JP2960450B2 - 濾過助剤のプリコート方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、化学工業、食品工業、薬品工業等多くの
産業界において用いられている排液処理の固液分離に用
いる濾過器の機械的な濾過を行う所定メッシュの濾材面
に、予め粗粒と細粒の濾過助剤をプリコートしておく技
術分野に属する。

〈発明の概要〉 而して、この出願の発明は化学工業、食品工業等多く
の産業に於て用いられている化学機械装置の固液分離装
置としての濾過装置の内の、所謂プリコート濾過器の所
定メッシュの濾材に対し粗粒と細粒の濾過助剤をプリコ
ート層として、濾過作用に先立ち予め所定厚さに形成す
る方法と該方法に直接使用する装置に関する発明であ
り、特に、プリコート濾過器に対して珪藻土等の所定の
濾過助剤を供給し、該プリコート濾過器に対しポンプに
より循環させる工程において、濾材に、先ず、所定厚さ
分だけ細粒の濾過助剤のみをプリコート層として形成
し、次いで該濾過助剤の細粒のプリコート層の上に粗粒
の濾過助剤をコーティングするようにし、濾過液の濾過
に続いて洗浄をも可能であるようにした濾過助剤のプリ
コート方法、及び、該方法に直接使用する装置に係る発
明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、鉱業等の多くの生産業において、分離、
混合、撹拌等の化学機械装置を用いる技術は中心技術で
あって極めて重要であり、特に、近時の如くハイテク技
術があらゆる産業の分野に入って来るような時代におい
ては、ミクロン単位の微細な粒子の状態で、分離や混合
が行き亘るようになり、電子産業、医療産業、食品産業
等においては、就中、極限の世界における分離技術が著
しく重要視されるようになってきている。

而して、従来の分離技術においては単に濾布等の濾材
にスラリー等の被濾過流体を通過させて濾過する濾過器
に比し、サブミクロン単位の粒子をも捕捉することが出
来る等の優れた性能が求められるが故に、所定メッシュ
の濾材表面に２乃至3mm等の所定厚さに珪藻土等の所謂
濾過助剤をコーティングしたプリコート層を形成させて
被濾過液中の固形物をケーキとして分離する所謂プリコ
ート式濾過器は0.5ミクロン以上の粒子を完全に近く捕
捉することが出来、最初の１滴から固型分を濾過した清
澄液が得られ、濾過面積当たりの大きな収量が得られる
等の利点で広く用いられている。

かかるプリコート式濾過器は出願人の数々の先願発
明、考案等により早くから種々開発され、実用化され
て、就中、濾材上に第一層のプリコート層として細粒層
を、該細粒層のプリコート層の上に第二層として粗粒層
のプリコート層を形成したものは極めて効率がよい濾過
器として注目されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 かかる、技術は例えば、特開昭62−277116号公報，特
開昭62−01688号公報，特開昭58−112015号公報発明等
に開示されてはいる。

しかしながら、基本的なかかる多くの利点を有してい
るプリコート式濾過器にあっても、処理対象の被濾過液
中に金属水酸化物のような所謂フワフワ、ヌルヌルする
ような柔粘材を含有しているような被濾過液を濾過処理
する場合には濾過圧が急激に上昇し、濾過処理が困難と
なる難点があった。

蓋し、かかる金属水酸化物のような柔粘材は濾過中に
多孔性の濾過助剤層をたちまちにして目詰りさせて濾過
圧を上昇させてしまうからであり、これに対処するに、
稼動中は濾過液中に濾過助剤と一定の固型物とを混合し
ながら濾過させる、所謂ボディエイドの手段を付与する
ことによりプリコート層が目詰りしない濾滓層を形成さ
せるようにしたり、或いは、、プリコート式濾過器では
ない砂濾過器やカートリッジ式の濾過器を用いてケーキ
濾過理論とは異なる体積濾過理論に基づいて濾材層中の
空隙部分に粒子を侵入させて捕捉するような手段を用い
ていた。

しかしながら、かかる従前技術ではプリコート式濾過
器の稼動効率を削減し、しかも、装置の操作が煩瑣とな
る欠点があった。

そして、結果的にはコスト高につながるという不利点
もあった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくプリコ
ート式濾過技術の利点を損うような濾過助剤によるプリ
コートの問題点を解決すべき技術的課題とし、在来態様
同様のシステムを用いながら、濾材に対する濾過助剤の
細粒と粗粒のプリコートを相前後して巧みに層状に形成
してプリコート式濾過器のメリットをフルに生かすこと
が出来るようにし、同一濾過面積であれば在来態様より
ははるかに収量効率が良く、耐久性も良いようにして各
種生産業における化学機械装置技術利用分野に益する優
れた濾過助剤のプリコート方法及び装置を提供せんとす
るものである。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、まず、
プリコート式濾過器に対し、それ自身で細粒と粗粒のプ
リコート層を重層的に形成させるようにするに、濾過助
剤液を当該プリコート式濾過器のケーシング内に圧送す
る。

而して、オーバーフロー分はオーバーフロー配管を介
し、ハイドロサイクロン等の分級器を介してプリコート
用濾過助剤タンクに送給し、該プリコート用濾過助剤タ
ンクの仕切壁を介して形成された粗粒助剤液タンクと粗
粒濾過助剤液タンクのうちの細粒助剤液タンク側にまず
送給して循環するようにする。

そして、この間、該プリコート用濾過助剤タンクに接
続された珪藻土等の濾過助剤タンクから濾過助剤をプリ
コート用濾過助剤タンクの細粒濾過助剤液タンク側に供
給しつつ、濾過器から分級器に循環させ、該細粒助剤液
タンクの細粒助剤液レベルが所定高さになったところで
分級器へのオーバーフロー被濾過液の送給を停止する。

又、濾過器本体の濾材の外側から内側に被濾過液を通
過させて循環した被濾過液の細粒分のみをまず濾材の表
面にプリコート層とし、所定厚さ濾過助剤の該細粒部分
をコーティングし、次に、濾過された清澄液はプリコー
ト用濾過助剤タンクの粗粒助剤液タンクに流出させ、該
プリコート用濾過助剤タンク内の該粗粒助剤液タンクの
粗粒助剤液のレベルがサイフォンの最高位より高くなっ
たところで該粗粒助剤タンクと細粒助剤タンクの両者間
に連結させているサイフォンが働き、細粒助剤液タンク
に該粗粒助剤液タンク内の粗粒助剤液が上記清澄液によ
り混合撹拌されて流出する。

次いで、ポンプを介し流出した粗粒助剤液を濾過器に
圧送することにより、該濾過器に於ては粗粒助剤液が濾
材の外側から通過して、該濾材の表面に予めプリコート
されている濾過助剤の細粒分の第１のプリコート層の上
に粗粒分が二次的に第２のプリコート層としてコーティ
ングされて二重のプリコート層が形成される。

而して、濾過器内の圧力が設定圧になると該濾過原液
の送給を停止し、洗浄工程に移行し、シャワーリング装
置を作動させる濾材にコーティングされた濾過助剤と捕
捉されたケーキを除去してコーティングをリサイクルし
て所定量を経時的に保持する。

そのようにして濾材上に細粒のプリコート層とその上
の粗粒のプリコート層が二重に形成された該プリコート
層に対し、被濾過液を送給することにより濾過作用が本
来的に成されてサブミクロン単位の細かな粒子までが充
分、且つ、確実に捕捉され、しかも、濾過サイクルが従
来よりも50％も長くなり、濾過収量が当該濾過面積に対
し遥かに多くなるようにし、同一システムを用いなが
ら、自己サイクル的に濾過助剤の粗粒と細粒の二重のプ
リコート層が出来るようにすると共に、プリコート濾過
も効率よく成されるようにする。

しかも、濾過後は濾過器の上部より洗浄液をシャワー
リングさせることによりケーキ分を必要に応じて洗浄除
去することが出来るようにした技術的手段を講じたもの
である。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の１実施例を図面を参照して説
明すれば以下の通りである。

第１図に示す態様において、１はこの出願の発明の１
つの要旨の中心を成す濾過助剤のプリコート装置であ
り、所定部位に設けられたプリコート式濾過器２の内部
にはリーフフィルタ式の所定メッシュの濾材3,3…を内
設した濾過器本体４が設けられており、該濾過器２のハ
ウジングの上部からは電磁バルブ５を所定部位に有する
配管６が側延され、その先端は分級器としてのハイドロ
サイクロン７に接続され、該ハイドロサイクロン７の下
部からは粗粒分の配管８が下延して、その先端はプリコ
ート用濾過助剤タンク９の内部に設けられた仕切壁10内
の内側寄りの粗粒助剤液タンク11の上部に臨されてお
り、又、ハイドロサイクロン７の上部中央からは湾曲し
て細粒分の排出配管12がプリコートタンク用濾過助剤タ
ンク９の仕切壁10の外側寄りの細粒助剤液タンク13の上
部に臨まされている。

而して、濾過器２のハウジング内の上部には電磁バル
ブ14に接続する洗浄用のシャワーリング装置15が設けら
れ、又、下部には電磁バルブ16を有するドレン配管17が
下延して設けられており、更に、濾過器２のハウジング
の内部の濾過器本体４の下側にはプリコート用濾過助剤
タンク９寄りに電磁バルブ19を有し、該濾過器本体４に
基部を接続する配管20が接続され、更に、該配管20は切
換バルブ19′を介して２方向に分岐され、その一方の先
端はプリコート用濾過助剤タンク９の仕切壁10内の一方
寄りの粗粒助剤液タンク11に、又、他方は他方寄りの細
粒助剤液タンク13のそれぞれの上部に臨されている。

又、配管20の他側寄りには電磁バルブ21を有する濾過
液送出配管22が外延して接続されている。

そして、濾過器２のハウジングの下端より下延するド
レン配管17の中途からは被濾過液送給配管23が分岐して
接続され、電磁バルブ24を介してポンプ25に接続され、
該濾過ポンプ25からは被濾過液送給配管26が接続され、
更に電磁バルブ27を介してプリコート用濾過助剤タンク
９に接続されると共に、電磁バルブ27′を介し図示しな
い被濾過原液送給源に接続する送給配管28に分岐して接
続されている。

又、プリコート用濾過助剤タンク９内に於ては仕切壁
10により内外に隔成されている内側一方寄りの粗粒助剤
液タンク11と外側寄りの細粒助剤液タンク13とをオバー
ハング状に連通するサイフォン29が介設されている。

而して、30は濾過助剤タンクであり、その吐出ノズル
31はプリコート用濾過助剤タンク９の細粒助剤液タンク
13側に上部で臨まされており、又、その内底部にはモー
タ32に連結されたスクリューフィーダ33が設けられて内
蔵する珪藻土等の所定粒度分布の濾過助剤34をプリコー
ト用濾過助剤タンク９の細粒助剤液タンク13に供給投入
するようにされている。

尚、35は圧力計であり、濾過器２内の濾過圧力を計測
するようにされており、36は所定の制御装置であり、該
圧力計35に電気的に接続され、又、各機構部の電磁バル
ブ14,16,19,19′,24,27,27′、ポンプ25、モータ32、プ
リコート用濾過助剤タンク９内の粗粒助剤液タンク11、
及び、細粒助剤液タンク13の液面計37,37′や濾過助剤
タンク30内のレベルメータ36′等に電気的に接続されて
いる。

尚、第８図に示す38は洗浄用のシャワーリング水であ
る。

そして、第７図に示す39は濾過原液、第６図に示す40
は濾過液である。

上述構成のプリコート装置１において、運転プロセス
を第２乃至７図により説明すると、まず、第２図に示す
様に、濾過助剤タンク30より濾過助剤としての珪藻土34
をスクリュウフィーダ33を介して吐出ノズル31よりプリ
コート濾過助剤タンク９の細粒助剤液タンク13側に吐出
し、バルブ27,24,5を開き、バルブ19,21,16,27′を閉じ
て該濾過助剤液を循環させる。

而して、第３図に示す様に、ハイドロサイクロン７で
粗粒分と細粒分が分級されて粗粒濾過助剤液タンク11と
細粒濾過助剤液タンク13に粗粒濾過剤液と細粒濾過剤液
とが別々に貯溜されていく。

そして、次に第４図に示す様に、バルブ５を閉じてバ
ルブ19を開き、切換バルブ19′を細粒濾過助剤液タンク
13側に切替え、細粒濾過助剤液13′を循環させ、該細粒
濾過助剤液13′の細粒濾過助剤をプリコート式濾過器２
の濾過器本体４の濾材3,3…の表面に細粒のプリコート
層を形成する。

このような状態で所定時間経過することにより細粒濾
過助剤液タンク13内の細粒濾過助剤液13′はプリコート
形成により減少していく。

そこで、第５図に示す様に、切換バルブ19′を粗粒濾
過助剤タンク11側に切換えることにより、最初細粒濾過
助剤液13′が循環するが、粗粒濾過助剤液タンク11側に
戻されることにより、予めハイドロサイクロン７により
貯溜されていた粗粒分を混合撹拌されて稀釈し、そし
て、粗粒濾過助材液11′の液面レベルは上昇していく。

一方、細粒濾過助剤液タンク13内の細粒濾過助剤液1
3′の液面レベルは逆に降下していき、その間、それら
の液面レベルの変動は液面計37,37′により制御装置36
により常に検出されている。

そして、粗粒濾過助剤液タンク11内に於ける粗粒濾過
助剤液11′はそのレベルが上昇すると共に、サイフォン
29内をも液で充満させていく。

このようにして、粗粒濾過助剤液タンク11内の粗粒濾
過助剤液11′がサイフォン29を充満し、細粒濾過助剤液
13′のレベルが低下すると、該サイフォン29が作動し、
粗粒濾過助剤液タンク11内の粗粒濾過助剤液11′は吸引
されて細粒濾過助剤液タンク13内へと移動され、したが
って、前段階と逆に珪藻土の濾過助剤34の粗粒分が電磁
バルブ27,24、配管26,23を介し、ポンプ25により濾過器
２内へと送給され、バルブ５が閉ざされていることによ
り、該濾過器２内に於いてはスラリー液が濾材３を通過
し、表面に前段階で予めプリコートされている細粒分の
プリコート層の外側（その表面側）に粗粒分のプリコー
ト層が二次的に重層的に形成されていくことになる。

そして、この工程は粗粒濾過助剤液タンク11内の粗粒
濾過助剤液11′の液面レベルが所定レベルに降下するま
で続き、所定レベルまで降下したことが液面計37により
検出されると、制御装置36により電磁バルブ21が開い
て、電磁バルブ19が閉ざされ、第６図に示す濾過準備工
程に移るようにされる。

次に、濾過原液39の濾過工程に移るが、濾過器２内の
濾材３の表面の内側に珪藻土の濾過助剤34の細粒のプリ
コート層が所定厚さに、又、その外側には粗粒のプリコ
ート層が異なる粒度で二重にコーティングされているこ
とにより前述した如く当該濾材３に経時的な目詰りを容
易に生ずることなく、濾過サイクルを長くして該濾過が
行われ、この濾過工程においては、プリコート用濾過助
剤タンク９の内外の濾過助剤タンク11,13の液面レベル
が所定の位置まで低下して、電磁バルブ27′が開かれ、
電磁バルブ27が閉ざされ、圧力計35の差圧を計測し、所
定圧に達するまでポンプ25による原液39の送給をして濾
過を継続する。

当該プロセスは第７図に示す通りである。

そして、圧力計35が所定圧に達すると、ポンプ25を停
止し、第８図に示す洗浄工程に移り、電磁バルブ16を開
いて、濾過器２のハウジング内の残液を排出すると共に
洗浄配管15の電磁バルブ14を開いて洗浄シャーワーリン
グ水38を濾過器本体４′に散水して洗浄し濾材３にコー
ティングされた濾過助剤と捕捉されたケーキ等を排出し
１サイクルを終える。

而して、上述の実施例に則す実験例によれば、第９図
に示すグラフの様に、横軸に濾過時間を縦軸に濾過速度
と差圧をとると、従来技術に基づく濾過速度と差圧が
Q₁′,Q₂′であったのに対し、この出願の発明において
は、Q₁,Q₂と濾過速度、及び、差圧共に一般的に急変せ
ず、したがって、濾過のサイクル時間が長くなり、それ
だけ収量が大きくなり、濾過面積当りの分離効率が極め
て良いことがわかる。

上述実験結果によれば、２倍以上の濾過液が得られ、
収量は50％以上も増加したことがわかった。

尚、この出願の発明の実施態様は前述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、濾過器内の残液を
ドレンアウトした後に固形分を洗浄せずに取り出すこと
が出来る等種々の態様が採用可能である。

又、設計変更的には粗粒助剤液タンクと細粒助剤液タ
ンクとの間にサイフォンを設けず、両者の助剤液の液面
レベルを検出してオンオフバルブ（自動バルブ）によっ
て制御するようにする等が可能であるのは勿論のことで
ある。

尚、又、濾過助剤は珪藻土以外のものも適用可能であ
る。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に濾材を用い
た濾過において、濾過器の濾材の外表面に濾過助剤の細
粒プリコート層と粗粒のプリコート層とが前後して二重
に重層されたプリコート層が自然裡に形成されることに
より、先述した如く、濾滓層に目詰りが生ぜず、濾過差
圧が急激に上昇せず、したがって、差圧の急激な変化や
濾過速度の急激な変化が抑制され、濾過収量が50％も向
上させることが出来、濾過液を倍近くも増加させること
が出来るという優れた効果が奏される。

この出願の発明のプリコート層の形成によれば、従来
の濾過器の標準的な操作方法をなに一つ変更、或いは、
追加することなく、粗粒の濾過助剤と細粒の濾過助剤の
２層のプリコート薄膜が自然に自動的に形成され、濾過
器の濾過精度はプリコート層自体により保証され、しか
も、濾過器内の圧力が設定圧上昇するとシャワーリング
を７″濾材にコーティングされた濾過助剤と捕捉された
ケーキを排出することをリサイクルすることにより粗細
粒のプリコート層の形成維持をすることが出来るために
経時的に粗細粒のプリコート形態が維持され、濾過機能
を保持出来、捕捉粒子濾過助剤の急激な目詰まりを防止
し、濾過液の増加と収量の増加が得られるという優れた
効果が奏される。

又、ハードウエアは従来技術のものを用いることが出
来ることにより、蓄積されたメンテナンス技術がそのま
ま用いることが出来ることから装置の耐久性も向上し、
結果的にランニングコストを低下させることが出来ると
いう利点もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の１実施例の説明図であり、第１
図は装置の大概略断面模式図、第２乃至８図は濾材上へ
の助剤プリコート層のライニングプロセスのフロー図、
第９図は実験例のグラフ図である。 ２……プリコート濾過器、34……濾過助剤 ３……濾材、36……制御装置 １……濾過助剤のプリコート装置、４……濾過器本体 ９……プリコート用濾過助剤タンク、７……分級器 11……粗粒助剤液タンク、13……細粒助剤液タンク 25……ポンプ、30……濾過助剤タンク 41……洗浄廃水、29……サイフォン 5,14,21,19,19′,24,27,27′……バルブ 6,8,12,20,23,26,28……配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 37/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリコート濾過器の濾材に対する粗細粒の
   プリコート層を各層に重層式に形成する方法にであっ
   て、被濾過液中に粗細粒の濾過助剤を各々混入して濾過
   器を循環する工程にて、最初濾材に対して細粒の濾過助
   剤のみをプリコート層として形成し、次いで粗粒助剤を
   細粒のプリコート層上にコーティングするようにする濾
   過助剤のプリコート方法において、上記、濾過器内の圧
   力が所定圧に達すると、該濾過器内のハウジング内の残
   液を排出すると共にシャワーリング水を濾過器本体に散
   水して濾材にコーティングされた粒度分布が広い濾過助
   剤と補足されたケーキを排出して１サイクルを終えて、
   次いで上述サイクルをリサイクルすることを特徴とする
   濾過助剤のプリコート方法。
2. 【請求項２】プリコート濾過器の濾材に対する粗細粒を
   プリコートする方法に使用する装置において、濾材を有
   するプリコート濾過器に分級器を介して接続されるプリ
   コート用助剤タンクと該プリコート用濾過助剤タンクと
   上記プリコート濾過器で接続され、更に、上記プリコー
   ト用濾過助剤タンク内に設けた粗粒助剤液タンクと粒度
   分布の広い細粒助剤液タンクとがサイフォンを介して連
   通されていることを特徴とする濾過助剤のプリコート装
   置。
3. 【請求項３】上記濾過器内の上部にシャワーリング装置
   が配設されていることを特徴とする請求項２記載の濾過
   助剤のプリコート装置。