JP3225994B2 - 非対称構造のろ過膜を用いたろ過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工業用水等のろ過処
理、各種産業分野、例えば、メッキ工場におけるメッキ
液中の異物のろ過分離、塗料、医薬品、化学薬品等の異
物のろ過分離、また、排水処理時に発生する汚泥のろ過
濃縮用として用いることができるろ過装置を提供せんと
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から用水等の懸濁物質を除去するた
めに、繊維状シートをプリーツ状に折って円筒状にした
フィルターや、合成樹脂焼結成形品、合成繊維を熱融着
成形した円筒状のフィルターはよく知られており、これ
らを密閉容器内に装入したろ過装置もよく知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、上述のような
ろ過装置に用いたろ材では、原液中の懸濁物質を除去す
るのにフィルターを構成している繊維間内部の空隙で捕
捉している。

【０００４】上述のような従来のろ過装置では、繊維間
の空隙中に徐々に原液中の懸濁物質がたまるとろ過不能
となり、この空隙中にたまった懸濁物質は、逆洗等によ
っても除去できず、結局ろ材を交換しなければならな
い。特に、汚泥をろ過濃縮する場合には、空隙に絡った
懸濁物質を除去できず、また、汚泥は懸濁物質を多く含
んでいるので、前述のような合成樹脂繊維で構成したろ
材は使用できない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述のよう
な課題を解決し得るものであって、被処理液中の懸濁物
質をろ材表面で捕捉してろ材内部に迄侵入させることが
なく、また、捕捉した懸濁物質を簡単に除去して再生で
きるろ過膜を構成し、そのろ過膜を開放型の原液槽中に
装入し、そのろ過膜の中空部を高圧流体源およびろ液取
出管にバルブを介して連通させるとともに原液槽には、
原液の供給管および濃縮液の取出管の一端を開口させ、
さらに、原液槽に原液の撹拌混合用の高圧流体源をバル
ブを介して接続したものである。

【０００６】

【作用】この発明に係る装置は、槽内に設けたろ過膜が
円筒状のフィルターの外周面に薄層で通孔が該フィルタ
ーよりも微細な多孔質の合成樹脂発泡体をコーティング
してろ過層を形成したもので、原液中の懸濁物質がこの
コーティングした合成樹脂発泡体の薄膜によってその表
面で捕捉され、合成樹脂繊維の繊維間の空隙まで侵入す
ることがない。

【０００７】従って、ろ過膜の合成樹脂発泡体の微細通
孔が目詰まりしたときには、円筒状フィルターの中空部
から高圧流体を送ることによって合成樹脂発泡体に付着
した微細粒子（懸濁物質）を剥離することができる。こ
のとき、合成樹脂発泡体はフィルターにコーティングし
てあるので、フィルターに強固に結合しており逆洗によ
って剥離することがなく、高圧力の流体での洗浄が可能
である。

【０００８】また、上記のろ過膜は、従来のろ布や合成
樹脂繊維を丸めたろ材のように、表面に毛羽立ちがなく
滑らかであるので、微細粒子が付着しにくく、逆洗する
に当たって微細粒子を剥離し易い。さらに、上記のろ過
膜は、その外周面にコーティングした合成樹脂発泡体
が、従来のろ布や合成樹脂繊維に比較して、薄い層をな
し、通孔が微小で且つ均一に形成できるので、精密なろ
過が可能でろ過能力も大きいものである。

【０００９】次に、上述のようなろ過膜を用いたろ過装
置で、原液をろ過するには、先ず、ろ過膜を並列した原
液槽に原液を供給する。次に、供給した原液を、ろ過膜
の中空部側から吸引することによって、その外周面にコ
ーティングした合成樹脂発泡体によって、懸濁物質が捕
捉され、その、ろ過液は、ろ過膜の中空部、取出管を経
て系外に取出され、原液槽に濃縮液を得ることができ
る。このとき、コーティングした合成樹脂発泡体が円筒
状のフィルターよりも微細な通孔であるので、フィルタ
ー内に懸濁物が侵入することはない。

【００１０】上述のようにして原液槽内に得られた濃縮
液は、一定の濃度に達したとき、原液の供給を絶って取
出すこともできるし、また、原液を供給してろ液を分離
しながら、濃縮液を取出すことも可能である。

【００１１】次に、このような運転をしてろ材が目詰ま
りしたときには、原液の供給およびろ液の取出しを停止
して、ろ液取出管から高圧流体を供給することによっ
て、ろ材表面のろ過膜を逆洗することができ、ろ過膜表
面に付着した懸濁物質を剥離し、ろ過膜の目詰まり物を
除去して再生することができる。

【００１２】このろ過膜を逆洗するに当たって、この発
明に係るろ過膜は、その表面の合成樹脂発泡体の目が合
成樹脂繊維で構成した母材フィルターよりも微細で且つ
薄膜で、然も、母材フィルター内に懸濁物質が侵入して
いないので、洗浄流体の圧力損失が少なく、容易に逆洗
再生することができる。また、この逆洗の際には、母材
フィルター内の空隙にろ液が存在しているので、このろ
液も逆洗液として有効に利用することができる。

【００１３】このろ材の逆洗の際に、原液槽内、すなわ
ち、ろ過膜の外側部に高圧空気を注入すれば、剥離した
懸濁物質を攪拌することができ、ろ過膜表面の懸濁物質
を完全に剥離することができて原液槽内に均一濃度の濃
縮液を得ることができる。従って、この濃縮液に原液を
加えて運転を再開するときには、均一なろ過条件のろ材
で運転を継続することができる。

【００１４】なお、上記の説明では、連続的に原液をろ
過濃縮するようにしたが、原液槽に供給した原液をろ過
して、濃縮した原液を全量取出して、新規な原液を供給
してろ過運転をするバッチ運転が可能なるは勿論であ
る。また、ろ材の逆洗時期を選定するには、ろ液の排出
量を検知して自動的に逆洗してもよく、また、一定時間
毎に逆洗をするようにしてもよい。さらに、以上の説明
では、ろ過膜を再生使用する場合について説明したが、
このろ過膜は、ろ材とハウジングを一体とした使い捨て
タイプのろ過器に使用できるも勿論である。以下、図面
に基づいてこの発明を具体的に説明する。

【００１５】

【実施例】図１は、この発明に係る装置に用いるろ過膜
Ａの模式横断面図であり、熱可塑性合成樹脂で円筒状に
構成したフィルタ１の外周面１ａに、合成樹脂発泡体を
コーティングしてろ過層２を形成している。

【００１６】図２は、そのろ過層２の表面２ａの顕微鏡
写真であり、図３は、フィルター１の表面（図１におい
て１ａ部に相当）の顕微鏡写真である。すなわち、この
発明に用いるろ過膜Ａは、これらを上下方向に重ねた構
造になっている。図４は、その詳細構造を示す顕微鏡写
真であり、ろ過表面（写真中左側）に合成樹脂発泡体よ
りなる多数の微細通孔２ｂを有するろ過層２を形成し、
その内側（写真中右側）に熱可塑性合成繊維で構成した
上記ろ過層２よりも粗い通孔１ｇを有するフィルター１
が形成されている。

【００１７】図５は、この発明に係るろ過膜Ａの縦断面
図であり、原液槽に装入されたものの一本を取出して示
している。図６は、その平面図である。すなわち、円筒
状のフィルター１がその中空部１ｂに挿通したボルト１
ｃで上下の保持板１ｄに固定してあり、その下方の保持
板１ｄは盲とし、上方の保持板１ｄには図６に示すよう
に通孔１ｅを設けて、後述のろ液の取出パイプに連通さ
せてある。符号１ｆはボルト１ｃに挿通したディスタン
スピースであり、フィルター１の締付力の支持と中空部
の容積の調整のために設けてある。

【００１８】このように構成したろ過膜の中空部１ｂを
吸引すると、原液中の懸濁物質は、ろ過層２の表面２ａ
で捕捉されてフィルター１内に侵入することはなく、ろ
過層２が目詰まりするまでろ過を継続することができ
る。

【００１９】また、ろ過層２は、合成樹脂発泡体である
ので、その発砲微細通孔２ｂの大きさ、分布等を従来の
合成樹脂繊維で構成したろ材に比較して簡単にコントロ
ールでき、その使用目的に応じたろ過膜を製作すること
ができる。また、逆洗の場合に微細通孔２ｂが均一に分
布しているので、ケーキ（懸濁物質）をむらなく剥離す
ることができる。

【００２０】これを、図７および図８に基づいて詳述す
れば、図７は、ろ過膜の気孔分布を示すもので、縦軸を
微細通孔の数ｎ、横軸を通孔径Ｍとしている。図の曲線
ｃで示すように、ある気孔径の通孔を集中して形成でき
るものである。図８は、従来のセラミックで構成した円
筒状のろ過膜の電子顕微鏡での横断面写真であり、図中
右方に示されているように微細通孔を有する厚いろ過層
が形成されている。

【００２１】また、この発明に係る装置に用いるろ過膜
Ａは、ろ過層２の微細通孔２ｂが閉塞したときには、フ
ィルター１の中空部１ｂに高圧流体を送ることによっ
て、ろ過層２に付着した懸濁物質を剥離することができ
る、すなわち、ろ過層２の内側のフィルター１の空隙内
に懸濁物質が侵入していないので、高圧流体が圧損する
ことなく通過して、ろ過層２を逆洗して懸濁物質を剥離
することができるものである。この逆洗に当たってフィ
ルター１の空隙内のろ液も有効に作用する。

【００２２】次に、図９は、この発明に係るろ過装置の
フローシートを示すもので、図中、符号Ａはフィルター
１およびろ過層２よりなるろ過膜を示し、符号３は大気
に開放した原液槽、４はろ液の取出口、５は原液（汚
泥）の供給口、６は濃縮液（濃縮汚泥）の取出口、７お
よび７ａは高圧空気の供給管、８は溢流管、９は貯溜
槽、１０は汚泥の供給ポンプ、１１は濃縮汚泥の引抜き
ポンプ、１２は濃縮汚泥槽、１３はろ液ポンプ、１４は
レシーバータンク、１５は真空ポンプ、１６はコンプレ
ッサー、１７は高圧空気タンクを示すものである。尚、
図例は汚泥を濃縮する場合を示している。

【００２３】図１０〜図１３は、前述フローシートにお
ける原液槽３の作動を示すものであり、図１０は、原液
槽３に汚泥を張り込む状態を示し、このとき、取出口６
のバルブＶ１、高圧空気の供給管７ａのバルブＶ２、吸
引管のバルブＶ３、および高圧空気の供給管７のバルブ
Ｖ４は閉止している。

【００２４】図１１は、ろ過濃縮運転中の状態を示すも
ので、供給口５から汚泥が注入され、真空ポンプ１５
（図９に示す）によってろ過膜Ａの中空部１ｂを吸引す
ることによって、汚泥がろ過され、ろ液はレシーバータ
ンク１４に溜まり、ろ液ポンプ１３によって系外に取出
される。そして、原液槽３中には、水分が分離されて濃
縮された汚泥が溜まる。

【００２５】次に、このような運転をしてろ過膜Ａが目
詰まりしたときは、バルブＶ１、バルブＶ３、およびバ
ルブＶ５を閉止するとともにバルブＶ２およびＶ４を開
放して高圧空気を送ることによってろ過膜Ａを内外から
洗浄することができる。すなわち、バルブＶ４を経た高
圧空気は、ろ過膜Ａの中空部から、ろ過層２を逆ブロー
することができ、バルブＶ２を経た高圧空気は、原液槽
３の汚泥を攪拌すると同時にろ過膜Ａの外周面を洗浄す
ることができる。

【００２６】このろ過膜Ａを洗浄するに際して、この発
明に用いるろ過層２は、熱可塑性合成樹脂繊維で円筒状
に構成したフィルター１の外周面１ａに多孔質の合成樹
脂発泡体をコーティングした非対称構造のろ過膜である
ので、原液中の懸濁物質が合成樹脂発泡体の層（ろ過層
２）で捕捉され、フィルター１内に侵入することがな
く、従って、中空部１ａからの高圧空気のブローによっ
て簡単に剥離することができる。

【００２７】これと同時に、バルブＶ２を経た高圧空気
によって、原液槽３の濃縮汚泥が攪拌され、上述剥離し
た懸濁物質を完全に剥離してろ過面を更新するととも
に、剥離した懸濁物質を均一に混和することができる。
このようにして、ろ過面が更新されたろ過膜は、原液槽
３内の原液の濃度が高いにも拘らずろ過が可能で運転を
再開でき、このような操作を濃縮液の濃度が所望値に達
するまで反復運転することが可能である。

【００２８】尚、このようにして原液槽３内に所望の濃
度の汚泥が得られた後に、図１３に示すように、バルブ
Ｖ５、Ｖ３、Ｖ２、を閉じてバルブＶ４を開いて原液槽
３内に高圧空気を送ることによって、バルブＶ１を経て
濃縮汚泥を原液槽３から取り出すことができる。

【００２９】また、図１０〜図１３に基づく説明は、所
望の濃度に達した汚泥をバッチ的に取り出す場合である
が、この発明に係る装置は、図１２に示すような操作で
ろ過膜Ａを再生したのち、図１１に示すようにバルブ操
作をして汚泥を供給しつつ、ろ過濃縮作業を継続するこ
とも可能である。すなわち、図１２に示すようにしてろ
過層Ａを再生した後の原液槽３の汚泥は、高圧空気によ
って攪拌混合されて均質になるとともに、ろ過層２の表
面が再生されているので、濃度の高い汚泥であってもろ
過できるからである。従って、各バルブを図１１に示す
ようにろ過濃縮運転状態とすることによって原液槽３内
にさらに濃度の高い汚泥を得ることができる。

【００３０】また、この発明に係るろ材の逆洗再生の時
期は、ろ材の目詰まりによるろ液の排出量を検知して
も、あるいは、原液のろ過性が予め判っている場合に
は、一定時間間隔をおいて逆洗するようにしてもよい。
そして、何れの場合でも、原液の供給ポンプ、コンプレ
ッサー、各配管に設けた弁類を制御することによって自
動的に行なうことができるものである。

【００３１】

【発明の効果】このように、この発明に係るろ材は、円
筒状の合成樹脂繊維材よりなるフィルターの表面に、合
成樹脂発泡体をコーティングしたものであるので、原液
をろ過するに当たって、その表面で原液中の懸濁物質を
捕捉して、内部のフィルター層が目詰まりすることな
く、簡単に洗浄することができ、そして、この逆洗する
に当たって合成樹脂発泡体がコーティングしてあるので
逆洗圧力によって剥離することがなく、高圧力で洗浄を
することができ完全な再生が可能である。また、この発
明に係るろ過装置は、ろ材（ろ過膜）を大気に開放した
原液槽に設けるので、容易に大型にすることができると
ともにメンテナンスも容易であり、さらに、運転上の所
要動力も僅少である。

【００３２】また、この発明に係るろ材を用いたろ過濃
縮装置は、上述のように、ろ材が簡単に再生できるの
で、ろ材が常時そのろ過性能を維持した常態でろ過運転
をすることができるとともに、長時間の連続運転、バッ
チ運転何れでも可能であり、従来のこの種のろ過装置の
難点を解決したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るろ過膜の概略の横断面図であ
る。

【図２】 この発明に係るろ過膜の表層を形成する合成
樹脂発泡体の表面の顕微鏡写真である。

【図３】 従来の熱可塑性合成繊維で構成したろ材の表
面の顕微鏡写真である。

【図４】 この発明に係るろ過膜の横断面の一部の顕微
鏡写真である。

【図５】 この発明に係るろ過膜の使用状態における縦
断面図である。

【図６】 図５の平面図である。

【図７】 この発明に係るろ過膜における微細通孔の分
布を説明するためのグラフである。

【図８】 従来のセラミックで構成したろ材の横断面の
顕微鏡写真である。

【図９】 この発明に係るろ材を用いたろ過装置のフロ
ーシート図面である。

【図１０】 この発明に係るろ材を用いたろ過装置の作
動状態を示すフローシート図面で、汚泥の張り込み状態
を示す。

【図１１】 同じく、ろ過状態を示している。

【図１２】 同じく、ろ材の逆洗状態を示している。

【図１３】 同じく、汚泥の排出状態を示している。

【符号の説明】

１ フィルター１ａ 外周面 １ｂ 中空部 ２ ろ過層 ３ 原液槽 ４ 取出口 ５ 供給口 ６ 取出口７ 供給管 ７ａ 供給管 Ａ ろ過膜Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−82918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−189017（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 29/11 B01D 39/16 B01D 63/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性合成繊維で以て円筒状のフィル
   ター（１）を構成し、その外周面（１ａ）に薄層で通孔
   が該フィルター（１）よりも微細な多孔質の合成樹脂発
   泡体をコーティングして、ろ過層（２）を形成した非対
   称構造のろ過膜（Ａ）を開放型の原液槽（３）中に装入
   し、該ろ過膜（Ａ）の中空部（１ｂ）を高圧空気の供給
   管（７）およびろ液の取出口（４）にバルブ（Ｖ３，Ｖ
   ４）を介して連通させるとともに、原液槽（３）中に
   は、原液の供給口（５）および濃縮液の取出口（６）の
   一端を開口させ、さらに、原液槽（３）内には原液の撹
   拌混合用の高圧空気の供給管（７ａ）をバルブ（Ｖ２）
   を介して接続したことを特徴とする非対称構造のろ過膜
   を用いたろ過装置。