a melting point to form fine voids therein.
[0072]
To entangle staples having a fineness range suitable for the fiber filter medium of the present invention, a needle punching method is suitable. In forming the nonwoven fabric layer 12 by the above method, the staples may be mixed to form the nonwoven fabric layer 12, but a spunbonded nonwoven fabric or a thin mesh fabric may be used in combination as a staple support. It is.
[0073]
After the mixed staples are entangled and bonded, the melting point of the staples is lower than the melting point of the yarn or the synthetic resin sheet constituting the fabric or the yarn sheet forming the base layer 11, and higher than the melting point of the fusing material. The staples are fusion bonded by heat treatment under temperature conditions. The heat treatment can be performed, for example, using a pin tenter and using a hot air dryer. However, it goes without saying that various methods of heat treatment can be used, such as a method using a heat roller or a far-infrared furnace.
[0074]
Prior to the heat treatment, the fusion material is mixed with powder or staple or the like at the time of mixing the staples, or immersed or mixed with liquid or paste after mixing the staples. Apply and add. As in the case of the thread sheet, for example, when the staple is made of a PP material, a fusion material made of a PP material or a PE material having a lower melting point can be used as the fusion material.
[0075]
In the present invention, the specific gravity of the base layer 11 with respect to the nonwoven fabric layer 12 formed by mixing one or more types of staples selected from the group of the fiber materials or two or more types of staples having different finenesses and / or materials and by entanglement bonding are combined. Woven fabric or thread sheet using at least a part of closed-cell monofilament 20 having a range of 0.23 to 0.7 and fineness of 200 to 1,000 dtex, or a specific gravity of 0.01 to 0.2 and a thickness of 0.1 to 0.2. By forming with a closed cell sheet in the range of 5 mm to 4 mm, a more suitable fiber filter medium can be obtained.
[0076]
That is, since the specific gravity of the base layer 11 can be made very small as compared with the specific gravity of the nonwoven fabric layer 12, the volume ratio of the base layer 11 in the filter medium is reduced, and the volume ratio of the nonwoven fabric layer 12 required for the filtration operation can be sufficiently ensured. In addition, the specific gravity of the filter medium can be set arbitrarily within the above range by slightly increasing or decreasing the volume ratio of the base layer 11. Therefore, the decrease in the buoyancy of the filter medium due to the capture of the SS is hardly affected by the properties and specific gravity of the SS, and the buoyancy required for forming the filtration layer in the filtration tank can be secured. It is a possible fiber filter. In addition, the filtration tank is filled with a plurality of fiber filter media to purify various types of water such as industrial water, seawater, and river water, and to filter and purify sewage such as sewage and domestic wastewater, and to perform upflow rapid filtration. A fiber filter medium suitable for the device can be realized.
[0077]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention, comparative examples for comparing the effects of the examples, and results of comparing the effects will be described.
[0078]
The filter media of Examples 1 to 4 were manufactured according to the specifications shown in Table 1 and the filter media of Comparative Example 1 were manufactured according to the specifications shown in Table 2.
[0079]
[Table 1]

[0080]
[Table 2]

[0081]
In Tables 1 and 2, the composition ratio is represented by weight ratio. In the thread form, “mono” represents a monofilament, “cell mono” represents a closed cell monofilament, and “cell sheet” represents a closed cell sheet.
[0082]
The filter media according to Examples 1 to 4 shown in Table 1 were manufactured in the following order. That is, first, using a closed-cell polypropylene monofilament 20 having a specific gravity of 0.5 and a fineness of 940 dtex as a warp and a weft, a single plain woven fabric having the specifications shown in Table 1 was woven, and heat-set to this. The base layers 11 of the filter media of No. 2 to No. 2 were produced. The average value of the strength of the closed-cell polypropylene monofilament measured with five samples was 2.9 cN / dtex in tensile strength and 22% in tensile elongation.
[0083]
The base layer 11 of the filter medium of Example 3 was manufactured using only one layer of a PP closed cell sheet having a thickness of 2 mm, a specific gravity of 0.033, and an expansion ratio of 30. In addition, the base layer 11 of the filter medium of Example 4 was manufactured using only one layer of a PP closed cell sheet having a thickness of 3 mm, a specific gravity of 0.033, and an expansion ratio of 30.
[0084]
Next, the composition ratio (weight ratio) of the first staple 41 made of ES having a fineness of 20 dtex, the second staple 42 made of PP having a fineness of 6.7 dtex, and the third staple 43 made of ES having a fineness of 1.7 dtex are shown in Table 1. ), And the above-mentioned base layer 11 is used as a base cloth to form a non-woven fabric layer 12 by laminating the front and back surfaces of the base layer 11 sequentially by needle punching with a stacking amount shown in Table 1 to form a non-woven fabric layer 12. Obtained.
[0085]
Next, this cloth material was subjected to a heat treatment without smoothing the raised state of the staples on both sides, to obtain a cloth material plate-shaped body 10 having the filter material basis weight and thickness shown in Table 1. In the heat treatment, under the heating condition (the heating temperature is set to 140 to 150 ° C.) under which the PP of the core portion 26 does not melt and only the PE which forms the sheath portion 27 of the ES melts, a hot air drier using a pin tenter is used. Heat treated. This cloth-shaped plate 10 was cut into the sizes of the filter media shown in Table 1 to produce fiber filter media of Examples 1 to 4.
[0086]
The filter media according to Comparative Example 1 shown in Table 2 were manufactured in the following order. That is, first, the first staple composed of ES having a fineness of 20 dtex, the second staple composed of PP having a fineness of 6.7 dtex, and the third staple composed of ES having a fineness of 3.3 dtex are shown in the composition ratio (weight ratio) shown in Table 2. It was mixed and entangled by needle punching to obtain a cloth.
[0087]
Next, this cloth material was subjected to a heat treatment without smoothing the raised state of the staples on both sides to obtain a cloth plate material having a filter material basis weight and a thickness dimension shown in Table 2. In the heat treatment, heat treatment is performed by a hot air drier using a pin tenter under a heating condition (heating temperature is set at 140 to 150 ° C.) in which only the PE that forms the sheath of the ES is melted without melting the PP of the core. did. This cloth-shaped plate was cut into the size of the filter medium shown in Table 2 to produce a fiber filter medium of Comparative Example 1.
[0088]
The thickness of the cloth-shaped plate was measured by applying a pressure of 0.5 kPa for 10 seconds using a pressure-type thickness gauge (CR-30, manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho). did.
[0089]
The specific gravity of each filter medium was measured using a simple hydrometer (manufactured by Shimadzu BW-SGW), and the mass value Ma of the filter medium sample in air and the mass value Ml of a known density liquid (methanol) were measured. From the known density ρ of the liquid, it was calculated by the above-described equation 1.
[0090]
Tables 1 and 2 show the results of measuring the specific gravity of each filter medium. That is, it was 0.83 in Example 1, 0.74 in Example 2, 0.64 in Example 3, 0.30 in Example 4, and 0.92 in Comparative Example 1. The specific gravities of Examples 1 to 4 are all smaller than that of Comparative Example 1. Therefore, since the buoyancy of each of Examples 1 to 4 is larger than that of Comparative Example 1, it is inferred that a long-time filtration process can be performed.
[0091]
Next, using the filtration device shown in FIG. 5 (A), the pond water was subjected to a filtration treatment for one year, and the filtration performances of the filter media of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were compared. In FIG. 5 (A), raw water 50 is supplied from the bottom to a filtration tank 53 via an inflow valve V1 and a supply pipe 52 by a supply pump 51, and filtered water is passed through a water collecting nozzle 54 and a treated water valve V3 to the outside of the system. Taken out. The filter medium 55 of the present invention and the comparative example are charged and charged in the filtration tank 53. When the filter medium 55 is clogged by such a filtering operation, the inflow valve V1 and the treated water valve V3 are closed, the switching valve V2 and the drain valve V5 are opened, and the washing water (raw water) is discharged from the water collecting nozzle 54. The filter medium 55 is stirred by driving the stirring blade 57 by the stirring motor 56 while supplying the filter medium 55. By doing so, the washing wastewater in the filtration tank 53 is discharged to the outside of the system via the lower filter medium outflow prevention screen 58, the supply pipe 52, and the drain valve V5. The drain valve V4 is closed at the time of the above-mentioned filtering operation and at the time of the washing operation of the filter medium 55, and is opened at the time of draining waste water when the filtering operation is restarted after the washing of the filter medium. In the filter medium washing, an increase in the filtration pressure due to clogging of the filter medium is detected by the pressure switch 59, and agitation washing, waste water are automatically performed, and filtration is performed again. FIG. 5 (B) is a time chart of the operation process of the filtration device of FIG. 5 (A). After detecting the clogging of the filter medium 55 by the pressure switch 59, the time from the washing by stirring to the drainage of the waste water is 4 hours. 10 to 10 minutes.
[0092]
Table 3 shows the results of comparison of the filtration performance.
[0093]
[Table 3]

[0094]
In the filter medium of Comparative Example 1, the specific gravity of the filter medium was as large as 1.03, the levitation property was lost, the formation of a filtration layer was difficult, and the turbidity performance was significantly reduced.
[0095]
On the other hand, the filter media of Examples 1 to 4 showed an increase in specific gravity, but were 1.00 or less, and maintained the floating property. Also, no decrease in turbidity was observed.
[0096]
【The invention's effect】
In the present invention, a filtration device that fills a filtration tank with a plurality of fiber filtration media and performs filtration, particularly a fiber filtration media suitably used for an upflow rapid filtration device, is mainly used for maintaining the shape of the filtration media and forming a filtration layer. A synthetic fiber yarn formed by cutting into small pieces consisting of a base layer for securing a necessary filter medium specific gravity and a nonwoven fabric layer for mainly filtering SS in wastewater, and the base layer having closed cells therein. Since the fiber filter medium is manufactured by using a fabric or a thread sheet using at least a part of the strip or a closed-cell sheet, and the filter medium receives a small change in buoyancy even when the weight of the filter medium increases due to the capture of the SS, the filtering is performed. The buoyancy required for the formation of the filtration layer in the tank can be secured, and the operation time of the filtration device can be greatly increased from before.
[0097]
Further, the nonwoven fabric layer is formed by mixing one type or two or more types of staples having different finenesses and / or materials, and entangled with each other, and a fabric or a thread sheet which is lower than the melting point of each staple and forms the base layer. Since the nonwoven fabric is formed by fusing and bonding under a temperature condition lower than the melting point of the constituting yarn or closed cell sheet to form minute voids therein, sufficient voids are secured inside the filter medium, and filterability is good, and Even if the filter is used for a long time, the compression resistance to the increase in the filtration pressure according to the SS trap does not decrease, the filtration pressure can be maintained, and the processing capacity does not decrease, and extremely excellent filter medium performance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A, 1B, and 1C are conceptual views showing cross sections of different embodiments of a filter medium of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of a closed-cell monofilament used for a filter medium of the present invention,
(B) is a cross-sectional view of an example of the core-sheath structure composite fiber yarn used for the filter medium of the present invention.
FIG. 3A is a perspective view of an example of a single-layer yarn sheet constituting a base layer of the filter medium of the present invention,
(B) is a perspective view of an example of a thread sheet constituting a base layer of the filter medium of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a part of the nonwoven fabric layer constituting the filter medium of the present invention.
FIG. 5A is a schematic configuration diagram of a filtration device used for checking a filtration effect of an example and a comparative example,
(B) is a time chart of the filtration device of (A).
FIG. 6 is a perspective view showing a unit piece of a conventional filter medium.
FIG. 7 is a perspective view showing a unit piece of another conventional filter medium.
[Explanation of symbols]
10 Filter media
11 Base layer
12 Non-woven fabric layer
20 Closed-cell monofilament
21 closed cells
25 Core-sheath composite yarn
26 core
27 Sheath
30 single layer yarn sheet
31 Closed-cell monofilament
32 Other yarn
33 Joint
35 Yarn sheet
41 1st staple
42 Second staple
43 3rd staple
60,70 Conventional filter media

Claims

A filter medium for filtering using a plurality of fiber filter media filled in a filtration tank, and is a small piece composed of a non-woven fabric layer made of staples and a base layer made of a foam having closed cells therein. A fiber filter medium for filtration treatment, characterized by the following.

The nonwoven fabric layer is formed of one type or two or more types of staples having different finenesses and / or materials, including a heat-fusible composite fiber staple comprising a high melting point component and a low melting point component. The fiber filter material for filtration according to the above.

The fibrous filter medium for filtration according to claim 1 or 2, wherein the base layer is formed of a fabric woven by using closed-cell monofilaments for at least a part of a warp and / or a weft.

The base layer is a yarn sheet formed by laminating and bonding one or more single-layer yarn sheets obtained by flatly aligning a plurality of monofilaments including at least a part of closed-cell monofilaments. The fiber filter material for filtration treatment according to claim 1 or 2, wherein

The fiber filter medium for filtration according to claim 3 or 4, wherein the closed-cell monofilament constituting the base layer is a polypropylene monofilament having a specific gravity of 0.23 to 0.7 and a fineness of 200 dtex to 1,000 dtex. .

The fibrous filter medium for filtration according to claim 1 or 2, wherein the base layer is a closed cell sheet.

The fibrous filter media, along with the volume apparently fabric form of a plate-like body of thickness ranging from 2mm~15mm is then cut into small pieces in the range of 18mm ^³ ~37,500mm ^3, the filter medium density is from 0.1 to 0 The fiber filter medium for filtration treatment according to any one of claims 1 to 6, wherein the fiber filtration medium has a range of 0.9 to 0.9.