JP2011212620A - ディスクフィルタエレメントおよび濾過システム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクフィルタにプレコートされた濾過助剤の剥落を防止するとともに、ディスクフィルタのサイズを維持しつつ濾過速度を向上させる。
【解決手段】ディスクフィルタを構成するディスクフィルタエレメント１０の一方の面（表面）１０４には、貫通穴１０１の周りを囲む同心円状の溝１０２が形成されており、他方の面（裏面）１０５には、複数の溝１０２のそれぞれと複数位置で交差するラインに沿って貫通穴１０１の周りを囲む凸パターン１０３が形成されている。このようなディスクフィルタエレメントを、隣り合うディスクフィルタエレメントの溝１０２の溝山と凸パターン１０３とが接触するように積層することにより、ディスクフィルタを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレコートされた濾過助剤の剥落を防止可能なディスクフィルタエレメントおよびこれを用いた濾過システムに関する。

洗車により排出された廃水（洗車廃水）を洗車用水としてリサイクルするシステムとして、例えば特許文献１に記載の洗浄装置が知られている。

この洗浄装置においては、逆浸透膜（ＲＯ）等の高度濾過器の前段に、予備濾過器としてプレコート式濾過器が設けられている。濾過工程に先立ち、このプレコート式濾過器にはプレコートタンクからの濾過助剤分散液が供給され、フィルタ外周面に濾過助剤がプレコートされる（特許文献１（図３〜図５）参照）。廃水に含まれる不純物は、フィルタ外周面にプレコートされた濾過助剤によって吸着される。なお、このようなフィルタとしては、例えばディスクフィルタが用いられる。

特開２００９−１０１９８１号公報

ところが、上記従来の洗浄装置のプレコート式濾過器のフィルタとしてディスクフィルタを用いた場合、ディスクフィルタの外周面にプレコートされた濾過助剤が剥落する可能性がある。また、上記従来の洗浄装置においては、濾過速度の向上の必要性が考慮されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ディスクフィルタにプレコートされた濾過助剤の剥落を防止するとともに、ディスクフィルタのサイズを維持しつつ濾過速度を向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明においては、積層によって隣り合うディスクフィルタエレメントのうち、一方のディスクフィルタエレメントの片側面に、貫通穴の周りを囲む同心円状の溝を形成し、これらの溝のそれぞれと複数位置で交差する凸パターンを、他方のディスクフィルタエレメントの片側面に形成する。

例えば、本発明は、液体を通過させるための貫通穴が形成されたディスクフィルタエレメントであって、
前記液体を通過させるための複数の溝が、前記貫通穴の周りを囲む同心円状に形成された第一の面と、
前記複数の溝のそれぞれと複数位置で交差するラインに沿って前記貫通穴の周りを囲む凸パターンが形成された、前記第一の面の反対側の第二の面と、を有する。

また、本発明は、濾過助剤でプレコートされたディスクフィルタにより液体を濾過する濾過システムであって
前記ディスクフィルタは、
前記ディスクフィルタエレメントが複数枚積層されて構成され、
当該積層により隣り合う前記ディスクフィルタエレメントの前記第一の面の溝の溝山と前記第二の面の凸パターンとが接触した状態で、前記濾過助剤によりプレコートされる。

本発明によれば、ディスクフィルタにプレコートされた濾過助剤の剥落を防止することができるとともに、ディスクフィルタのサイズを維持しつつ濾過速度を向上させることができる。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係るディスクフィルタエレメントの表面側からの斜視図であり、図１（Ｂ）は、本発明の実施形態に係るディスクフィルタエレメントの裏面側からの斜視図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ断面を含む外観図である。 図２（Ａ）は、図１のディスクフィルタエレメントを重ね合わせた場合における水の流路を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、図１のディスクフィルタエレメントを２枚重ね合わせた場合の半径方向の部分断面図であり、図２（Ｃ）は、凸パターンの外周面（濾剤面）に濾過助剤のプレコート層が形成された状態を仮想的に示した図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る濾過システムの概略構成図である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ)は、本発明の実施の形態に係る濾過システムの概略構成図である。

以下、本発明の一実施の形態について説明する。

まず、本実施の形態に係るディスクフィルタを構成するディスクフィルタエレメントの構造について説明する。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に、本実施の形態に係るディスクフィルタエレメントの両面側からの外観および断面を示す。

図示するように、このディスクフィルタエレメント１０の中央部には、一方の面（以下、表面と呼ぶ）１０４から他方の面（以下、裏面と呼ぶ）１０５に抜ける貫通穴１０１があけられている。

このディスクフィルタエレメント１０の表面１０４には、貫通穴１０１の周りを囲むように同心円状の溝１０２が形成されている。溝１０２の溝幅は、例えば、濾過する原水の種類等に応じて定められているが、少なくともプレコートに使用する濾過助剤の平均粒径よりも小さな寸法とする。例えば、井水、排水、かん水等の濾過に用いられるディスクフィルタエレメント１０の表面１０４には、溝幅約１０μｍの溝１０２が形成されていればよい。

一方、このディスクフィルタエレメント１０の裏面１０５には、表面１０４側の溝１０２と複数位置で交差するラインに沿って貫通穴１０１の周りを囲む１本の凸パターン１０３（すなわち、蛇行しながら貫通穴１０１の周りを囲む凸パターン１０３）が形成されている。この凸パターン１０３の高さは、プレコートに使用する濾過助剤の平均粒径よりも大きな寸法（例えば約０．５ｍｍ）であればよい。

このようなディスクフィルタエレメント１０を複数枚重ね合わせ、軸方向から押圧すると、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、各ディスクフィルタエレメント１０の表面１０４側の各溝１０２の溝山が、隣り合うディスクフィルタエレメント１０の裏面１０５側の凸パターン１０３に密着し、凸パターン１０３の外側（ディスクフィルタエレメント１０の外周側）から内側（貫通穴１０１側）へ水が浸入する複数の開口が形成される。これらの開口を通過できない大きさの不純物が、凸パターン１０３の外周面（貫通穴１０１と反対側の面：以下、濾剤面と呼ぶ）に捕捉されるため、不純物が除去された水が、連続する貫通穴１０１内部に送りまれる。

ここで、ディスクフィルタエレメント１０の縁と貫通穴１０１の縁との間を蛇行しながら貫通穴１０１の周りを囲む凸パターン１０３の全長は、ディスクフィルタエレメント１０の外周よりも長くなるため、外周で不純物を補足する従来のディスクフィルタエレメントと比較して、より広い濾過面積を確保することができる。このため、ディスクフィルタエレメント１０の径を大きくしなくても（すなわち、ディスクフィルタのサイズを大きくしなくても）、濾過速度を向上させることができる。

また、図２（Ｃ）に示すように、濾過助剤１０６が、凸パターン１０３の濾剤面にプレコートされ、隣り合うディスクフィルタエレメント１０の間に保持される。このため、プレコートされた濾過助剤の剥落を防止することができる。

なお、本実施の形態においては、１枚のディスクフィルタエレメント１０の表面１０４および裏面１０５に同心円状の溝１０２および凸パターン１０３を形成しているが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、貫通穴１０１の周りを囲む同心円状の溝１０２が両面ともに形成された貫通穴付きディスクフィルタエレメントと、蛇行しながら貫通穴１０１の周りを囲む凸パターン１０３が両面ともに形成された貫通穴付きディスクフィルタエレメントとを交互に積層するようにしてもよい。

つぎに、このようなディスクフィルタエレメント１０を複数枚積層させたディスクフィルタを用いた濾過システムについて説明する。

図３は、本実施の形態に係る濾過システム全体の概略構成図である。

この濾過システムには、濾過前の原水（井水、潅水、排水等）が蓄えられた原水タンクの出水口に連結される前処理ユニット２０、原水の濾過処理に先立ちプレコート用の濾過助剤を前処理ユニット２０に供給する濾過助剤供給ユニット３０、前処理ユニット２０の後段に連結される高度濾過ユニット４０、およびシステム全体を制御するシーケンス制御装置５０、が含まれている。

前処理ユニット２０は、複数枚のディスフィルタエレメント１０の積層体（ディスクフィルタ）を収容した濾過器２０１と、清水が蓄えられる清水タンク２０３、濾過器２０１を経由する流路を形成する配水ラインと、原水タンク内の原水または清水タンク２０３の清水を配水ラインに送り出すポンプ２０４と、濾過器２０１の吸水口付近の水圧を測定する圧力計２０６と、を有している。

ここで、配水ラインは、２つの３方切替えバルブ２０５００、２０５０１と、３つの開閉バルブ２０５０２〜２０５０４と、これらのバルブ２０５０１〜２０５０４により中継された配水管２０５１０〜２０５２１と、により構成される。

配水管２０５１０〜２０５２１には、３方切り替えバルブ２０５００の第１接続口とポンプ２０４の吸水口とに接続された配水管２０５１０と、３方切り替えバルブ２０５００の第２接続口と清水タンク２０３の出水口とに接続された排水管２０５１１と、３方切り替えバルブ２０５００の第３接続口に接続された吸水管（原水タンクの出水口に接続される原水口）２０５１２と、ポンプ２０４の吐出口と３方切り替えバルブ２０５０１の第１接続口とに接続された配水管２０５１３と、３方切り替えバルブ２０５０１の第２接続口と濾過器２０１の吸水口とに接続された配水管２０５１４と、配水管２０５１４から分岐して開閉バルブ２０５０４の一方の接続口に接続された配水管２０５１５と、開閉バルブ２０５０４の他方の接続口に接続された排水管２０５１６と、開閉バルブ２０５０２の一方の接続口に接続された出水口（高度濾過ユニット４０が接続される濾過水口）２０５１７と、濾過器２０１の出水口と開閉バルブ２０５０２の他方の接続口に接続された配水管２０５１８と、配水管２０５１８から分岐して３方切替えバルブ２０５０１の第３接続口に接続された配水管２０５１９と、配水管２０５１８から分岐して開閉バルブ２０５０３の一方の接続口に接続された配水管２０５２０と、開閉バルブ２０５０３の他方の接続口に接続された給水管（清水タンク２０３への給水口）２０５２1と、が含まれる。

例えば、３つの開閉バルブ２０５０２〜２０５０４のうち、清水タンク２０３への給水口の開閉バルブ２０５０３だけを開放し、２つの３方切替えバルブ２０５００、２０５０１により、清水タンク２０３の出水口からポンプ２０４の吸水口への流路およびポンプ２０４の吐出口から濾過器２０１の吸水口への流路を開いた場合、図３に黒塗りの矢印で示したように、清水タンク２０３と濾過器２０１（吸水口→出水口）との間に循環路が形成される。

また、３つの開閉バルブ２０５０２〜２０５０４のうち、高度濾過ユニット４０が接続された濾過水口２０５１７の開閉バルブ２０５０２だけを開放するとともに、２つの３方切り替えバルブ２０５００、２０５０１の切替えにより、給水管２０５１２（原水タンクの出水口）からポンプ２０４の吸水口への流路およびポンプ２０４の吐出口から濾過器２０１の吸水口への流路を開いた場合、図４（Ａ）に黒塗りの矢印で示すように、原水タンク(給水管２０５１２）から濾過器２０１（吸水口→出水口）を介して濾過水口２０５１７へつながる流路が形成される。

また、３つの開閉バルブ２０５０２〜２０５０４のうち、排水管２０５１６の開閉バルブ２０５０４だけを開放するとともに、２つの３方切替えバルブ２０５００、２０５０１の切替えにより、清水タンク２０３の出水口からポンプ２０４の吸水口への流路およびポンプ２０４の吐出口から濾過器２０１の吸水口への流路を開いた場合、図４（Ｂ）に黒塗りの矢印で示すように、清水タンク２０３から濾過器２０１（出水口→吸水口）を介して排水管２０５１６へつながる流路が形成される。

濾過助剤供給ユニット３０には、適当な濾過精度（例えば０．５μｍ）の濾過助剤（珪藻土等）を含んだスラリが蓄えられる濾過助剤タンク３０１と、濾過助剤タンク３０１内のスラリを攪拌する攪拌機３０３と、濾過助剤タンク３０１内のスラリを前処理ユニット２００の清水タンク２０３に送り出すポンプ３０２と、が含まれる。

高度濾過ユニット４０には、最終的な濾過水に要求される水質に応じて、限外濾過膜（ＵＦ）、ナノ濾過膜（ＮＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）等の濾過膜カートリッジ４０１が装着される。

シーケンス制御装置５０は、濾過助剤供給ユニット３０の攪拌機３０３およびポンプ３０２、前処理ユニット２０のポンプ２０４および各バルブ２０５００〜２０５０４のシーケンス制御を実行し、プレコート工程、濾過工程、逆洗浄工程を順次実施する。

以下、シーケンス制御装置５０のシーケンス制御により実施される各工程について説明する。
（１）プレコート工程
シーケンス制御装置５０は、操作盤上のスタートスイッチが押されたことを検知すると、濾過助剤供給ユニット３０のポンプ３０２を駆動して、所定の時間、濾過助剤を含むスラリを前処理ユニット２０の清水タンク２０３に供給する。これにより、清水タンク内の清水に所定量の濾過助剤が添加され、攪拌機３０３の攪拌により、清水タンク２０３内で適当な濃度の濾過助剤分散液が調整される。

その後、シーケンス制御装置５０は、３つの開閉バルブ２０５０２〜２０５０４のうち、清水タンク２０３への給水口の開閉バルブ２０５０３だけを開放するとともに、２つの３方切替えバルブ２０５００〜２０５０１の切替えにより、清水タンク２０３の出水口からポンプ２０４の吸水口への流路およびポンプ２０４の吐出口から濾過器２０１の吸水口への流路を開く。さらに、前処理ユニット２０のポンプ２０４を駆動することによって、適当な時間（例えば１分間）、清水タンク２０３と濾過器２０１（吸水口→出水口）との間で濾過助剤分散液を循環させる（図３参照）。これにより、濾過器２０１の吸水口から入り込んだ濾過助剤分散液に含まれる濾過助剤が、隣り合うディスクフィルタエレメント１０の間に入り込み、凸パターン１０３の濾過面にプレコートされる。
（２）濾過工程
プレコート工程が完了すると、シーケンス制御装置５０は、清水タンク２０３への給水口の開閉バルブ２０５０３を閉じて、高度濾過ユニット４０が接続された濾過水口２０５１７の開閉バルブ２０５０２を開放するとともに、一方の３方切替えバルブ２０５００の切替えにより、給水管２０５１２（原水タンクの出水口側）からポンプ２０４の吸水口への流路を開く。これにより、原水タンクから濾過器２０１（吸水口→出水口）を介して濾過水口２０５１７へつながる流路が形成されるため（図４（Ａ）参照）、原水タンクからの原水が濾過器２０１内のプレコート済みディスクフィルタによって濾過され、濾過水が、プレコート済みディスクフィルタの貫通穴１０１を通過して高度濾過ユニット４０に供給される。

このような濾過処理中、シーケンス制御装置５０は、圧力計２０６の計測値を逐次監視している。
（３）逆洗工程
濾過処理中に圧力計２０６の計測値が、フィルタ目詰まりを示す所定値以上となった場合、シーケンス制御装置５０は、高度濾過ユニット４０が接続された濾過水口２０５１７の開閉バルブ２０５０２を閉じて、排水管２０５１６の開閉バルブ２０５０４だけを開放するとともに、２つの３方切替えバルブ２０５００、２０５０１の切替えにより、清水タンク２０３の出水口からポンプ２０４の吸水口への流路およびポンプ２０４の吐出口から濾過器２０１の吸水口への流路を開く。これにより、清水タンク２０３から濾過器２０１（出水口→吸水口）を介して排水管２０５１６へつながる流路が形成され（図４（Ｂ）参照）、清水タンク２０３からの清水が、濾過器２０１の出水口に供給され、ディスクフィルタエレメント１０間に残留している不純物と濾過助剤とを含むケーキが排水管２０５１６から排出される。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

本実施の形態によれば、ディスクフィルタエレメント１０の表面１０４に、貫通穴１０１の周りを囲む同心円状の溝１０２を形成する一方、裏面１０５に、これらの溝１０２のそれぞれと複数位置で交差する凸パターン１０３を形成している。そして、ディスクフィルタは、積層により隣り合う一方のディスクフィルタエレメント１０の表面１０４に形成された溝１０２の溝山と、他方のディスクエレメント１０の裏面１０５に形成された凸パターン１０３とが接触した状態で、濾過助剤によりプレコートされる。したがって、ディスクフィルタにプレコートされた濾過助剤の剥落を防止することができるとともに、ディスクフィルタのサイズを維持しつつ濾過速度を向上させることができる。

１０：ディスクフィルタエレメント、１０１：貫通穴、１０２：溝、１０３：凸パターン、１０４：溝形成面（表面）、１０５：凸パターン形成面（裏面）、２０：前処理ユニット、３０：濾過助剤供給ユニット、４０：高度濾過ユニット、５０：シーケンス制御装置、２０１：濾過器、２０３：清水タンク、２０４：ポンプ、２０６：圧力計、３０１：濾過助剤タンク、３０２：ポンプ、３０３：濾過助剤タンク、４０１：濾過膜カートリッジ、２０５００、２０５０１：方切替えバルブ、２０５０２〜２０５０４：開閉バルブ２０５０２〜２０５０４、２０５１０〜２０５２１：配水管

Claims (2)

1. 液体を通過させるための貫通穴が形成されたディスクフィルタエレメントであって、
   前記液体を通過させるための溝が、前記貫通穴の周りを囲む同心円状に形成された第一の面と、
   前記溝のそれぞれと複数位置で交差するラインに沿って前記貫通穴の周りを囲む凸パターンが形成された、前記第一の面の反対側の第二の面と、を有する
   ことを特徴とするディスクフィルタエレメント。
2. 濾過助剤でプレコートされたディスクフィルタにより液体を濾過する濾過システムであって、
   前記ディスクフィルタは、
   請求項１に記載のディスクフィルタエレメントが複数枚積層されて構成され、
   当該積層により隣り合う前記ディスクフィルタエレメントの前記第一の面の溝の溝山と前記第二の面の凸パターンとが接触した状態で、前記濾過助剤によりプレコートされる
   ことを特徴とする濾過システム。

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