JP2008119597A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濾過筒の上下で均等に圧力損失を生じさせて均一な濾過を可能にし、濾布の目詰まりも濾過筒の上下で均等に発生させて洗浄時間や洗浄水量を削減でき、濾過水量を多量に得られる濾過装置の提供。
【解決手段】濾液室103と濾過室102に区画された濾過槽1の濾過室102に、上部開口を有する支持体300とその外周を被覆する濾布301からなる多数の濾過筒3が吊り下げられ、濾過室102の原水が上向流しながら濾過されて濾過筒3内を上昇して濾液室103に集水される濾過装置において、濾過室102内を上向流する原水の流れに直交する方向に整流板4を設け、整流板4は下方より第１整流板4A及び第２整流板4Bの少なくとも２枚を間隔をあけて並設し、整流板4には濾過筒3を通せる貫通孔400を有し、貫通孔400の内面と濾過筒3の外面との間に間隙を有し、下方に位置する第１整流板4Aの間隙の大きさは、上方に位置する第２整流板4Bの間隙より大きくなるように貫通孔400を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、濾過装置に関し、詳しくは、均一な濾過が可能となる濾過装置に関する。

従来の濾過装置は、図４に示すようなものが知られている。該濾過装置は、濾過槽５０内を仕切板５１によって濾液室５２と濾過室５３に区画し、濾過室５３内に、支持体５４の外周に濾布５５を被覆し、上端を開放し下端を閉鎖した多数の袋状濾布モジュール(濾過筒)５６を配設した構造である。この従来の濾過装置は複数の濾過筒を吊り下げた方式であり、濾過室５３に入った原水は、濾過筒５６内を透過して、濾液となり、濾液室５２内に流れるようになっている。
特公平７−５３２０６ 特開２００６−１５２９６

濾過装置においては、濾過室５３内に入った原水は、濾過筒５６内を透過する際に濾過筒の全面から透過しようとするが、複数の濾過筒を吊り下げた濾過装置では、濾過筒の上部の濾過水量が多くなり、下部の濾過筒からの濾過水量が少なくなる現象が起こることがわかった。この現象は、図４に示すように、濾過筒上部Ｆ_１における圧力損失をΔＰ_１、濾過筒下部Ｆ_２における圧力損失をΔＰ_２とすると、ΔＰ_１＜ΔＰ_２であるため生じるものと推定される。

従って、濾布の目詰まりが濾過筒の上部で多くなり、洗浄によって回復しづらくなり、洗浄時間も長くなり、一部の目詰まりであるにもかかわらず全体的な洗浄時間を長くするれば洗浄水量も増加し、最終的に得られる濾過水量も減少する問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するものであり、本発明の課題は、濾過筒の上下で均等に圧力損失を生じさせて均一な濾過を可能にし、更に濾布の目詰まりも濾過筒の上下で均等に発生させて洗浄時間や洗浄水量を削減でき、濾過水量を多量に得られる濾過装置を提供することにある。

また本発明の他の課題は、以下の記載により明らかになる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
濾過槽内を仕切板により濾液室と濾過室に区画し、濾過室内に、上部開口を有する多孔製の筒状支持体と該支持体の外周を被覆する袋状の濾布とからなる多数の濾過筒を吊り下げて配設し、前記濾過室に入った原水が該濾過室内を上向流しながら、濾布により濾過され濾液となって濾過筒内を上昇して濾液室内に集水される濾過装置において、
前記濾過室内を上向流する原水の流れに直交する方向に整流板を設け、該整流板は下方より第１整流板及び第２整流板の少なくとも２枚を間隔をあけて並設し、
前記整流板には前記濾過筒を通せる貫通孔を有しており、該貫通孔の内面と濾過筒の外面との間に間隙を有しており、
下方に位置する第１整流板の間隙の大きさは、上方に位置する第２整流板の間隙の大きさより大きくなるように前記貫通孔を形成することを特徴とする濾過装置。

（請求項２）
前記整流板が、下方より順に、第１整流板、第２整流板及び第３整流板からなり、
各整流板の間隙の大きさｘ１、ｘ２、ｘ３、濾過筒の外径Ｌとした時、第１整流板、第２整流板及び第３整流板の間隙の大きさは、第１整流板の間隙ｘ１＝Ｌ×（０．１０〜０．１５）；第２整流板の間隙ｘ２＝Ｌ×（０．０７〜０．０９）；第３整流板の間隙ｘ３＝Ｌ×（０．０４〜０．０６）の式で表わされる範囲であることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。

本発明によると、濾過筒の上下で均等に圧力損失を生じさせて均一な濾過を可能にし、更に濾布の目詰まりも濾過筒の上下で均等に発生させて洗浄時間や洗浄水量を削減でき、濾過水量を多量に得られる濾過装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は本発明の濾過装置の一例を示す概略断面図、図２は要部拡大図、図３（Ａ）は図１の整流板部分における横断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の矢印部分の拡大図である。

図において、１は濾過槽本体１００と蓋体１０１とからなる濾過槽であり、円筒竪型に形成されることが好ましい。

濾過槽１は仕切板２により濾過室１０２と濾液室１０３に区画されている。濾過室１０２には原液導入口１０４が設けられ、濾液室１０３には濾液排出口１０５が設けられている。原液導入口１０４には原水導入管１０６及び空気導入管１０７が接続されている。濾液排出口１０５には濾液排出管１０８及び空気導入管１０９が接続されている。

原水は、例えば、バラスト水（海水や淡水）などが挙げられる。バラスト水として海水を原水とする場合に、濾過対象となる物質としては、動物性プランクトン、植物性プランクトン、微生物、Ｓｉ、Ａｌ，Ｆｅなどの無機物、その他、懸濁物質（ＳＳ）などがある。

３は仕切板２に吊り下げられた濾過筒であり、該濾過筒３は多孔製の円筒形の支持体３００と該支持体３００の外周に被覆され袋状に形成された濾布３０１によって構成され、濾過筒３の上部は濾液室１０３に濾液を送液可能なように開口している。

支持体３００は上部開口３０２を有する樹脂製円筒形であり、好ましくはポリエチレン製のものが好ましい。支持体の表面は網目状に形成されてもよいし、あるいは多孔状に形成されてもよい。支持体表面の開口率は４０％〜７０％の範囲が好ましく、より好ましくは４５％〜６５％の範囲が好ましく、更に好ましくは５０％〜６５％の範囲が好ましい。

濾布３０１は例えばポリエステル極細繊維で織られ、表面を一定方向に立毛させた緻密層を有し、下層部は粗い地組織を有する２層構造のものを好ましく用いることができる。濾過時には緻密層で原水中の粒子を捕捉しやすく、且つ洗浄時には捕捉された粒子を容易に離脱させることができるからである。またポリエステルは疎水性で繊維が膨潤しにくいので好ましい。濾布３０１を袋状にするには、通常の縫製法でよい。

濾過筒３は、図２に示されるように、支持体３００が仕切板２に上方から押し込まれ、該支持体３００上部の鍔付き頭部３０３の外周に嵌着されたＯリング３０４の摩擦力によって仕切板２に固定されている。上部開口３０２はこの鍔付き頭部３０３に設けられており、また、濾布３０１は、結線バンド３０５によって鍔付き頭部３０３の外周に固定されている。

本態様では、濾過室１０２内に、９本の濾過筒３、３、・・が吊り下げて配設されており、３段の整流板４が設けられ、下方より第１整流板４Ａ、第２整流板４Ｂ及び第３整流板４Ｃと称する。

整流板は濾過室１０２内を上向流する原水の流れに直交する方向（水平方向）に設けられている。従って、３段の整流板４Ａ、４Ｂ、４Ｃは互いに平行に設けられる。３段の整流板４Ａ、４Ｂ、４Ｃを所定高さに固定する手段は特に限定されず、例えば図示しない３点支持部を濾過室１０２内壁に水平に設け、該３点支持部上に整流板を載置し、弾性リング部材によって上部を支持するようにすることもできる。

複数の整流板の間隔は、濾過筒３の最下端から最上端までの間に等間隔に配置されることが整流効果を発揮する上で好ましい。なお、図示の例では３枚（３段）の整流板を用いているが、枚数はこれに限定されない。

整流板の厚みは特に限定されないが、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは、３ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。整流板の材質は、金属製や樹脂製のいずれでも良いが、製作の容易性やコストなどを考慮すると、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣなどの樹脂製が好ましい。

整流板４には貫通孔４００を有しており、濾過筒３を通過させている。貫通孔４００の内面と濾過筒３の外面との間には間隙４０１が形成されている。

本発明では、一つの整流板内では、上記間隙４０１は実質的に同じであるが、異なった整流板同士ではこの間隙の大きさは異なっており、上方に位置する第２整流板４Ｂの間隙４０１の大きさは、下方に位置する第１整流板４Ａの間隙４０１の大きさより小さく形成され、更に第３整流板４Ｃの間隙４０１の大きさは、下方に位置する第２整流板４Ｂの間隙４０１の大きさより小さく形成される点が特徴である。このように上方に行くに従って整流板の間隙の大きさを小さくすることが特徴である。

原水が原水導入管１０６から原液導入口１０４を経由して濾過室１０２に導入されると、濾過室１０２内を上向流する。

本発明では、間隙４０１の大きさを変化させた整流板４が存在するので、従来のように上向流（上昇水流）する原水が直ぐに仕切板２に至ることはない。

更に整流板４に設けた間隙の存在により、第１整流板４０Ａを設けた付近での濾過筒３での圧力損失と、第２整流板４Ｂを設けた付近での濾過筒３での圧力損失と、第３整流板４Ｃを設けた付近での濾過筒３での圧力損失は、それぞれ近づくようになる。つまりいずれの整流板付近での濾過しやすさは均一になり、濾過筒の上下方向で見れば、上方でも下方でも均一な濾過を可能にする。

また本発明では、濾布３０１の目詰まりが生じた場合には、濾布３０１の洗浄を行うが、かかる洗浄を行う場合は、清浄な洗浄液である濾液を濾液排出口１０５及び濾液排出管１０８を介して導入する。また濾液と共に空気も導入する。空気は空気導入管１０９から導入する。濾液と空気が濾液室１０３に導入されると、その濾液と空気は濾過筒３の上部開口３０２から下方に向かって送られ、濾布３０１を内側から押圧するように作用する。かかる押圧によって濾布３０１の各目は膨張し、目詰まりした夾雑物は濾布３０１から分離され、濾過室１０２内に排出される。

濾過室１０２には下方より空気導入管１０７を介して空気が導入され、濾布の表面を気泡で衝撃を与えることも好ましい。洗浄効果が上昇するからである。

かかる濾布洗浄は、従来では、濾過筒上部のみの目詰まりに対して高頻度で行わざるを得なかったが、目詰まりが一部分に集中すると、その部分における洗浄による回復が困難になってしまう問題がある。この問題は不均一濾過が引き起こしていたものであるが、本発明では、均一な濾過が実現できるので、濾布の目詰まりも濾過筒の上下方向で均等に発生させることができる。従って、洗浄による回復度合いも増し、洗浄時間を減少したり、洗浄水量を減少できる効果がある。またその結果として洗浄水として使用される濾液の量が減少するだけでも濾過水量が増加する。

本発明の好ましい態様としては、各整流板の間隙４０１の大きさｘ１、ｘ２、ｘ３、濾過筒の外径Ｌとした時、第１整流板、第２整流板及び第３整流板の間隙の大きさは、第１整流板の間隙ｘ１＝Ｌ×（０．１０〜０．１５）；第２整流板の間隙ｘ２＝Ｌ×（０．０７〜０．０９）；第３整流板の間隙ｘ３＝Ｌ×（０．０４〜０．０６）の式で表わされる範囲である。

例えば濾過筒３の外径Ｌ＝２４ｍｍである場合の例として以下の態様が好ましい例として挙げられる。

第１整流板の間隙はｘ１＝２４×（０．１０〜０．１５）＝２．４０〜３．６０ｍｍであり、この場合の貫通孔４００の内径Ｍ１は、２８．８〜３１．２０ｍｍである。

第２整流板の間隙はｘ２＝２４×（０．０７〜０．０９）＝１．６８〜２．１６ｍｍであり、この場合の貫通孔４００の内径Ｍ２は、２７．３６〜２８．３２ｍｍである。

第３整流板の間隙はｘ３＝２４×（０．０４〜０．０６）＝０．９６〜１．４４ｍｍであり、この場合の貫通孔４００の内径Ｍ３は、２５．９２〜２６．８８ｍｍである。

以上の態様では、整流板を水平に配置したが、濾過装置が横型である場合には、整流板は縦方向に配置される。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

実施例１
図１に示す濾過装置において、２４ｍｍφの濾過筒を４本、整流板３を等間隔に水平に配置した。濾布は「繊維便覧 第３版 繊維学会編、丸善株式会社 Ｐ.８９３に記載の回転ドラム式濾過器に用いているＰタイプ」を使用した。

各整流板での間隙は
第１整流板の間隙ｘ１＝２．４ｍｍ（濾過筒外径の１０％）
第２整流板の間隙ｘ２＝１．９２ｍｍ（濾過筒外径の８％）
第３整流板の間隙ｘ３＝１．４４ｍｍ（濾過筒外径の６％）
とした。

上記の濾過装置において、原水９０ｍ^３／日を濾過槽に供給し、濾過を行った。

第１整流板の入口部位と濾過筒上端間での圧力損失ΔＰ１、第２整流板の入口部位と濾過筒上端間での圧力損失ΔＰ２、第３整流板の入口部位と濾過筒上端間での圧力損失ΔＰ３を測定した。

その結果、圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３の変動率は、１０％以内であり、濾過が濾過筒の上下方向で均一に実施できた。また濾布の目詰まりも濾過筒の上下方向で同じように進行することがわかった。

比較のために、整流板を使用しないで、同様に実験を行い、図４に示す位置、即ち濾過筒上部Ｆ_１における圧力損失ΔＰ_１、濾過筒下部Ｆ_２における圧力損失をΔＰ_２を測定したら、ΔＰ_１＜ΔＰ_２であることが確認され、濾布の目詰まりが濾過筒の上部で多くなることを確認できた。

更に濾液と空気を用いて、洗浄を行ったが、目詰まりの激しい上部では回復しづらい現象が生じた。

本発明の濾過装置の一例を示す概略断面図 要部拡大図 （Ａ）は図１の整流板部分における横断面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印部分の拡大図 従来例を示す図

符号の説明

１：濾過槽
１００：濾過槽本体
１０１：蓋体
１０２：濾過室
１０３：濾液室
１０４：原液導入口
１０５：濾液排出口
１０６：原水配管
１０７：空気導入管
１０８：濾液排出管
１０９：空気導入管
２：仕切板
３：濾過筒
３００：支持体
３０１：濾布
３０２：上部開口
３０３：鍔付き頭部
３０４：Ｏリング
３０５：結線バンド
４：整流板
４Ａ：第１整流板
４Ｂ：第２整流板
４Ｃ：第３整流板
４００：貫通孔
４０１：間隙

Claims (2)

1. 濾過槽内を仕切板により濾液室と濾過室に区画し、濾過室内に、上部開口を有する多孔製の筒状支持体と該支持体の外周を被覆する袋状の濾布とからなる多数の濾過筒を吊り下げて配設し、前記濾過室に入った原水が該濾過室内を上向流しながら、濾布により濾過され濾液となって濾過筒内を上昇して濾液室内に集水される濾過装置において、
   前記濾過室内を上向流する原水の流れに直交する方向に整流板を設け、該整流板は下方より第１整流板及び第２整流板の少なくとも２枚を間隔をあけて並設し、
   前記整流板には前記濾過筒を通せる貫通孔を有しており、該貫通孔の内面と濾過筒の外面との間に間隙を有しており、
   下方に位置する第１整流板の間隙の大きさは、上方に位置する第２整流板の間隙の大きさより大きくなるように前記貫通孔を形成することを特徴とする濾過装置。
2. 前記整流板が、下方より順に、第１整流板、第２整流板及び第３整流板からなり、
   各整流板の間隙の大きさｘ１、ｘ２、ｘ３、濾過筒の外径Ｌとした時、第１整流板、第２整流板及び第３整流板の間隙の大きさは、第１整流板の間隙ｘ１＝Ｌ×（０．１０〜０．１５）；第２整流板の間隙ｘ２＝Ｌ×（０．０７〜０．０９）；第３整流板の間隙ｘ３＝Ｌ×（０．０４〜０．０６）の式で表わされる範囲であることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
   

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