JP2006142120A - 濾材およびその濾材を用いた濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基材そのものが破損しにくく反復使用が可能であり、さらに基材を逆洗浄すれば濾過効率をほぼ完全に回復することができ、積層した基材を度々、分解して洗浄する必要のない濾材およびその濾材を用いた濾過装置を提供する。
【解決手段】 リング状の磁石からなる基材１のＮ極、Ｓ極が交互になるように、これら基材１を多数積層して筒状に構成し、これら基材１相互の反発力により生じた隙間２を塞ぐようにして吸着剤３を付着させたものとしている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、農業用水、畜産洗浄排水、工場廃水など、各種の処理水を濾過するための濾材およびその濾材を用いた濾過装置に関するものである。

従来、この種の濾材としては、例えば図１０に示したように、略中央部に通孔１１ａを有する薄板円盤状に形成され、その表裏両面には内周側１２と外周側１３との間に複数の凸条１４が形成されていると共にこれらの凸条１４は互いに交叉するように円盤の放射状線に対して逆向きに傾斜させた基材１１を、図１１に示したように、複数枚同芯状に積層して円筒状に形成したものが存在する（特許文献１）。

そして、従来の濾材は、隣接する基材１１のそれぞれにおいて形成される多層の間隙により、処理水に含まれる不純物などを捕捉して分離することにより、処理水を濾過するようにしている。

このような従来の濾材は、逆洗浄したり、積層した基材１１を分解して洗浄することができるので、基材１１が破損しない限り反復使用が可能であるという利点を有している。

上記した従来の濾材は、ファインセラミック製の基材１１を用いた場合、硬くて磨耗しにくいため、何回でも反復使用できるが、衝撃に弱いので、この基材１１を積層して円筒状に形成する際、基材１１どうしが強く接触して、基材１１自体が割れたり、一部が欠落し易いという問題点を有している。

そこで、この問題点を解決するための濾材として、図１２に示したように、ファインセラミック製の主基材２１の積層体間に、処理水に含まれる不純物などを捕捉して分離するための間隙２２を有して、この主基材２１より軟質の材料（例えば、ポリプロピレン）で形成された他の基材２３を挿入してなるものが存在する（特許文献１）。

このように構成された従来の濾材は、基材を積層する際に、積層体の軸芯方向にかかる主基材２１への荷重は、主基材２１よりも軟質の材料で形成された他の基材２３によって緩衝されうるので、ファインセラミック製の基材を用いた濾材でありながら、割れにくく、一部が欠落しにくくなるという効果を有している。
特開平５−９２１０７号公報（第２頁、図１、５） 特開平５−９２１１４号公報（第２頁、図１）

しかしながら、上記従来の濾材では、基材１１が破損しない限り反復使用が可能であるとしているが、積層した基材１１の隣接する基材１１のそれぞれにおいて形成される多層の間隙は、それぞれ一定にしており、狭まったり広がったりすることがない。

そのため、従来の濾材を逆洗浄する場合に、洗浄水の水圧が強く作用する個所や、処理水に含まれる不純物などが多く捕捉されていない個所は、洗浄が行われ易く不純物などが効率よく除去されるが、洗浄水の水圧が緩くしか作用しない個所や、処理水に含まれる不純物などが多く捕捉されている個所は、洗浄がうまく行われず不純物などが効率よく除去されないため、前記積層した基材１１の間隙に捕捉された不純物などが、除去されない個所が何時までも残ることがある。

したがって、このような従来の濾材では、逆洗浄しても、徐々に濾過効率が悪くなっていくので、積層した基材１１を度々、分解して洗浄しなければならず、この洗浄作業に非常に手間がかるという課題を有していた。

さらに、上記従来の濾材は、ファインセラミック製の主基材２１を用いた場合に、割れにくく、一部を欠落しにくくするには、主基材２１の積層体間に軟質の材料で形成された他の基材２３を挿入しなければならず、基材の積層構造が複雑となって、これを分解洗浄して、組み立てるには、さらに手間がかかるという課題を有していた。

そこで、この発明は、上記従来の課題を解決するものであり、基材そのものが破損しにくく反復使用が可能であり、さらに基材を逆洗浄すれば濾過効率をほぼ完全に回復することができ、積層した基材を度々、分解して洗浄する必要のない濾材およびその濾材を用いた濾過装置を提供することを目的としてなされたものである。

そのため、この発明の濾材は、リング状の磁石からなる基材１のＮ極、Ｓ極が交互になるように、これら基材１を多数積層して筒状に構成し、これら基材１相互の反発力により生じた隙間２を塞ぐようにして吸着剤３を付着させたものとしている。

そして、この発明の濾過装置は、処理前水槽Ａと処理後水槽Ｂとを連設し、リング状の磁石からなる基材１のＮ極、Ｓ極が交互になるように、これら基材１を多数積層して筒状に構成した濾材Ｆの一端を開口し、他端を閉鎖して、この濾材Ｆを前記処理前水槽Ａに収容し、濾材Ｆの開口を前記処理後水槽Ｂに連通させたものとし、この濾材Ｆの外周から内周に吸着剤含有水を吸入して、前記多数積層したリング状の基材１の反発力により生じた隙間２を塞ぐようにして吸着剤３を付着させ、その後、処理前水槽Ａに処理水を流入し、前記濾材Ｆの外周から内部に処理水を吸入して、前記吸着剤３に処理水に含まれる不純物などを吸着させ、処理水を濾過して処理後水槽Ｂに流出するようにしている。

さらに、この発明の濾材およびその濾材を用いた濾過装置は、前記基材１をコイルスプリングＳｐの周囲に嵌め込むことにより、多数積層して筒状に構成したものとしている。

また、この発明の濾材およびその濾材を用いた濾過装置は、前記基材１の磁束密度が約０．２〜０．４テスラであるものとしている。

さらに、この発明の濾材およびその濾材を用いた濾過装置は、前記基材１の隙間２を、約５〜２０μｍに調整したものとしている。
ましい

この発明の濾材およびその濾材を用いた濾過装置は、以上に述べたように構成されているので、基材そのものが破損しにくく反復使用が可能であり、さらに基材を逆洗浄すれば濾過効率をほぼ完全に回復することができ、積層した基材を度々、分解して洗浄する必要のないものとなった。

以下、この発明の濾材およびその濾材を用いた濾過装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

この発明の濾材は、図１、２に示したように、略中央部に通孔１ａを有し、薄板円盤状に形成されたリング状の磁石からなる基材１のＮ極、Ｓ極が交互になるように、円筒状のコイルスプリングＳｐの周囲に嵌め込むことにより、図３に示したように、これら基材１を多数積層して円筒状に構成し、これら基材１のＮ極どうし、またはＳ極どうし相互の反発力により生じた隙間２を塞ぐようにして吸着剤３を付着させたものとしている。前記基材１は、相互の反発力により隙間２を常に保っており、基材１どうしが接触することがないので、割れたり、一部が欠落しにくいものとなるが、この基材１の周囲には、図に示したように、必要に応じてステンレスなどの金属製リング４が嵌め込まれており、より一層、この基材１が割れたり、一部が欠落しにくいように補強されている。

前記基材１は、フェライト磁石、アルニコ磁石、希土類鉄磁石、希土類コバルト磁石などの永久磁石からなり、磁束密度が約０．２〜０．４テスラであるものを用いるのが好ましい。磁束密度が約０．２〜０．４テスラであれば、基材１を多数積層した場合にも、相互の反発力により適当な隙間２を生じさせることができる。この隙間２は、約５〜２０μｍ、好ましくは約１０〜１５μｍに調整したものとするのが、吸着剤３を付着させるのに好ましいものとなる。また、前記基材１の表裏両面は、平面としているが、溝やリブなどを形成するなどして凹凸を形成してもよい。

前記吸着剤３は、各種の処理水を濾過するにはゼオライトとするのが多機能性に富み好ましいが、ケイソウ土や活性炭などの多孔質粉体も使用することができる。この吸着剤３を、図３、４に示したように、前記隙間２の外周全域にこの隙間２を塞ぐようにして、層状に付着させるのが好ましいが、このように付着させるには、その直径を隙間２と同じか、隙間２より大きくする必要があるが、隙間２より余り大きくすると、平均的に詰まらせることができない。したがって、前記吸着剤３の粒径は、隙間２が約５〜２０μｍである場合には約５〜３０μｍが好ましく、隙間２が約１０〜１５μｍである場合には約１０〜２０μｍが好ましい。

この発明の濾過装置は、図５、６に示したように、処理前水槽Ａと処理後水槽Ｂとを連設し、前記リング状の磁石からなる基材１のＮ極、Ｓ極が交互になるように、これら基材１を多数積層して円筒状に構成した濾材Ｆの一端（図示したものでは上端）を開口し、他端（図示したものでは下端）を閉鎖して、この濾材Ｆを前記処理前水槽Ａに収容し、濾材Ｆの開口を前記処理後水槽Ｂに連通させたものとしている。そして、この濾材Ｆの外周から内周に吸着剤含有水を吸入して、前記多数積層したリング状の基材１の反発力により生じた隙間２を塞ぐようにして吸着剤３を付着させ、その後、処理前水槽Ａに処理水を流入し、前記濾材Ｆの外周から内部に処理水を吸入して、前記吸着剤３に処理水に含まれる不純物などを吸着させ、処理水を濾過して処理後水槽Ｂに流出するようにしている。なお、図示した濾過装置は、円筒状に構成した濾材Ｆを処理前水槽Ａに３本収容したものとしているが、処理水の濾過具合に応じて、これよりも多くしても少なくしてもよい。

前記処理前水槽Ａと処理後水槽Ｂは、合成樹脂やガラスなどからなる透明体とするのが、処理水の濾過状況や不純物の吸着状況が濾過装置外から覗けるので好ましい。処理前水槽Ａは、円筒状のコップ体とし、下部に処理水流入口が止水栓ｂ1 を介して設けられ、上部にはフランジ５が形成されている。なお、この処理前水槽Ａは、嵌め込み型とした台座６に着脱自在に嵌め込めるようにしており、この台座６は濾過装置の設置場所の床面などにボルトにより固定されるようにしている。処理後水槽Ｂは、円筒状のキャップ体とし、上部に処理水流出口が空気弁ｂ2 、止水栓ｂ3 を介して設けられ、下部にはフランジ７が形成されている。処理前水槽Ａと処理後水槽Ｂとを連設するには、処理前水槽Ａの上部に形成されたフランジ５と、処理後水槽Ｂの下部に形成されたフランジ７の間に連結リング８を介在させ、フランジ５と連結リング８、連結リング８とフランジ７の間にそれぞれパッキン９を介在させて、前記フランジ５とフランジ７をボルトナットで締め付けて、処理前水槽Ａと処理後水槽Ｂの間を密閉するようにしている。

以上のように構成されたこの発明の濾過装置は、図７に示したようにして、処理水を濾過するようにしている。

先ず、処理前水槽Ａに処理水流入口から吸着剤含有水を流入し、この処理前水槽Ａに収容された濾材Ｆの外周から内周に吸着剤含有水を吸入して、前記多数積層したリング状の基材１の反発力により生じた隙間２を塞ぐようにして吸着剤３を付着させる（図３、４参照）。

次に、図中の矢印ａで示したように、貯留タンクＴ1 などから処理水をポンプＰ1 で、処理前水槽Ａ内に処理水流入口から流入させる。そして、この処理水を、矢印ｂで示したように、濾材Ｆの外周から内周に吸入させ、矢印ｃで示したように処理後水槽Ｂに送り、矢印ｄで示したように処理水流出口から流出させ、処理後水タンクＴ2 などに一旦貯留しておいたり、またはそのまま排水路などに排水する。処理水に含まれる不純物などは、濾材Ｆの基材１の隙間Ｓを塞いでる吸着剤３を処理水が通過するときに、この吸着剤３に吸着されることにより除去される。

処理水の濾過中に濾過効率が低下してくると、図８に示したようにして、前記処理水を濾過して処理後水タンクＴ2 に一旦貯留しておいた処理後の水を洗浄水として用い、処理前水槽Ａに収容された濾材Ｆの逆洗浄を行う。

それには先ず、前記処理水を濾過して処理後水タンクＴ2 に一旦貯留しておいた処理後の水を、ポンプＰ2 により、図中の矢印ｅで示したように、処理水流出口から処理後水槽Ｂに送り、矢印ｆで示したように、処理後水槽Ｂから濾材Ｆの内周に流入させ、矢印ｇで示したように、濾材Ｆの内周から隙間２を通過させて濾材Ｆの外周に流出させることにより、処理水に含まれる不純物などを吸着した吸着剤３を処理前水槽Ａに流出させる。

そして、この流出させた吸着剤３を含む水は、矢印ｈで示したように、貯留タンクＴ1 などに戻す。この貯留タンクＴ1 に戻した吸着剤３を含む水は、凝集剤などで吸着剤３を沈降分離させてから、一旦貯留しておいたり、またはそのまま排水路などに排水される。

なお、前記濾材Ｆの逆洗浄を行う場合、洗浄水の水圧でコイルスプリングＳｐが伸び、濾材Ｆの隙間Ｓが若干広がるので、洗浄水の水圧が強く作用する隙間Ｓや処理水に含まれる不純物などが多く捕捉されていない隙間Ｓ、洗浄水の水圧が緩くしか作用しない隙間Ｓや処理水に含まれる不純物などが多く捕捉されている隙間Ｓにかかわらず、いずれの隙間Ｓも不純物などが効率よく除去され、不純物などが除去されない隙間Ｓが何時までも残ることがない。したがって、逆洗浄すれば、濾過効率が元の状態に回復し、積層した基材を度々、分解して洗浄しなくてもよくなる。

処理水の濾過が終了すれば、図９に示したようにして、処理前水槽Ａおよび処理後水槽Ｂの水抜きを行う。

それには先ず、処理後水槽Ｂの空気弁ｂ2 を開き、処理後水槽Ｂ内に空気を吸い込ませる。すると、この処理後水槽Ｂ内の水が濾材Ｆの内周に流入し、矢印ｉで示したように、濾材Ｆの内周から隙間２を通過して濾材Ｆの外周に流出することにより、基材１の隙間２を塞ぐようにして付着させた吸着材３を処理前水槽Ａに流出させる。

そして、この流出させた吸着剤３を含む水は、矢印ｊで示したように、逆洗浄のときと同様に処理する。

この発明の濾材の一部を分解して示す斜視図である。 この発明の濾材の一部を分解して示す断面図である。 この発明の濾材に多孔質粉体を付着させた状態を示す模式図である。 図３中の○で囲んだ部分を拡大して示す模式図である。 この発明の濾過装置の正面図である。 この発明の濾過装置の分解図である。 この発明の濾過装置の使用状態を示す説明図である。 この発明の濾過装置の使用状態を示す説明図である。 この発明の濾過装置の使用状態を示す説明図である。 従来の濾材を構成する基材の斜視図である。 従来の濾材の一例を示す説明図である。 従来の濾材の他例の構成を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 基材
２ 隙間
３ 吸着材
Ａ 処理前水槽
Ｂ 処理後水槽
Ｆ 濾材

Claims (5)

1. リング状の磁石からなる基材（１）のＮ極、Ｓ極が交互になるように、これら基材（１）を多数積層して筒状に構成し、これら基材（１）相互の反発力により生じた隙間（２）を塞ぐようにして吸着剤（３）を付着させたことを特徴とする濾材。
2. 処理前水槽（Ａ）と処理後水槽（Ｂ）とを連設し、リング状の磁石からなる基材（１）のＮ極、Ｓ極が交互になるように、これら基材（１）を多数積層して筒状に構成した濾材（Ｆ）の一端を開口し、他端を閉鎖して、この濾材（Ｆ）を前記処理前水槽（Ａ）に収容し、濾材（Ｆ）の開口を前記処理後水槽（Ｂ）に連通させたものとし、この濾材（Ｆ）の外周から内周に吸着剤含有水を吸入して、前記多数積層したリング状の基材（１）の反発力により生じた隙間（２）を塞ぐようにして吸着剤（３）を付着させ、その後、処理前水槽（Ａ）に処理水を流入し、前記濾材（Ｆ）の外周から内部に処理水を吸入して、前記吸着剤（３）に処理水に含まれる不純物などを吸着させ、処理水を濾過して処理後水槽（Ｂ）に流出するようにしたことを特徴とする濾過装置。
3. 前記基材（１）をコイルスプリング（Ｓｐ）の周囲に嵌め込むことにより、多数積層して筒状に構成したことを特徴とする請求項１または２記載の濾材およびその濾材を用いた濾過装置。
4. 前記基材（１）の磁束密度が約０．２〜０．４テスラであることを特徴とする請求項１または２記載の濾材およびその濾材を用いた濾過装置。
5. 前記基材（１）の隙間（２）を、約５〜２０μｍに調整したことを特徴とする請求項１または２記載の濾材およびその濾材を用いた濾過装置。

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