JP2006021097A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空ポンプ等の動力を用いることなく濾液側を負圧とでき、適切に濾液を排出することにより剥離される濾滓の濃度の向上をはかることができるとともに、濾過時においても負圧の付加により濾過効率の向上をはかることができる濾過装置を提供する。
【解決手段】缶体内が仕切板で上室と下室に区画され、複数の濾過体が仕切板から下室内に垂設され、下室内に導入された被処理液を濾過体で濾過した後、上室内に導入し、上室から濾液を排出する濾過装置において、上室からの濾液排出管をサイホン管に構成したことを特徴とする濾過装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体中の懸濁物を除去し清澄な液体を製造するための各種産業用の濾過装置、各種産業廃液や上下水道処理の際発生する汚泥等の懸濁液の濃縮、あるいは各種産業廃液からの有価物の回収等に使用される濾過装置に関し、とくに、缶体内に濾過体を垂設した濾過装置に関する。

従来から、缶体内に複数の濾過体を垂設した濾過装置が知られている。この種の濾過装置は、例えば図３に示すように構成され、濾過装置２１の缶体２２の内部は、仕切板２３により上室２４と下室２５に区画されている。複数の濾過体２６が、仕切板２３から下室２５内に垂設され、被処理液導入管２７を通して下室２５内に導入された被処理液は、濾過体２６で濾過された後上室２４内に導入され、上室２４から濾液排出管２８、濾液弁２９を介して所定の行き先へと排出される。濾液排出管２８には、真空弁３０を介して、真空ポンプ３１、真空タンク３２を備えた真空ライン３３が接続されており、真空タンク３２には排液弁３４、吸気弁３５を有するラインがそれぞれ接続されている。

このような従来の濾過装置２１は、濾過体２６の長さが例えば１．５ｍ程度のもので、濾過処理時には下室２５内に導入された被処理液は濾過体２６で濾過され、濾過体２６により液中の懸濁物が捕捉、除去されて、濾過体２６の表面に濾滓として付着する。また、濾過工程の終了直前もしくは濾過工程において、真空ポンプ３１により、真空吸引を行っている。真空吸引の目的は内部を負圧にすることで、濾過体２６外部からの被処理液の圧力に負圧を付加し、全体の濾過圧を増加させる目的と、濾過体２６および缶体２２内、とくに上室２４内に残る濾液の量を最小にすることを目的としている。

上記のような濾過装置２１において、濾滓の剥離回収を行う場合、濾過工程の終了後に、圧縮空気等の濾滓剥離用流体を上室２４内に流入させ、濾過体２６の内部側から外部側に向けて急速に吹き出すことにより、濾過体２６から濾滓を剥離させるようにしている。この濾滓の剥離回収の際、濾滓に装置内に残留している濾液が大量に混入し、濾滓の濃度が低下することが往々にして起こる。その改善策として、濾過の最終工程で上記のように真空吸引により負圧を作用させ、装置内に残留している濾液を極力排出し、その後に濾滓の剥離回収を行うようにしている。
特許第２７６６５９号公報

ところが、上記のように真空吸引により濾液を排出する工程を有する濾過装置では、真空ポンプ３１による吸引動作を濾滓の剥離工程毎に行う必要があり、多大なエネルギーを消費するとともに、真空吸引系を設ける分、装置全体として複雑化する。

そこで本発明の課題は、このような問題点に着目し、真空ポンプ等の動力を用いることなく濾液側を負圧とすることができ、適切に濾液を排出することにより剥離される濾滓の濃度の向上をはかることができるとともに、濾過時においても負圧の付加により濾過効率の向上をはかることができる濾過装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置は、缶体内が仕切板で上室と下室に区画され、複数の濾過体が仕切板から下室内に垂設され、下室内に導入された被処理液を濾過体で濾過した後、上室内に導入し、上室から濾液を排出する濾過装置において、上室からの濾液排出管をサイホン管に構成したことを特徴とするものからなる。

すなわち、従来の真空ポンプ等を備えた系による真空吸引に代わり、濾液排出管自体をサイホン管に構成することにより、そのサイホン作用により缶体内の濾液排出のための水頭負圧を大きくとることができ、それによって真空ポンプ等の設備を不要としたものである。サイホン管によるサイホン作用により必要な負圧を発生させることが可能になるから、真空ポンプ稼働等のための動力を削減でき、省エネルギー化をはかることができるとともに、真空ポンプ等を備えた真空吸引系が不要となることにより、装置全体として大幅に簡素化される。また、濾過終了時には、缶体内に残留している濾液をサイホン作用により容易にかつ十分な量、缶体外に排出できるから、濾滓剥離工程において濾滓の濃度向上に寄与することができる。さらに、濾過時においても、サイホン作用により缶体内の濾液排出のための負圧を常時作用させることができるようになるから、濾過体の内外差圧をより大きくすることが可能になり、濾過効率の向上も可能になる。

この本発明に係る濾過装置は、とくに、上記濾過体が、濾過時には収縮され濾滓除去時には内部に流体が吹き込まれて膨張される膨縮可能な袋状の濾布と、該濾布内に配置され、濾液を濾液排出方向に案内するとともに上記濾滓除去用流体を濾布内に案内する流路材とを有する膨縮型濾過器からなる場合に、効果的である。すなわち、このような膨縮型濾過器は、濾過時には濾布が扁平状に収縮されるので、濾過終了時には、濾過器内に残留している濾液の量は少ない。したがって、次の濾滓剥離工程のためには、主として上室内に残留している大量の濾液を極力排出すればよいことになり、これは、上記サイホン管によるサイホン作用により容易に達成されることになる。

また、本発明に係る濾過装置においては、上記サイホン管の途中に呼び水用配管が接続されていることが好ましい。適宜呼び水を導入することにより、より確実にサイホン作用を発揮させることが可能となる。

さらに、本発明に係る濾過装置は、長尺の濾過体を使用した装置に対し、より用意にかつ効果的に適用できる。濾過体が長い場合、濾液の排出高さも容易に高くとれるから、この高さを利用して、より大きい負圧を得ることが可能なサイホン管を簡単に構成することができる。負圧を大きくすることにより、濾液の排出効率も高まり、濾滓剥離工程に対しては濾滓濃度の向上、濾過工程に対しては濾過効率の向上を、より確実に達成できることになる。

本発明に係る濾過装置によれば、上室からの濾液排出管をサイホン管に構成することにより、濾滓回収時には、濾液による再希釈の少ない高濃度な濾滓を回収することができるとともに、濾過時においても、サイホン作用によって発生される負圧によって濾過体内外の差圧としての濾過圧を上げることができ、濾過効率を上げることができる。

また、真空ポンプ等を備えた真空吸引系を不要化でき、装置全体として大幅に簡素化することができる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る濾過装置１を示しており、その缶体２は、仕切板３により上室４と下室５とに区画されている。この下室５内に複数の濾過体６が配設され、各濾過体６は上端が仕切板３に固定された状態にて仕切板３に吊下され、下室５内に垂設されている。上室用缶体２ａと下室用缶体２ｂにはそれぞれマンホール７ａ、７ｂが設置されており、各種メンテナンス作業の他、濾布交換作業や濾過器設置、交換作業に供することができるようになっている。濾過運転時には、被処理液導入管８を介して下室５内に導入された被処理液が濾過体６で濾過され、懸濁物等が除去された処理液が、上室４から濾液排出管９を介して排出される。濾過体６の濾布面に捕捉された濾滓を剥離除去する際には、空気導入管１０から濾滓剥離用流体としての空気が瞬間的に上室４内に導入され、各濾過体６の濾布内面側から外面側へと噴出されて濾滓が剥離除去される。

本実施態様では、濾過体６は、図２に示すように、濾過時には断面扁平状に収縮され濾滓除去時には内部に流体が吹き込まれて膨張される、膨縮可能な可撓性材料からなる袋状の濾布１１と、該濾布１１内に配置され、濾液を濾液排出方向に案内するとともに濾滓除去用流体を濾布内に案内する流路材１２とを有する膨縮型濾過器から構成されている。本実施態様では、流路材１２は板状の部材に構成されており、その両面に、濾液排出方向に延びる複数の溝１３が設けられている。この溝１３は、濾液を集液して上室４側へと排出する際の案内溝として機能するとともに、濾滓の剥離除去時には、上室４側から収縮している濾布１１内へと流入される流体（本実施態様では空気であるが、液体、とくに水（逆洗用水）も可能）の案内溝としても機能する。濾布１１は、濾過運転時には、図２の実線で示すように濾圧（濾布１１内外の差圧）により流路材１２の表面へと押しつけられて全体として扁平な形状とされ、濾滓剥離除去のために空気が内部側に供給されるときには、２点鎖線で示すように、横断面円状に、つまり濾布１１全体としては円筒形に膨張され、膨縮型濾過器を構成する。また、本実施態様では、濾布１１とともに流路材１２も可撓性材料、例えば、柔軟性を有するゴム材からなり、濾布１１および流路材１２をともに可撓性とすることにより、濾過体６全体として折り曲げや折りたたみが可能で、長尺の濾過体６であっても容易にマンホール等を通しての交換、メンテナンス作業、さらには運搬等を行うことが可能となっている。

上記濾過装置１において、濾液排出管９がサイホン管に構成される。すなわち、濾液排出管９は、一端が上室４内の底部近傍まで延び、上室４内から出たのち、下方に折れ曲がって延び、他端は水封槽１４まで延びて、サイホン作用時には水封槽１４内で水封状態に保持される。サイホン作用を発揮するためには、サイホン管としての濾液排出管９内が満液状態にある必要があり、換言すれば、濾液排出管９の頂部まで満液状態にある必要がある。この満液状態を検知するために、本実施態様では、濾液排出管９の頂部に満液検知センサー１５が設けられている。満液検知センサー１５は、例えばフロート式あるいは電気抵抗式センサーから構成できる。

濾液排出管９の下部には、濾液の水封槽１４への排出を制御可能な濾液弁１６が設けられている。また、濾液排出管９の途中には、本実施態様では濾液弁１６の上位の位置に、呼び水用配管としての給水管１７が接続されており、給水管１７には呼び水の供給を制御可能な呼び水弁１８が設けられている。なお、下部缶体２ｂには、下室５内から被処理液を抜き出す際あるいは濾過開始時に下室５内を被処理液で充満させる際に給排気（または、オバーフロー）させるための給排気管１９が設けられており、給排気管１９には図示を省略した開閉弁が付設されている。

このように構成された濾過装置１においては、缶体２内に長尺の（例えば、約４ｍ程度）の濾過体６を仕切板３に垂設した状態にある。濾過時には、被処理液導入管８より被処理液が導入され、満液状態で加圧され所定の圧力に保持される。満液の加圧状態で濾過が開始し、濾過体６上端の濾液排出口より濾液が上室４内に集液され、濾液排出管９により濾過装置から排出される。濾過開始直後は濾液の発生量が多いため濾液弁１６を開にすることにより、濾液排出管９が満液となり、濾液排出管９は自然にサイホン管に構成される。濾過が進行し、濾過体６表面への濾滓付着量が多くなって濾液の発生量が少なくなると、上室４内の残留空気によりサイホンが破壊される状況が発生するおそれがある。そのために間欠的に呼び水弁１８を開、濾液弁１６を閉にして濾液排出管９を満液にした後、再び呼び水弁１８を閉、濾液弁１６を開にしてサイホンを形成させるとよい。この操作を濾過工程中にタイマーもしくは濾液排出管９の頂部に取り付けた満液検知センサー１５からの信号に基づいて行うことが好ましい。設定された所定時間濾過を行った後、給排気管１９を開放し下室５内の残留被処理液を被処理液導入管８から排出する。濾過体６の表面は、濾過時に捕捉された濾滓によって覆われていてある程度気密性が保持されているため、この工程においてもサイホンは機能しており長尺濾過体６の内部は、この後空気導入管１０により大気開放されるまで負圧状態に保持される。この結果、濾過体６および上室４内に残留している濾液の殆どは、とくに上室４内に残留している濾液の殆どは、濾液排出管９のサイホン作用による吸引によって排出される。したがって、その後の濾滓剥離回収においては、濾液の混入量を最小限に抑えることができる。また、このサイホン形成による負圧の利用により、濾過工程時においても総濾過圧を増加させることができ、濾過効率（とくに、濾過速度）を増加させることができる。

このような構成においては、濾過体６が長いほど、容易に、サイホンの形成による水頭を高くでき、それによって発生する負圧を大きくできる。その結果、上室４内の負圧が高くなり、濾液排出の効率、濾過運転時の濾過効率をより向上することが可能になる。図１に示したような構成では、水頭での限界である１０ｍ程度の濾過体６とすることも可能である。しかし、上記のように濾滓を形成させるような濾過では、定期的に濾過体６を取外し、濾過面の清掃もしくは更新をすることが必要になることが多い。

そのための濾過体６の取り外しと取付けの作業を考えると、実際には従来の円筒形の堅い材質で作られている濾過体では１．５ｍ程度が限度であった。しかし、本発明において、濾過体６を柔軟な構造で折りたたみが可能な長尺の膨縮型濾過器で構成すれば、それを装着する缶体も背の高いものになるが、その場合でも、濾過体６が折りたたみ可能な柔軟な構造であるために、マンホールを通して交換、メンテナンス等の作業を行うことが可能となり、缶体全体を取り外しての作業が不要となることにより、長尺の濾過体であっても実用的な使用が可能となる。濾過体６を長くすることは濾液の排出高さも高くできることにつながるから、そこから排出される濾液によりサイホンを形成することにより、大きい負圧を得ることができ、従来の真空設備による負圧を不要とすることが可能になる。したがって、設備的に大幅に簡素化でき、装置全体としてのコストも低減できる。

また、長尺の濾過体６では１本当たりの濾過面積が大きくなり、設置本数の削減がなされ缶体の直径も大幅に小さくすることができ、この面からも濾過装置コストを削減できる。特に膨縮型で柔軟な構造の長尺濾過体とすることにより、濾滓の回収もしくは濾滓を濃縮物として利用もしくは回収するような目的においては、濾過装置本体コスト削減のみならず、真空設備が不要となり、全体コストとともに設置面積を削減できる。長尺の濾過体の厳密な定義はないが、サイホンによる負圧の発生強さとして水頭で５ｍＨ₂ Ｏ程度得られることで効果が発揮されることから、４ｍ程度の濾過体で装置からのサイホン高さが５ｍから６ｍ程度とれるため、濾過体の長さとしては３〜４ｍ以上あることが望ましい。

ここで、本発明による作用効果をより明確にするために、図３に示したような従来技術を、本発明と対比するとにより、比較、見直してみるに、従来技術でよく使用される濾過体の長さ１．５ｍ程度では水頭による負圧が小さく、水頭による負圧を利用するためには装置全体を高いところに設置するか、もしくは濾液排出管を地下まで下げる必要がある。したがって、濾液排出の目的のためには、図３に示したような真空吸引設備を採用することが一般的であった。

図３に示したような従来装置において、濾過工程時の初期から真空設備を稼動し、その負圧により総濾過圧を上げることも考えられるが、一般に真空ポンプはエネルギー効率が悪く不経済である。また、濾液の全量を真空タンクに貯留するためにはタンク容量を大きくするか、もしくは頻繁に真空タンクの圧を大気開放にし排液操作を行うことが必要になり、そのことも真空ポンプのロスを大きくする要因になり、いずれにしてもコスト的に不経済である。

また、濾過体の長さが１．５ｍ程度では、水頭が低いため負圧が小さく、そのため下室での被処理液の圧力が２ｋｇ／ｃｍ² 程度であるのに対してその寄与率が小さく効果が少ない。また、濾過の速度を上げるためには被処理液の圧力を上げることが行われるが、圧力を上げた場合には、装置缶体の設計圧にも関与してくることになり、また濾過体が短い場合は濾過体の本数も多くなるため缶体の直径が大きくなり、その結果、缶体の板厚が厚いものが必要になりコストが大幅に増加する。直径が大きくなると上室の容積も大きくなりサイホン水頭が効きにくい状況も発生し、その適用が難しい状況となる。柔軟性のある膨縮型の濾過体の場合でも同様になり、発明の効果が発揮されにくくなる。この面からも、本発明は、前述したように、ある程度長尺の濾過体を使用した濾過装置に対し、特に有効なものである。

本発明に係る濾過装置は、下室内に濾過体が垂設されるあらゆる濾過装置に適用でき、とくに長尺の濾過体を使用した濾過装置に好適である。中でも、長尺の膨縮型濾過器を使用した濾過装置に対しては、濾液排出とともに、濾滓の濃度向上、さらには、処理能力の向上に大きく寄与できる。

本発明の一実施態様に係る濾過装置の概略構成図である。 図１の装置の濾過体に膨縮型濾過器を使用した場合の、膨縮型濾過器の拡大横断面図である。 従来の濾過装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 濾過装置
２ 缶体
２ａ 上室用缶体
２ｂ 下室用缶体
３ 仕切板
４ 上室
５ 下室
６ 濾過体（膨縮型濾過器）
７ａ、７ｂ マンホール
８ 被処理液導入管
９ 濾液排出管
１０ 空気導入管
１１ 濾布
１２ 流路材
１３ 溝
１４ 水封槽
１５ 満液検知センサー
１６ 濾液弁
１７ 呼び水用配管としての給水管
１８ 呼び水弁
１９ 給排気管

Claims (3)

1. 缶体内が仕切板で上室と下室に区画され、複数の濾過体が仕切板から下室内に垂設され、下室内に導入された被処理液を濾過体で濾過した後、上室内に導入し、上室から濾液を排出する濾過装置において、上室からの濾液排出管をサイホン管に構成したことを特徴とする濾過装置。
2. 前記濾過体が、濾過時には収縮され濾滓除去時には内部に流体が吹き込まれて膨張される膨縮可能な袋状の濾布と、該濾布内に配置され、濾液を濾液排出方向に案内するとともに前記濾滓除去用流体を濾布内に案内する流路材とを有する膨縮型濾過器からなる、請求項１の濾過装置。
3. 前記サイホン管の途中に呼び水用配管が接続されている、請求項１または２の濾過装置。

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