JP2015000384A

JP2015000384A - ろ過器及びその洗浄方法

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Publication number: JP2015000384A
Application number: JP2013126612A
Authority: JP
Inventors: 維仁奈良; Masahito Nara; 剣治堤; Kenji Tsutsumi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-01-05

Abstract

【課題】簡易な装置及び方法によって、ろ過器内に配設されたろ過面上のケーク層を除去し、ろ過面の洗浄を効率的に行う。
【解決手段】実施形態のろ過器は、ろ過フィルタと、前記ろ過フィルタのろ過面から立設した少なくとも一つの仕切部材とを具える。また、前記ろ過フィルタ及び前記仕切部材を保持及び収納し、前記少なくとも一つの仕切部材で仕切られた前記ろ過フィルタの仕切領域毎に、洗浄水の導入口及び排出口が形成されたケース部材を具える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ろ過器及びその洗浄方法に関する。

昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業廃水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から他の物質を分離することが必要である。

液体からほかの物質を分離する方法としては各種の方法が知られており、たとえば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定のろ過助材による浮遊物質質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。

これらのうち、膜分離はもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、水中に分散した油類や微小な浮遊物質（ＳＳ）を除去する場合には膜の細孔に油が詰まり易く、膜の寿命が短くなりやすいという問題がある。このため、水中の油類を除去するには膜分離は適切でない場合が多い。

このような問題に鑑み、近年においては、ボディーフィード法やプレコート法などの磁性体含有ろ過助材を用いて、水中に分散した浮遊物質を除去する方法が開発されている。

ボディーフィード法は、処理対象の原水中に磁性体含有ろ過助材を分散させ、このようなろ過助材が分散した原水を固液分離装置、すなわちろ過器のろ過面に供給し、ろ過面において、原水中に含まれる浮遊物質を除去すると同時に、ろ過助材によるろ過助材層を新たに形成し、当該ろ過助材層によって、ろ過面で除去しきれない微細な浮遊物質を除去する方法である。

プレコート法は、固液分離装置、すなわちろ過器のろ過面に磁性体含有ろ過助材を供給して、ろ過面上に予めろ過助材層（プレコート層）を形成した後、処理対象の原水を上記ろ過面に供給し、当該ろ過面及びプレコート層により、原水中に含まれる浮遊物質及びろ過面で除去しきれない微細な浮遊物質を除去するものである。

一方、ボディーフィード法やプレコート法などの磁性体含有ろ過助材を用いた浮遊物質の除去方法においては、ろ過面上にケーク層が堆積し、ろ過速度が低下するという問題がある。これを解消するために、ろ過装置には様々な洗浄機構が具備されている。例えば特許文献１には、ろ室内に設置されたノズルによってケーク層を除去する技術が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ノズルの間に洗浄できない箇所ができてしまう。したがって、この問題を解消しようとすると、ノズルの本数を増やしたり、洗浄水の水圧を上げたりして、ろ過器の設計が複雑になってしまう問題がある。

特開平１０−１５３０９号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡易な装置及び方法によって、ろ過器内に配設されたろ過面上のケーク層を除去し、ろ過面の洗浄を効率的に行うことである。

実施形態のろ過器は、ろ過フィルタと、前記ろ過フィルタのろ過面から立設した少なくとも一つの仕切部材とを具える。また、前記ろ過フィルタ及び前記仕切部材を保持及び収納し、前記少なくとも一つの仕切部材で仕切られた前記ろ過フィルタの仕切領域毎に、洗浄水の導入口及び排出口が形成されたケース部材を具える。

第１の実施形態におけるろ過器の概略構成を示す平面図である。図１に示すろ過器のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図１に示すろ過器のII−II線に沿った断面図である。第２の実施形態におけるろ過器の概略構成を示す平面図である。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態におけるろ過器の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１に示すろ過器のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図３は、図２に示すろ過器のII−II線に沿った断面図である。図１においては、本実施形態の特徴を明確にすべく、ろ過器が１つのろ室から構成され、単一のろ過フィルタ及びろ過面を有する場合について説明している。但し、実際のろ過器は、必要に応じて任意の数のろ室を有することができ、これに応じて任意の数のろ過フィルタ及びろ過面を有することができる。

図１〜３に示すろ過器１０は、単一のろ過フィルタ１１と、このろ過フィルタ１１のろ過面１１Ａから立設した合計４つの仕切部材１３とを有している。４つの仕切部材１３は等間隔に配列されており、ろ過フィルタ１１をケース部材１５の側壁面とともに５つの仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５に仕切る（分割する）ようにしている。また、これらろ過フィルタ１１及び４つの仕切部材１３は、ろ室を構成するともに、当該ろ室を画定するケース部材１５に保持及び収納されている。

ケース部材１５には、上述した仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎に、紙面の左側に洗浄水Ｗ１の導入口１５Ｃが合計５つ形成されており、紙面の右側に洗浄排水Ｗ２の排出口１５Ｄが合計５つ形成されている。

なお、本実施形態において、４つの仕切部材１３は等間隔に配列されており、ろ過フィルタ１１をケース部材１５の側壁面とともに５つの仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５に仕切るようにしているが、以下に説明する洗浄機能を奏する限りにおいて、４つの仕切部材１３間の間隔は異なるように配設してもよい。また、本実施形態では、仕切部材１３の数を４としたが、必要に応じて任意の数とすることができる。

ろ過フィルタ１１は、例えばろ布や金属メッシュ、多孔質セラミック、多孔質ポリマー等から構成することができる。ろ布の場合、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの材質で、二重織、綾織、平織、朱子織などで編んだものが用いられる。

仕切部材１３は、例えばポリプロピレンのような樹脂部材から構成することができる。

また、ケース部材１５もポリプロピレンのような樹脂部材から構成することができ、これによって、仕切部材１３及びケース部材１５はポリプロピレンのような樹脂部材から一体的に作製することができる。

さらに、図２に示すように、本実施形態では、総ての仕切部材１３の上面がケース部材１５の上内壁面と接触するようにして配設しているが、このような構成に限定されるものではない。しかしながら、上述のように仕切部材１３を構成することにより、以下に説明するろ過器１０の動作において、ろ過器１０内に導入した洗浄水が仕切部材１３の上面を超えて隣接した仕切領域に混入するのを抑制することができ、ろ過面１１Ａの洗浄を効率的に行うことができる。

なお、本実施形態において、４つの仕切部材１３はろ過面１１Ａ上に立設させているが、その立設の角度は、形成工程における誤差等を含んで形成されることを考慮し、例えば、ろ過面１１Ａに対する垂直方向から、最大で５度傾斜した場合をも含むものである。

図１〜図３に示すろ過器１０の動作は、最初にろ過原水をケース部材１５の側壁面に形成した図示しない貫通口を介してケース部材１５内の、ろ過フィルタ１１の上側の領域１５Ａであって、ろ過フィルタ１１の仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎に導入する。すると、ろ過原水は自重によってろ過フィルタ１１によってろ過され、ろ過原水内に含まれるろ過助材や除去対象物がケーク層としてろ過フィルタ１１のろ過面１１Ａ上の仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎に分割されて堆積し、ろ過排水はケース部材１５の下部において、ろ過面１１Ａ上の仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎に形成されたろ液排出口１５Ｂを介して外部に排出される。

次いで、ケース部材１５に形成された導入口１５Ｃより、外部から洗浄水Ｗ１をケース部材１５内の仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎であって、ろ過フィルタ１１のろ過面１１Ａと略平行となるようにして当該ろ過面１１Ａに供給する。これによって、ろ過フィルタ１１のろ過面１１Ａ上に堆積したケーク層の相当部分がケース部材１５内の仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎に除去されるようになる。なお、ケース部材１５内に導入した洗浄水Ｗ１は、洗浄排水Ｗ２として排出口１５Ｄより外部に排出される。

ここで、“略平行”とは、ケース部材１５に形成された導入口１５Ｃの位置や洗浄水の水量、水圧等によって、実際にろ過フィルタ１１のろ過面１１Ａに供給される洗浄水Ｗ１が当該ろ過面１１Ａと完全に平行とはならないことを考慮したものであり、例えば、ろ過面１１Ａと平行な方向から上下に最大で３０度傾斜した場合をも含むものである。

本実施形態のろ過器１０の動作、特に洗浄操作は、ろ過器１０の大きさが大きくなり、これに伴ってろ過フィルタ１１が大型化してろ過面１１Ａの面積が大ききなった場合に有利である。具体的には、ろ過面１１の面積が大きくなると、ろ過面１１に対して略平行に洗浄水Ｗ１を供給するのみでは、当該洗浄水Ｗ１が拡散してしまい、洗浄水Ｗ１の水圧減少によってろ過面１１Ａに堆積したケーク層を除去することができない。

しかしながら、本実施形態では、ろ過器１０を構成するケース部材１５内に４つの仕切部材１３を配設し、ケース部材１５の側壁面とともにケース部材１５内に配設されているろ過フィルタ１１を合計５つの仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５に仕切る（分割する）ようにしている。また、ケース部材１５には、これら仕切領域１１１，１１２，１１３，１１４，１１５毎に導入口１５Ｃ及び排出口１５Ｄを形成し、洗浄水Ｗ１を上記仕切領域毎に導入するようにしている。

この場合、ろ過器１０、すなわちケース部材１５の全体に洗浄水Ｗ１を導入する場合に比較して、仕切領域毎の洗浄水Ｗ１の水圧を高く維持することができるので、仕切領域毎において洗浄水Ｗ１の水圧が減少してしまうことを抑制することができる。したがって、ろ過面１１Ａに堆積したケーク層は仕切領域毎に洗浄水Ｗ１によって除去することができ、結果として、ろ過面１１Ａに堆積したケーク層を全体として除去することができるようになる。

また、本実施形態では、図２に示すように、総ての仕切部材１３の上面がケース部材１５の上内壁面と接触するようにして配設しているので、ろ過器１０内に高圧の洗浄水Ｗ１を導入した場合においても、当該洗浄水Ｗ１が仕切部材１３の上面を超えて隣接した仕切領域に混入するのを抑制することができる。したがって、各仕切領域に導入した洗浄水Ｗ１の水圧を高いまま維持することができ、ろ過面１１Ａの洗浄を効率的に行うことができる。

上述のような作用効果は、例えばろ過面１１Ａの面積が０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下の場合に得られるが、特に０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下といった大きい面積の場合に顕著になる。このようなろ過面１１Ａの面積は、従来の面積に比較して１．５倍から２倍である。なお、ろ過面１１Ａの面積の上限は現状作製可能であって実用に供することができることを考慮して規定したものであり、その後の過程においてろ過面１１Ａのさらなる大型化が進んだ場合はそれに応じて増大するものである。

なお、仕切部材１３によるろ過フィルタ１１の各仕切領域の面積は、例えば従来と同じ０．０２５ｍ^２以上０．６ｍ^２以下とすることができる。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態におけるろ過器の概略構成を示す平面図である。なお、図４においても、本実施形態の特徴を明確にすべく、ろ過器が１つのろ室から構成され、単一のろ過面を有する場合について説明している。但し、実際のろ過器は、必要に応じて任意の数のろ室を有することができ、これに応じて任意の数のろ過面を有することができる。

なお、図４に示すろ過器の断面図の状態、具体的にはろ過器を構成するろ過器ユニットの断面構成は、第１の実施形態における図２及び図３と同一であるので、本実施形態では記載を省略し、図２及び図３を適宜援用する。

図４に示すろ過器２０は、合計５つのろ過器ユニット２１がそれぞれ洗浄水Ｗ１の導入口及び排出口が同一側に位置するように隣接及び配列されて構成されている。具体的には、ろ過器ユニット２１の導入口２１５Ｃが紙面の左側に位置し、排出口２１５Ｄが紙面の右側に位置するように、かつろ過器ユニット２１を構成するケース部材２１５の側壁面が隣接するようにして配列されている。

なお、各ろ過器ユニット２１は、ろ過フィルタ２１１と、このろ過フィルタ２１１のろ過面２１１Ａとを有している。ろ過フィルタ２１１は、ろ過器ユニット２１のろ室を構成するともに、当該ろ室を画定するケース部材２１５に保持及び収納されている。

ろ過フィルタ２１１は、例えばろ布や金属メッシュ、多孔質セラミック、多孔質ポリマー等から構成することができる。ろ布の場合、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの材質で、二重織、綾織、平織、朱子織などで編んだものが用いられる。ケース部材２１５はポリプロピレンのような樹脂部材から構成することができる。

なお、本実施形態においては、それぞれが同じ大きさの５つのろ過器ユニット２１から構成されているが、以下に説明する洗浄機能を奏する限りにおいて、ろ過器ユニット２１の数は５に限定されるものでもなく、各ろ過器ユニット２１の大きさ、特に導入口２１５Ｃ及び排出口２１５Ｄを結ぶ線と垂直な方向、すなわち幅方向の沿った大きさ、すなわち幅を異なるようにしてもよい。

図４に示すろ過器２０の動作は、最初にろ過原水を各ろ過器ユニット２１のケース部材２１５の側壁面に形成した図示しない貫通口を介してケース部材２１５内の、ろ過フィルタ２１１の上側の領域に導入する（図２参照）。すると、ろ過原水は自重によって、各ろ過器ユニット２１のろ過フィルタ２１１によってろ過され、ろ過原水内に含まれるろ過助材や除去対象物がケーク層として各ろ過器ユニット２１のろ過フィルタ２１１のろ過面２１１Ａ上に堆積し、ろ過排水は各ろ過器ユニット２１のケース部材２１５の下部に形成されたろ液排出口を介して外部に排出される（図３参照）。

次いで、各ろ過器ユニット２１のケース部材２１５に形成された導入口２１５Ｃより、外部から洗浄水Ｗ１を、ろ過フィルタ２１１のろ過面２１１Ａと略平行となるようにして当該ろ過面２１１Ａに供給する。これによって、ろ過フィルタ２１１のろ過面２１１Ａ上に堆積したケーク層の相当部分が除去されるようになる。なお、各ろ過器ユニット２１のケース部材２１５内に導入した洗浄水Ｗ１は、洗浄排水Ｗ２として各ろ過器ユニット２１の排出口２１５Ｄより外部に排出される。

ここで、“略平行”とは、ケース部材２１５に形成された導入口２１５Ｃの位置や洗浄水の水量、水圧等によって、実際に各ろ過器ユニット２１のろ過フィルタ２１１のろ過面２１１Ａに供給される洗浄水Ｗ１が当該ろ過面２１１Ａと完全に平行とはならないことを考慮したものであり、例えば、ろ過面２１１Ａと平行な方向から上下に最大で３０度傾斜した場合をも含むものである。

本実施形態のろ過器２０の動作、特に洗浄操作は、ろ過器の大きさが大きくなり、これに伴ってろ過フィルタが大型化してろ過面の面積が大きくなった場合に有利である。具体的には、ろ過面の面積が大きくなると、ろ過面に対して略平行に洗浄水を供給するのみでは、当該洗浄水が拡散してしまい、洗浄水の水圧減少によってろ過面に堆積したケーク層を除去することができない。

しかしながら、本実施形態では、ろ過器２０を複数のろ過器ユニット２１から構成しているので、各ろ過器ユニット２１の大きさをろ過器２０全体の大きさに比較して小型化している。したがって、ろ過器全体に洗浄水を供給する場合に比較して、各ろ過器ユニット２１内に導入する洗浄水Ｗ１の水圧を高く維持することができる。

このため、各ろ過器ユニット２１においては洗浄水Ｗ１の水圧が減少してしまうことを抑制することができるので、各ろ過器ユニット２１のろ過面２１１Ａに堆積したケーク層は洗浄水Ｗ１によって除去することができるようになる。結果として、複数のろ過器ユニット２１からなるろ過器２０を１つのろ過器として見た場合、洗浄水Ｗ１によってろ過器２０のろ過面に堆積したケーク層を全体として除去することができるようになる。

上述のような作用効果は、ろ過器のろ過面の面積が０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下の場合に得られるが、特に０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下といった大きい面積の場合に顕著になる。このようなろ過面１１Ａの面積は、従来の面積に比較して１．５倍から２倍である。なお、ろ過面の面積の上限は現状作製可能であって実用に供することができることを考慮して規定したものであり、その後の過程においてろ過面のさらなる大型化が進んだ場合はそれに応じて増大するものである。

なお、各ろ過器ユニット２１のろ過フィルタ２１１のろ過面２１１Ａの面積は、例えば従来と同じ０．０５ｍ^２以上１ｍ^２以下とすることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，２０ろ過器
１１ろ過フィルタ
１１Ａろ過面
１３仕切部材
１５ケース部材
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５仕切領域
１５Ｃ（洗浄水の）導入口
１５Ｄ（洗浄水の）排出口
２１ろ過器ユニット
２１１（ろ過器ユニットの）ろ過フィルタ
２１１Ａ（ろ過器ユニットの）ろ過フィルタのろ過面
２１５（ろ過器ユニットの）ケース部材
Ｗ１洗浄水
Ｗ２洗浄排水

Claims

ろ過フィルタと、
前記ろ過フィルタのろ過面から立設した少なくとも一つの仕切部材と、
前記ろ過フィルタ及び前記仕切部材を保持及び収納し、前記仕切部材で仕切られた前記ろ過フィルタの仕切領域毎に、洗浄水の導入口及び排出口が形成されたケース部材と、
を具えることを特徴とする、ろ過器。
前記仕切部材の上面は、前記ケース部材の上内壁面と接触していることを特徴とする、請求項１に記載のろ過器。
ろ過フィルタと、
前記ろ過フィルタを保持及び収納し、洗浄水の導入口及び排出口が形成されたケース部材と、を有するろ過器ユニットを複数具え、
前記ろ過器ユニットのそれぞれの前記洗浄水の導入口及び排出口が同一側に位置した状態で隣接及び配列されていることを特徴とする、ろ過器。