JP2014217816A - ろ過方法、ならびに、ろ過モジュールおよびこれを備えたろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性汚泥を含有する被処理水をろ材によりろ過する方法であって、浮遊物質が十分に除去され、ろ材の透過流束を高めることができるろ過方法を提供する。
【解決手段】有機性汚泥を含有する被処理水を、当該被処理水中に設けられたろ材によりろ過して、ろ過水を得るろ過方法であって、ろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性汚泥を含有する被処理水をろ材によりろ過する方法と、当該ろ過方法に適したろ過モジュール、およびこのろ過モジュールを備えたろ過装置に関する。

従来、有機性汚泥を含有する被処理水をろ材によりろ過する方法が知られており、例えば、活性汚泥を含有する被処理水に膜ろ材を浸漬設置して、当該膜ろ材により汚泥濃度を高く維持して活性汚泥処理を行いながら、活性汚泥処理水をろ過水として得る膜分離活性汚泥処理が知られている（例えば、特許文献１等）。

特開２０１０−２５３３９７号公報

膜分離活性汚泥処理のように、ろ材を用いてろ過を行う場合、得られるろ過水には浮遊物質ができるだけ含まれないようにすることが求められる。例えば下水道法施行令では、下水処理場からの放流水の浮遊物質濃度（懸濁物質濃度）を通常４０ｍｇ／Ｌ以下にすることが定められており、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ １４．１によれば、孔径１μｍのガラス繊維ろ紙を用いてろ過した際のろ紙上残渣が懸濁物質（浮遊物質）として規定されている。従って、水処理においてろ材を用いてろ過を行う場合は、孔径（公称孔径）１μｍ以下のろ材を用いるのが普通である。例えば、特許文献１には、平均孔径が１０μｍ以下の膜ろ材を用いて膜分離活性汚泥処理を行ってもよいとの記載があるが、実際に平均孔径１０μｍのような大孔径の膜ろ材を用いて膜分離活性汚泥処理を行ったことは示されていない。

上記のように、ろ材を用いたろ過においては浮遊物質を十分に除去することが求められるが、一方で、ろ材の透過流束を高めることも望まれる。しかし、ろ材の透過流束を高めるためには、ろ材の孔径を大きくすることが必要となり、固液分離性能とろ材の透過流束は一般に相反する性質であると考えられている。この点で、固液分離性能を確保しつつ、ろ材の透過流束を高めることは、ろ材を用いたろ過における根源的な要望といえる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機性汚泥を含有する被処理水をろ材によりろ過する方法であって、浮遊物質が十分に除去され、ろ材の透過流束を高めることができるろ過方法を提供することにある。本発明はまた、当該ろ過方法に適したろ過モジュール、およびこのろ過モジュールを備えたろ過装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決することができた本発明のろ過方法とは、有機性汚泥を含有する被処理水を当該被処理水中に設けられたろ材によりろ過して、ろ過水を得るろ過方法であって、ろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下であるところに特徴を有する。本発明によれば、一般に水処理で用いられるろ材よりも大きな孔径を有するろ材を用いてろ過を行うにも関わらず、このようなろ材を用いて有機性汚泥を含有する被処理水をろ過することにより、有機性汚泥によってろ材の孔径よりも小孔径のろ過層が形成され、その結果、ろ材の孔径よりも小さな浮遊物質でもろ材を透過しないようになり、清澄なろ過水が得られるようになる。しかも、ろ材そのものは通常の水処理で用いられるろ材よりも大孔径であるため、ろ材の透過流束を高めることが可能となる。

ろ材は、緻密層の厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。緻密層の厚さが５０μｍ以上であれば、ろ材が比較的大きい孔径を有していても、被処理水に含まれる浮遊物質がろ材を透過しにくくなり、浮遊物質濃度の低減されたろ過水を得やすくなる。ろ材は、空隙率が５０％以上９０％以下であることが好ましい。

本発明のろ過方法は、ろ材をクロスフロー洗浄せずにろ過を行うことが好ましい。このようにろ過を行うことにより、被処理水中に含まれる有機性汚泥が剪断あるいは細分化されにくくなり、有機性汚泥によってろ材の細孔内でろ材の孔径よりも小孔径のろ過層が形成されやすくなる。

本発明はまた、本発明のろ過方法に好適に用いられるろ過モジュールも提供する。本発明のろ過モジュールは、有機性汚泥を含有する被処理水のろ過に用いられるものであって；ろ過モジュールは、ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数のろ材エレメントと、ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた集水部とを有し；ろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下であるところに特徴を有する。ろ材は、緻密層の厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。また、ろ材は、空隙率が５０％以上９０％以下であることが好ましい。

本発明はさらに、本発明のろ過モジュールを備えたろ過装置も提供する。本発明のろ過装置は、本発明のろ過モジュールを備え、ろ材が被処理水中に設けられ、静水ろ過式でろ過を行うものである。本発明のろ過装置を用いれば、本発明のろ過方法を好適に実施することができる。

本発明によれば、有機性汚泥を含有する被処理水を比較的大きな孔径を有するろ材でろ過することにより、ろ材の透過流束を高めつつ、浮遊物質が十分に除去されたろ過水を得ることができる

本発明で用いられるろ過モジュールの一例を表す。 本発明で用いられるろ過モジュールの別の例を表す。 実施例における各ろ材の透過流束の測定結果を表す。

本発明は、ろ過方法、ならびに、ろ過モジュールおよびこれを備えたろ過装置に関し、詳細には、比較的大きな孔径を有するろ材を用いて、有機性汚泥を含有する被処理水をろ過する方法と、当該ろ過方法に適したろ過モジュール、およびこのろ過モジュールを備えたろ過装置に関する。

本発明のろ過方法は、有機性汚泥を含有する被処理水を、当該被処理水中に設けられたろ材によりろ過して、ろ過水を得るものである。本発明において処理対象となる被処理水は、有機性汚泥を含有するものであれば特に限定されない。有機性汚泥は、有機物含有水を生物処理することにより発生する汚泥であればよく、例えば、下水処理、し尿処理、食品工場や紙パルプ工場、化学工場等から発生する工場排水の処理、家畜糞尿等の畜産廃棄物の処理等により発生する汚泥が挙げられる。有機性汚泥は処理プロセスの発生源に制限を受けるものではなく、例えば、初沈汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、活性汚泥、消化汚泥等を用いることができ、汚泥は好気性処理により得られた汚泥（好気性汚泥）であっても、嫌気性処理により得られた汚泥（嫌気性汚泥）であってもよい。

被処理水の浮遊物質濃度（懸濁物質濃度）は特に限定されないが、本発明のろ過方法は、比較的高い浮遊物質濃度を有する被処理水であっても好適にろ過できることから、有機性汚泥を含有する被処理水の浮遊物質濃度は、例えば、１，０００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、３，０００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、５，０００ｍｇ／Ｌ以上がさらに好ましい。なお、被処理水は液状であることが好ましいことから、被処理水の浮遊物質濃度は５０，０００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、４０，０００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましく、３０，０００ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。

有機性汚泥を含有する被処理水のろ過は、被処理水中に設けられたろ材により行う。詳細には、被処理水中に設けられたろ材を備えたろ過モジュールを用いてろ過を行う。ろ材は、例えば、被処理水が保持された被処理水槽に浸漬設置されてもよく、この場合、ろ過槽内の被処理水がろ材によりろ過されることとなる。ろ材はハウジング内に設置され、ろ材を備えたハウジングが被処理水槽の外に設置されてもよい。この場合、被処理水槽からハウジング内に被処理水が供給され、この場合も、ろ材がハウジング内で被処理水に設けられることとなる。

ろ材としては、被処理水に含まれる懸濁物質を捕捉し、ろ過水を得ることができるものであればよく、例えば、膜ろ材を用いることができる。ろ材は、いわゆる精密ろ過膜（ＭＦ膜）であってもよい。ろ材の形状は、管状（中空糸を含む）、平板状等、特に限定されない。ろ材を構成する素材は特に限定されず、合成樹脂、セラミック、金属等が挙げられる。なお、本発明で用いられるろ材は、細孔の形状が固定化され、汚泥がろ材を透過しないようにする点から、ある程度の剛性を有していることが好ましい。この点から、ろ材は不織布や金網等の柔軟な材料で構成されないことが好ましく、例えば多孔質体から構成されることが好ましい。

ろ材は、被処理水が供給される供給側と、ろ過水が取り出されるろ過水取出側を有する。ろ材は、供給側がろ材の外側（表面）に存在し、ろ過水取出側がろ材の内側（内部）に存在することが好ましい。つまり、被処理水がろ材の外側から供給され、ろ材を透過したろ過水がろ材の内側から取り出されることが好ましい。

ろ過を行う際は、被処理水をろ材の供給側から供給し、ろ材を透過したろ過水をろ材のろ過水取出側から取り出す。ろ材によるろ過は、ろ材の供給側とろ過水取出側の間の差圧を利用して行われる。ろ過は、ろ材の供給側を加圧することによって行ってもよく、ろ材のろ過水取出側を減圧することによって行ってもよく、またその両方を組み合わせることにより行ってもよい。なお本発明では、ろ材が被処理水中に設けられるため、ろ材の供給側は、ろ材の設置水深に基づく水圧によっていくらか加圧されることとなる。またろ材がハウジング内に設置される場合は、ハウジング内に供給される被処理水の水圧によってもろ材の供給側が加圧され得る。

一方、ろ材の逆洗を行う際は、逆洗用流体をろ材のろ過水取出側に供給することにより行えばよい。ろ材のろ過水取出側に供給した逆洗用流体をろ材の供給側に透過させることにより、ろ材の逆洗を行うことができる。逆洗用流体は、気体であっても液体であってもよく、ろ材の洗浄の目的に合わせて適宜適切な流体を選択すればよい。

本発明で用いられるろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下である点に特徴を有する。バブルポイント法による細孔径測定はろ材の孔径を測る方法の１つであり、ＡＳＴＭ Ｆ３１６とＡＳＴＭ Ｅ１２９４に規定されている。本発明では、ウェット加圧／ドライ加圧モードで細孔径分布測定を行い、ウェット流量曲線（Ｗｅｔ Ｆｌｏｗ Ｃｕｒｖｅ）とドライ流量曲線（Ｄｒｙ Ｆｌｏｗ Ｃｕｒｖｅ）の１／２の傾きの曲線（Ｈａｌｆ Ｄｒｙ Ｃｕｒｖｅ）が交わる点の圧力を求め、当該圧力の値を式ｄ＝Ｃγ／Ｐ（ただし、ｄは（平均）細孔径、γは液体の表面張力、Ｐは圧力、Ｃは圧力定数を表す）に代入することにより、平均細孔径を求める。なお、測定条件の詳細は、実施例での条件に従う。

本発明で用いられるろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上であり、これは一般に水処理で用いられるろ材の孔径（公称孔径）よりも大きいものである。水処理においてろ材によりろ過を行う場合、通常、被処理水に含まれる浮遊物質（懸濁物質）を除去することを目的にろ過が行われる。この際、浮遊物質濃度はＪＩＳ Ｋ ０１０２ １４．１に基づき測定され、孔径１μｍのガラス繊維ろ紙を用いてろ過した際のろ紙上残渣が懸濁物質と規定される。従って、水処理においてろ材を用いてろ過を行う場合は、孔径（公称孔径）１μｍ以下のろ材を用いるのが普通であり、孔径１μｍを超えるろ材で有機性汚泥を含有する被処理水をろ過するという発想はなかった。

しかし本発明者らが検討したところ、有機性汚泥を含有する被処理水をろ材によりろ過する場合は、孔径１μｍ以下のろ材を用いなくとも十分に被処理水中の浮遊物質を除去でき、むしろそれより大きい孔径のろ材を用いることにより、十分に浮遊物質が除去されたろ過水が得られるとともに、ろ材の透過流束を高めることができることが明らかになった。このような結果が得られた理由は次のように推察される。有機性汚泥は通常凝集性を有するため、有機性汚泥を含有する被処理水を大きな孔径を有するろ材を用いてろ過すると、ろ材の細孔内で凝集汚泥が堆積し、ろ材の孔径よりも小孔径のろ過層が形成されることが推察される。その結果、ろ材の孔径よりも小さい浮遊物質でもろ材を透過しないようになり、清澄なろ過水が得られるようになると考えられる。

ろ材の平均細孔径は２．５μｍ以上であり、５．０μｍ以上が好ましく、また１５０μｍ以下であり、１００μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下がさらに好ましい。ろ材の平均細孔径がこのような範囲にあれば、有機性汚泥を含有する被処理水をろ材によりろ過することにより、浮遊物質濃度の低減されたろ過水が得られるとともに、高い透過流束を得ることができる。

ろ材は、緻密層の厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。緻密層はろ材の固液分離能に影響する層であり、ろ材を構成する層の中で最も孔径が小さくなる層である。従って、本発明で用いられるろ材は、緻密層のバブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下となる。

本発明で用いられるろ材は、緻密層のみから構成されていてもよく、緻密層とそれより大孔径の支持層から構成されていてもよいが、いずれの場合も緻密層の厚さが５０μｍ以上であることが好ましい。ろ材の緻密層の厚さが５０μｍ以上であれば、上記のようにろ材が比較的大きい孔径を有していても、被処理水に含まれる浮遊物質がろ材を透過しにくくなり、浮遊物質濃度の低減されたろ過水を得やすくなる。緻密層の厚さはより好ましくは１００μｍ以上であり、さらに好ましくは２００μｍ以上である。またろ材として、緻密層が非常に厚いろ材を用いてもよく、この場合、緻密層の厚さは例えば１．０ｍｍ以上であってもよく、１．５ｍｍ以上であってもよく、２．０ｍｍ以上であってもよい。一方、緻密層の厚さの上限は特に限定されない。本発明で用いられるろ材は、緻密層であっても比較的大きい孔径を有しているため、緻密層が厚く形成されていてもろ材の透過流束を高く維持することができ、ろ材の設計の自由度が大きい。緻密層の厚さは、ろ材の製造コストの観点から、１０．０ｍｍ以下が好ましく、ろ材の厚さを薄くしてろ材の重量を低減する場合などは、緻密層の厚さは７．０ｍｍ以下とすることがより好ましく、４．５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。緻密層の厚さは、ろ材の端面または切断面を顕微鏡で観察して測ればよい。

ろ材は、空隙率が５０％以上９０％以下であることが好ましい。ろ材の空隙率が５０％以上であれば、ろ材の目詰まりが起こりにくくなるとともに、ろ材の透過流束を高めやすくなる。ろ材の空隙率が９０％以下であれば、ろ材の強度を確保しやすくなる。ろ材の空隙率は、５５％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましく、また８５％以下がより好ましく、８０％以下がさらに好ましい。ろ材の空隙率（Ｐ）は、ろ材の見掛け上の体積（Ｖ）、ろ材の質量（Ｍ）、ろ材を構成する材料の真比重（Ｄ）から、式：Ｐ（％）＝（１−Ｍ／（Ｄ×Ｖ））×１００により求めることができる。

本発明では、静水ろ過式でろ過を行うことが好ましい。静水ろ過とは、ろ材をクロスフロー洗浄せずにろ過を行う方式を意味する。ろ材によりろ過を行う場合、ろ材に堆積する粒子の除去や、ろ材表面に形成されたケーキ層に剪断力を付与して剥離することを目的として、あるいはろ材表面付近で被処理水が濃縮されることを防止することを目的として、クロスフロー洗浄しながらろ過を行うことが広く行われている。この場合、ろ過水がろ材を透過する方向に対して略垂直方向に（すなわち、ろ材表面に沿って）、ガスや被処理水の流れを形成しながらろ過を行なうこととなる。そのために、ろ材の下側に散気装置を設けたり、ろ材の下部または上部に撹拌装置を設けたり、あるいはろ材をろ材表面に沿って回転させる回転ろ材として設けることが行われる。これに対して本発明では、ろ材をクロスフロー洗浄せずにろ過を行うことが好ましい。これにより、被処理水中に含まれる有機性汚泥が剪断あるいは細分化されにくくなり、有機性汚泥によってろ材の細孔内でろ材の孔径よりも小孔径のろ過層が形成されやすくなる。

なお、上記に説明した通り、静水ろ過とはクロスフロー洗浄を行なわずにろ過する方法であり、ろ材が設けられた被処理水の流れが完全に停止した状態を意味するものではない。従って、例えば被処理水中の有機性汚泥が沈降するのを防止するために、被処理水を間欠的に撹拌しながらろ過する方法は、静水ろ過の範疇である。

一方、本発明では、ろ材の逆洗を定期的に行うことが好ましい。本発明で用いられるろ材は、有機性汚泥を含有する被処理水をろ過した際に、速やかにろ過層を形成することができる。そのため、ろ材にろ過層が形成されない状態でろ過を開始してもすぐにろ過層が形成され、ろ過開始当初から浮遊物質の透過を防ぐことが容易になる。従って、ろ材の逆洗を比較的頻繁に行うことができるので、高い透過流束を維持することが可能となる。ろ材の逆洗は、例えば、ろ過を２４時間行う間に１回以上行うことが好ましく、８時間に１回以上行うことがより好ましく、３時間に１回以上行うことがさらに好ましい。なお、前記に説明したろ材の逆洗頻度は、ろ過操作の累積運転時間当たりの逆洗頻度を表し、例えば、ろ過操作を行わない待機状態の時間はろ過を行う時間に含まれない。

本発明で用いられるろ材は、通常の水処理で用いられるろ材よりも大きな孔径を有するものであるが、従来公知のろ材の製造方法において、製造条件を変えることによって大きな孔径を有するろ材を製造し、これを本発明で用いるろ材として適用することができる。また、従来ろ材として用いられていなかった多孔質材料等を、本発明で用いるろ材に適用してもよい。

ろ材の製造方法としては、従来、相分離法、延伸法、水抽出法、焼結法等が知られている。樹脂製のろ材は前記のいずれの製法によっても製造することができる。セラミックや金属製のろ材は、焼結法による製造方法がよく知られている。

相分離法としては、熱誘起相分離法や非溶媒相分離法等が知られている。熱誘起相分離法は、ポリマーを貧溶媒と高温で混合し、これを冷却することによりポリマーがマトリクスとなって貧溶媒が抽出され、これにより多孔質構造を形成する方法である。熱誘起相分離法では、例えばポリマーと貧溶媒の混合比率を変えたり、冷却条件を調整することにより、得られるろ材の孔径を変えることができる。非溶媒相分離法は、ポリマー溶液を非溶媒（貧溶媒）と接触させて、ポリマーを相分離し、脱溶媒（溶媒置換）することにより、多孔質ろ材（多孔質膜）を凝固させる方法である。非溶媒相分離法では、例えば非溶媒の種類を変えたり、ポリマー溶液と非溶媒との混合比率を変えることにより、得られるろ材の孔径を変えることができる。

延伸法は、ポリマーを延伸することにより多孔質ろ材（多孔質膜）を形成する方法であり、結晶性高分子の結晶構造中のラメラ層と非晶性部分を延伸することにより、非晶性部分を引き伸ばしてミクロフィブリル構造を形成して、細孔を形成することができる。延伸法では、例えばポリマーの組成や延伸条件（温度、延伸速度等）を調整することにより、得られるろ材の孔径を変えることができる。

水抽出法は、ポリマー（非水溶性ポリマー）と、水溶性造孔材と、必要に応じて滑材（例えば、水溶性ポリマー）とを加熱下で混合し、得られた混合物から水溶性造孔材と滑材を水で溶解除去して多孔質構造を形成する方法である。水抽出法では、例えば各成分の混合比率を変えたり、水溶性造孔材の粒径を変えることにより、得られるろ材の孔径を変えることができる。

樹脂製のろ材を焼結法により製造する場合は、熱可塑性樹脂粒子を加熱し、粒子の表面のみを溶融して粒子どうしを融着させることにより、多孔質構造を形成することができる。当該方法では、熱可塑性樹脂粒子の粒径を変えることにより、得られるろ材の孔径を変えることができる。

セラミックや金属製のろ材を焼結法により製造する場合は、セラミックや金属からなる骨材粒子を分散媒および造孔材（焼失剤）と混合して成形した後に、乾燥および焼成することにより、多孔質構造を形成することができる。当該方法では、骨材粒子や造孔材の粒径を変えたり、各成分の混合比率を変えることにより、得られるろ材の孔径を変えることができる。

上記に説明した製造方法のうち、本発明では、水抽出法により得られたろ材を用いることが特に好ましい。水抽出法を採用することより、平均細孔径が大きく緻密層の厚さが薄くても、有機性汚泥が透過しにくいろ材を容易に得ることができる。また、空隙率を高めても、ろ材の強度を確保しやすくなる。その結果、ろ材の透過流束を高めることも容易になる。

本発明のろ過方法は、上記のように、通常の水処理で用いられるろ材よりも大きな孔径を有するろ材を用いて有機性汚泥を含有する被処理水をろ過するものであり、ろ材を有するろ過モジュールは次のように構成されることが好ましい。すなわち、ろ過モジュールは、ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数のろ材エレメントと、ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた集水部とを有することが好ましい。

本発明で用いられるろ過モジュールについて、図１および図２を参照して以下に説明する。図１には平板状のろ材を備えたろ過モジュールを示し、図２には管状のろ材を備えたろ過モジュールを示した。なお、本発明で用いられるろ過モジュールは図面に示された実施態様に限定されるものではない。

図１には、平板状のろ材３を備えたろ過モジュール１が示され、図２には、管状のろ材１３を備えたろ過モジュール１１が示されている。図１のろ過モジュール１では、複数の平板状のろ材３が、それぞれのろ材面が互いに略平行になるように配置されている。図２のろ過モジュール１１では、複数の管状のろ材１３が、それぞれのろ材の管軸方向が互いに略平行になるように配置されており、詳細には、管状のろ材１３が端部を揃えて管軸方向に略平行に並べられたろ過モジュール１１が複数設けられている。

ろ過モジュール１，１１は、ろ材３，１３が備えられ、ろ過水取出口４，１４を有するろ材エレメント２，１２と、ろ材エレメント２，１２のろ過水取出口４，１４に連通して設けられた集水部５，１５とを有する。ろ材エレメント２，１２は、ろ材３，１３が備えられるとともに、ろ過水取出口４，１４を有する。ろ過水取出口４，１４は、ろ材３，１３を透過したろ過水を取り出すための開口であり、ろ材３，１３のろ過水取出側に連通して設けられる。ろ過水取出口４，１４からは、ろ材３，１３を逆洗するための逆洗用流体がろ材３，１３に供給されてもよい。ろ過水取出口４，１４は１つのろ材３，１３に対して１つ設けられてもよく、複数設けられてもよい。図１では、ろ過水取出口４が１つのろ材３に対して１つ設けられ、図２では、ろ過水取出口１４が１つのろ材１３に対して２つ設けられている。図１では、ろ過水と逆洗用流体は、同じろ過水取出口４を通ってろ材３を出入りする。図２では、ろ過水用のろ過水取出口１４と、逆洗用流体用のろ過水取出口１４を設けることができ、ろ過水と逆洗用流体が異なるろ過水取出口１４を通ってろ材１３を出入りできるようになる。

ろ過モジュール１，１１には、ろ材エレメント２，１２が１または複数設けられ、ろ材エレメント２，１２のろ過水取出口４，１４に連通して集水部５，１５が設けられる。各ろ材エレメント２，１２のろ過水取出口４，１４から取り出されたろ過水は、集水部５，１５に集められる。また、集水部５，１５を通じて、各ろ材３，１３に逆洗用流体が供給されてもよい。集水部５，１５の形状は特に限定されず、例えば、管状に設けられてもよく、ろ過水等が滞留可能なタンク形状に設けられてもよい。

集水部５，１５には、ろ過水排出口６，１６が設けられることが好ましい。集水部５，１５にろ過水排出口６，１６を設けることにより、集水部５，１５に集められたろ過水がろ過水排出口６，１６を通じてろ過モジュール１，１１から排出され、回収することができる。ろ過水排出口６，１６には、ろ過水吸引手段（例えば、吸引ポンプ、減圧ポンプ等）が連通して設けられることが好ましい。

集水部５，１５には、逆洗用流体供給口７，１７が設けられることも好ましい。集水部５，１５に逆洗用流体供給口７，１７を設けることにより、逆洗用流体供給口７，１７を通じて逆洗用流体が集水部５，１５に供給され、ろ材３，１３の逆洗を行うことができる。逆洗用流体供給口７，１７には、逆洗用流体供給手段（例えば、ブロワ、圧縮機、送液ポンプ等）が連通して設けられることが好ましい。

ろ過水排出口６，１６と逆洗用流体供給口７，１７は、図１に示すように１つの集水部５に設けてもよく、図２に示すようにそれぞれ異なる集水部１５に設けてもよい。図２では、集水部として、ろ過水排出口１６が設けられた集水部１５ａと逆洗用流体供給口１７が設けられた集水部１５ｂが設けられている。図１では、ろ過水排出口６が逆洗用流体供給口７を兼用してもよい。

本発明はまた、本発明のろ過方法に好適に用いられるろ過モジュールも提供する。すなわち本発明のろ過モジュールは、有機性汚泥を含有する被処理水のろ過に用いられるものであり、ろ過モジュールは、ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数のろ材エレメントと、ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた集水部とを有する。そして、ろ過モジュールに備えられるろ材は、バブルポイント試験による細孔径分布のメジアン値が２．５μｍ以上１５０μｍ以下を有する。ろ材は、緻密層の厚さが５０μｍ以上であることが好ましく、空隙率が５０％以上９０％以下であることが好ましい。ろ過モジュールおよびろ材に関する詳細は、上記に説明した通りである。

さらに本発明は、本発明のろ過モジュールをも備えたろ過装置も提供する。本発明のろ過装置は、本発明のろ過モジュールを備え、ろ材が被処理水中に設けられ、静水ろ過式でろ過を行うものである。本発明のろ過装置は、静水ろ過式でろ過を行うものであることから、ろ材の下側に散気装置と撹拌装置のいずれも設けられないことが好ましく、また被処理水中にろ材が固定設置されることが好ましい。本発明のろ過装置を用いれば、本発明のろ過方法を好適に実施することができる。

以下に、実施例を示すことにより本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

（１）ろ材の孔径測定
ポリオレフィン系樹脂を用いて、水抽出法により様々な孔径の管状ろ材を作製した。ろ材は、ろ材Ａ〜ろ材Ｅの全部で５種類作製した。

作製した各ろ材について、バブルポイント法により平均細孔径を測定した。ろ材の平均細孔径測定は、Ｐｏｒｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｃ社製のパームポロメーター（型式：ＣＦＰ−１２００ＡＬ）を用いて行った。パームポロメーターによる測定はウェット加圧／ドライ加圧モードで行い、ウェット加圧条件とドライ加圧条件のそれぞれで流量曲線（ろ材を透過した気体の流量と気体の供給圧力との関係曲線）を測定し、ウェット加圧条件での流量曲線（ウェット流量曲線）とドライ加圧条件での流量曲線（ドライ流量曲線）の１／２の傾きの曲線が交わる点の圧力を求め、得られた圧力値を式ｄ＝Ｃγ／Ｐ（ただし、ｄは平均細孔径、γは液体の表面張力、Ｐは圧力、Ｃは圧力定数を表す）に代入することにより、平均細孔径を算出した。ウェット加圧条件での測定では、ろ材を浸漬する試液としてＧａｌｗｉｃｋ（１，１，２，３，３，３−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ ｏｘｉｄｉｚｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｐｒｏｐｅｎ）を用いた。各ろ材の平均細孔径の測定結果を表１に示す。なお、各ろ材は厚み方向全体にわたって緻密層が形成され、緻密層の厚さは２．０ｍｍであった。ろ材の空隙率は、ろ材Ａが５９％、ろ材Ｂが６１％、ろ材Ｃが６０％、ろ材Ｄが６３％、ろ材Ｅが６４％であった。

（２）ろ材によるろ過実験
各ろ材を用いて、有機性汚泥のろ過実験を行った。管状ろ材を、有機性汚泥を含有する被処理水中に浸漬して固定し、管状ろ材の内側から吸引することによりろ過水を得た。有機性汚泥は活性汚泥（好気性汚泥）を用い、被処理水の活性汚泥濃度（浮遊物質濃度）は１０，０００ｍｇ／Ｌ〜１５，０００ｍｇ／Ｌの範囲で変動した。ろ過は静水ろ過式により行った。すなわち、ろ材のクロスフロー洗浄をせずに、ろ過を行った。ろ材は、３０分に１回、５秒間の逆洗を行った。ろ過実験は連続して３１日間行い、その間、得られるろ過水量に応じて、被処理水の供給量を適宜調整した。

実験結果を図３に示す。図３には、各ろ材の透過流束の測定結果を示した。平均細孔径１．７μｍのろ材Ａでは、透過流束が０．６ｍ／日以下で推移したが、平均細孔径２．５μｍ以上のろ材Ｂ〜ろ材Ｅでは、経過日数１５日までは透過流束が概ね１．０ｍ／日以上で推移した。各ろ材とも、ろ過実験の日数経過に伴い透過流束が低下する傾向を示したが、ろ過実験終了後、ろ材を次亜塩素酸ナトリウム溶液に浸漬することにより、透過流束は初期状態まで回復した。

ろ過水の浮遊物質濃度については、いずれのろ材を用いた場合も、ろ過実験期間中のろ過水浮遊物質濃度は基本的に１０ｍｇ／Ｌ以下の範囲で推移し、多くは検出限界以下であった。ろ過実験終了後のろ材断面を顕微鏡で観察し、各ろ材におけるろ材表面からの汚泥の浸透深さを測定した。汚泥の浸透深さは、ろ材Ａで７０μｍ、ろ材Ｂで５０μｍ、ろ材Ｃで１．５ｍｍであり、ろ材Ｄとろ材Ｅではろ材の厚み全体にわたって汚泥が浸透していた。興味深いことに、汚泥が管状ろ材の内部まで浸透していたろ材Ｄやろ材Ｅであっても、ろ過水にはほとんど浮遊物質が検出されなかった。ろ材Ａ〜ろ材Ｅは緻密層の厚さが２．０ｍｍであったが、清澄なろ過水を得る点からは、緻密層は汚泥の浸透深さ相当の厚みで形成されれば十分であり、ろ材Ｄやろ材Ｅの結果からは、汚泥の浸透深さよりも薄い緻密層であっても清澄なろ過水を得られることが分かる。

本発明は、下水処理、し尿処理、食品工場や紙パルプ工場、化学工場等から発生する工場排水の処理、家畜糞尿等の畜産廃棄物の処理等により発生する汚泥を含有する被処理水をろ過するのに用いることができる。

１，１１： ろ過モジュール
２，１２： ろ材エレメント
３，１３： ろ材
４，１４： ろ過水取出口
５，１５： 集水部
６，１６： ろ過水排出口
７，１７： 逆洗用流体供給口

Claims (8)

1. 有機性汚泥を含有する被処理水を、当該被処理水中に設けられたろ材によりろ過して、ろ過水を得るろ過方法であって、
   前記ろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とするろ過方法。
2. 前記ろ材は、緻密層の厚さが５０μｍ以上である請求項１に記載のろ過方法。
3. 前記ろ材は、空隙率が５０％以上９０％以下である請求項１または２に記載のろ過方法。
4. 前記ろ材をクロスフロー洗浄せずにろ過を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載のろ過方法。
5. 有機性汚泥を含有する被処理水のろ過に用いるろ過モジュールであって、
   前記ろ過モジュールは、ろ材が備えられ、ろ過水取出口を有する１または複数のろ材エレメントと、前記ろ材エレメントのろ過水取出口に連通して設けられた集水部とを有し、
   前記ろ材は、バブルポイント法による平均細孔径が２．５μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とするろ過モジュール。
6. 前記ろ材は、緻密層の厚さが５０μｍ以上である請求項５に記載のろ過モジュール。
7. 前記ろ材は、空隙率が５０％以上９０％以下である請求項５または６に記載のろ過モジュール。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載のろ過モジュールを備えたろ過装置であって、
   前記ろ材が被処理水中に設けられ、静水ろ過式でろ過を行うものであることを特徴とするろ過装置。