JP4064285B2

JP4064285B2 - Filtration media for filtration

Info

Publication number: JP4064285B2
Application number: JP2003098409A
Authority: JP
Inventors: 治詫間; 三平中浦; 耕三塩谷; 康隆末次; 泰次岡本
Original assignee: Shikibo Ltd; Ishigaki Co Ltd
Current assignee: Shikibo Ltd; Ishigaki Co Ltd
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: JP2004298850A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種用水処理および汚水の浄化処理に用いる濾過処理用繊維濾材に関する。
【０００２】
詳しくは、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填構成して、工業用水、海水および河川水などの各種用水の浄化や、下水および家庭排水など汚水の濾過、浄化処理を行う上向流式急速濾過装置に好適な繊維濾材に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、各種用水の浄化や汚水の濾過、浄化処理に使用する濾材には、例えば、合成樹脂材で構成した粒状の浮遊濾材や合成樹脂繊維を用いた濾材など、各種のものが提案され使用されている。
【０００４】
この合成樹脂材で構成した粒状の浮遊濾材は軽量で取り扱いに便利であるが、空隙率が低く、汚水中の微細粒子（以下ＳＳと称す)によって空隙が詰まり、濾過性が低下して長時間の運転ができないという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、繊維シートをチップ状とした濾材が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２および特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３８１８号公報
【特許文献２】
特開平８−３３８１９号公報
【特許文献３】
特開平１０−２１６４３０号公報
【０００７】
特許文献１に開示の濾材は、太さが３０〜２００μｍの綿毛状のフィラメントを、これよりも融点の低い融着材で結合させて、その内部に空隙を有する厚さ３〜１０ｍｍのマット状の媒体を構成し、そのマット状の媒体を一辺が５〜５０ｍｍの四方形状に裁断してチップ状としたものである。当該濾材はその内部に広い空隙を有して高い処理能力を有すると共に、目詰まりした場合、容易に洗浄再生することができるものである。
【０００８】
一方、特許文献２に開示された濾材６０は、図６に単位片を示すように、太さが１００〜５００μｍの大径のフィラメント６１と、太さが３０〜１００μｍの小径のフィラメント６２にそれよりも融点の低い融着材を被覆した、大小の繊維径のフィラメント６１，６２を混合して、これら両者を融着材で互いに融着結合して、内部に微細空隙を有する厚さ３〜１０ｍｍの板状の濾材を構成し、この板状の濾材を１０〜５０ｍｍ角状に裁断してなる合成繊維を用いた濾材としたものである。
【０００９】
そのため、絡み合ったフィラメント６１，６２によって濾材層が形成され、粒状の濾材に比較して格段の空隙を有するため、濾過性がよく長時間の運転が可能であると共に、太いフィラメント６１がその濾過圧力の上昇に抵抗して細いフィラメント６２で形成される空隙を確保するので、併せて長時間の運転が可能である。また、その単位濾材の空隙が均一なので洗浄再生が容易であると共に、その単位濾材片の大きさが粒状の浮遊濾材やアンスラサイト等と比較して格段に大きいので流失のおそれもなく、洗浄再生が容易となるものである。
【００１０】
また、特許文献３に開示された濾材７０は、図７に示すように、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が２０〜７２ｄｔｅｘ（１８〜６５デニール）である第１フィラメント７１と、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３．３〜１１ｄｔｅｘ（３〜１０デニール）である第２フィラメント７２と、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１．７〜６．７ｄｔｅｘ（１．５〜６デニール）である第３フィラメント７３とを混綿したウェブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、前記ウェブの重量が２００〜８００ｇ／ｍ²、厚みが２〜８ｍｍの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断して汚水処理用濾材としたものである。それにより、例えば特許文献２に開示された濾材にも増して、長時間使用時における濾材の圧縮耐性の低下がなく、濾過圧力の維持が図れ、処理能力も低下せず、カット屑や使用時のフィラメントの脱落も回避できるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１〜３に開示された従来技術の濾材においては、例えば、合成樹脂材で構成した粒状の浮遊濾材等に比較して、格段に高い空隙率(約９０％)の確保、ならびに、ＳＳ捕捉に従う濾過圧力上昇に対する圧縮耐性の維持が図られ実現されている。
【００１２】
しかしながら、上記従来の技術に開示される濾材は、濾材の比重が濾材を構成する繊維素材の比重に依存し、例えば、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを用いた場合であっても、濾材比重を０．９１よりも小さくすることができないため、長時間の使用時において、ＳＳ捕捉に伴って濾材重量が増加した場合に濾材の受ける浮力の低下が大きく、また個々の濾材のＳＳ捕捉量に従って濾材の受ける浮力にばらつきが生じて濾過槽内での濾過層の形成が出来なくなり、濾過処理が不能になるという問題があった。
【００１３】
また、濾過装置が用いられる用途によって、汚水中のＳＳの性状、比重が異なるため、ＳＳ捕捉に伴う濾材の受ける浮力の低下が、ＳＳの性状、比重に影響されるという問題もあった。
【００１４】
したがって、本発明は上記問題点を解決するために、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して用いる濾過装置、特に上向流式急速濾過装置用途に好適な繊維濾材として、濾材内部に充分な空隙が確保されて濾過性が良好であり、ＳＳ捕捉に従う濾過圧力上昇に対する圧縮耐性が低下しない繊維濾材であって、ＳＳ捕捉に従う濾材重量の増加に対しても濾材の受ける浮力変化が少なく、また浮力の低下がＳＳの性状、比重に影響され難く、濾過槽内の濾過層形成に必要な浮力が確保できて、従来よりもさらに濾過装置の長時間運転が可能な繊維濾材を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の濾過処理用の繊維濾材は、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して用いる濾過装置、特に上向流式急速濾過装置用途に好適な濾材であって、ステープルからなる不織布層と、独立気泡発泡体を有する基層とで構成される小片体であることを特徴とする繊維濾材である（請求項１）。
【００１６】
また、前記不織布層が、高融点成分および低融点成分からなる熱融着性複合繊維ステープルを含む、１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルからなることを特徴とするものである（請求項２）。
【００１７】
さらに、前記基層が、独立気泡発泡体からなるモノフィラメントを経糸および／または緯糸の少なくとも一部に用いて織成した布帛で構成されることを特徴とするものである（請求項３）。
【００１８】
さらに、前記基層が、独立気泡発泡体からなるモノフィラメントを少なくとも一部に含む複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えて成る単層糸条シートを１ないし複数層積層結合して構成した糸条シートであることを特徴とするものである（請求項４）。
【００１９】
さらに、前記基層を構成する独立気泡発泡体からなるモノフィラメントが、比重０．２３〜０．７、繊度２００ｄｔｅｘ〜１０，００ｄｔｅｘの範囲のポリプロピレンモノフィラメントであることを特徴とするものである（請求項５）。
【００２０】
さらに、前記基層が、独立気泡発泡体からなるシートであることを特徴とするものである（請求項６）。
【００２１】
さらに、前記繊維濾材が、厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲の布形化板状体を見かけ体積が１８ｍｍ³〜３７，５００ｍｍ³の範囲の小片体に裁断してなると共に、濾材比重が０．１〜０．９の範囲であることを特徴とするものである（請求項７）。
【００２２】
なお、本発明において、「濾材、布形化板状体、基層、不織布層および基層もしくは不織布層を構成する糸条もしくは糸条シートもしくは合成樹脂シートの比重」とは、測定試料の空気中での質量値Ｍａおよび密度既知の液体中に浸漬したときの液体中での質量値Ｍｌの測定値と、液体の既知密度ρを用いて次式から算出した値をいう。
【００２３】
【式１】

【００２４】
また、本発明において、「見かけ体積」とは小片体の外形寸法から算出した空隙、気泡を含む値をいう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
【００２６】
本発明の実施にあたっては、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して用いる濾過装置、特に上向流式急速濾過装置用途に好適な濾材として、ステープルからなる不織布層と、独立気泡発泡体を有する基層とを結合して構成された小片体とするために、例えば布形化板状体を形成し、この布形化板状体を適する形状、大きさに裁断して製作することが可能である。
【００２７】
前記布形化板状体は、主として濾材の形状維持および濾過槽内での濾過層形成に必要な濾材比重を確保するための少なくとも一層の前記基層と、主として汚水中のＳＳを濾過するための少なくとも一層の前記不織布層とで構成する。
【００２８】
前記布形化板状体１０は、図１（Ａ）に示すように、１層の基層１１の片面または両面に各１層の不織布層１２を結合した構成を基本とするが、それに限らず、図１（Ｂ）に示すように、基層１１と不織布層１２とを交互に各２層以上ずつ結合した構成、または、図１（Ｃ）に示すように、基層１１の周囲を不織布層１２で覆った構成としてもよい。不織布層１２が基層１１の両面または周囲に配されている方が、不織布層１２の表出割合が多く浮遊濾材として好適なものとなる。
【００２９】
結合方法は、接着剤により接着する他、基層１１と不織布層１２間に介在させた融点の低い融着材や薄いメッシュ状布帛、不織布シート等を用いて融着結合してもよい。
【００３０】
また、混綿したステープルを前記基層１１に直接に積層し、ニードルパンチング法にて不織布層１２を形成すると同時に基層１１への交絡結合を行えば、基層１１と不織布層１２との結合を行う工程が省略できる上に、不織布層１２を構成するステープルが基層１１の布帛構造に直接に交絡結合され、不織布層１２と基層１１を強固に結合できるため好適である。
【００３１】
本発明の実施にあたっては、前記基層１１を構成する糸条あるいは合成樹脂シートの内部の少なくとも一部に独立気泡を有することが重要である。気泡が連通しておらず個々に独立して糸条あるいはシート内部に存するため、濾過の過程で前記不織布層１２にＳＳが捕捉されて濾材重量が増加しても、気泡が閉塞することが無く、濾材に必要な浮力を維持することが可能となる。また、独立気泡が糸条あるいはシート内部に分散する状態とするため、および糸条あるいはシートの強力や弾性を損なわないためには、独立気泡はできるだけ微細なものが望ましい。更に、微細な独立気泡とすることで、例えばニードルパンチング法を用いて不織布層１２を形成する場合には、ニードリングの影響による気泡の連通や破壊を防ぐことができる。
【００３２】
さらに、前記不織布層１２においても、不織布を構成するステープルとして、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等公知の合成繊維ステープルの他、綿、麻、羊毛等の天然繊維ステープル、炭素等の無機繊維ステープルを選択することが可能である。上記繊維素材の群から選んだ１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルからなると共に、繊度および目付量を適値に設定して、濾過に必要な微細空隙をその内部に有する不織布層１２とする。
【００３３】
また、ステープルの少なくとも一部に、独立気泡を内部に有する合成繊維ステープルを用いてもよい。特に、ポリプロピレン（以下ＰＰと称す）および低密度もしくは高密度のポリエチレン（以下ＰＥと称す）は、比重が１．０以下であり、かつ、耐薬品性が良好で汚水のｐＨの影響を受け難いため最適である。
【００３４】
前記不織布層１２を１種類の繊度のステープルより形成する場合には、濾材の濾過性能と圧縮耐性の観点から、ステープルの繊度は２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘの範囲が良い。
【００３５】
また、不織布層１２は、前記繊度が２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘである太繊度の第１ステープルに加えて、繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘである細繊度の第２ステープルを混綿して用いれば、太繊度のステープルで圧縮耐性が長期間にわたり確保でき、濾過圧力上昇に抗しての濾材の形状が保持できると共に、細繊度のステープルを付加することにより不織布層内部により微細かつ均一な空隙を形成できて、より緻密な濾材となるため濾過性能を向上させることができるため好ましい。この場合の混綿割合（重量比）は、例えば、前記第１ステープル３０％〜８０％に対して、前記第２ステープル７０％〜２０％の範囲が好適である。
【００３６】
さらに、不織布層１２は、図４に示すように、繊度が２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘである太繊度の第１ステープル４１および繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘである細繊度の第２ステープル４２に加えて、繊度が１．７ｄｔｅｘ〜６．７ｄｔｅｘのより細繊度の第３ステープル４３を混綿し、交絡結合させて用いれば、不織布層１２内部により微細かつ均一な空隙を形成できて、一層緻密な濾材とすることができるため好ましい。
【００３７】
この場合の混綿割合（重量比）は、例えば、前記第１ステープル４１が５０％〜８０％、前記第２ステープル４２が４０％〜１０％、前記第３ステープル４３が４０％〜１０％の範囲が好適である。
【００３８】
本発明の繊維濾材内部には、濾材の形状保持のための前記基層１１が配設されているため、前記特許文献1〜３に開示された従来の濾材よりも、濾過圧力に対する圧縮耐性と形状保持に優れた繊維濾材を実現することが可能となる。
【００３９】
本発明においては、前記不織布層１２を、高融点成分および低融点成分から成る熱融着性複合繊維ステープルを含む１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、ニードルパンチング法により交絡結合させた後、加熱処理を施して、基層１１と結合および異なるステープル同士を融着結合させて形成することができる。
【００４０】
また、混綿したステープルを基層１１に直接に積層し、ニードルパンチング法により交絡結合させると同時に、基層１１への交絡結合を行った後に、加熱処理を施しても良い。
【００４１】
前記高融点成分および低融点成分からなる熱融着性複合繊維ステープルには、芯部と鞘部を有する芯鞘構造複合繊維ステープルのほか、高融点成分および低融点成分とが糸条断面において並列、多芯、放射状、星形状もしくは扇形状等に組み合った複合繊維ステープルが含まれる。
【００４２】
例えば、前記不織布層１２を構成する前記ステープルの少なくとも１つに、素材が芯部をＰＰ、鞘部を芯部のＰＰより低い融点を有するＰＰまたはＰＥとした熱融着性複合繊維ステープル(以下、ＥＳと称す)を用いることができる。ＥＳを用いる融着の場合は、芯部のＰＰおよび基層１１の融点より低く、かつ、鞘部のＰＰまたはＰＥの融点よりも高い温度条件のもとで行う。このＥＳを用いる場合は、融着材を添加する必要が無い上に、混綿したステープルを基層１１に直接に積層した後にニードルパンチング法により交絡結合させたＥＳの鞘部同士を融着結合するので、不織布層１２と基層１１との結合がより強化されて、濾材の圧縮耐性の向上に効果的である上に、不織布層１２内の微小空隙を確実かつ均一に形成することができるので好適である。
【００４３】
前記ＥＳを用いる場合には、太繊度の前記第１ステープルをＥＳとするのが、長期間の圧縮耐性確保および濾材形態保持の点で効果的であり好ましい。また、２種類以上の繊度のステープルよりなる不織布層が形成される場合には、第１ステープルに加えて、さらに、細繊度のステープルの少なくとも１つをＥＳとするのが、不織布層１２内の微小空隙の形成をさらに確実かつ均一にできて一層好適である。また、濾材製作における裁断時のカット屑の発生や濾材使用時の繊維の脱落を防止させることができて好ましい。第１，第２および第３ステープル４１，４２，４３の全てをＥＳとすれば、上記効果がなお一層得られることは勿論である。
【００４４】
前記基層１１を織成布により構成する場合には、独立気泡発泡体からなるモノフィラメント（以下、独立気泡モノフィラメントという）を経糸および／または緯糸の少なくとも一部に用いて織成した織成布を用いる。織組織は特に問わないが、基層１１の厚さと生産性の観点からは、１重織の平織、２／１または２／２綾織が好適であるが、緯２重および／または経２重以上の多重織とすることも可能である。
【００４５】
図２（Ａ）に、独立気泡モノフィラメント２０の一例の横断面図を示す。この独立気泡モノフィラメント２０は、多数の独立気泡２１を有する。独立気泡２１は、一定の大きさであっても良いし、図示するように、任意の大きさのものが混じり合ったものでも良い。
【００４６】
前記基層１１を、独立気泡モノフィラメント２０を少なくとも一部に用いてなる布帛により構成する場合には、該布帛として織成布またはよこ編もしくはたて編の編成布よりなる布帛、あるいは、独立気泡モノフィラメント３０を少なくとも一部に含む複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えてなる単層糸条シートを１ないし複数層積層結合して構成した糸条シートを用いる。
【００４７】
前記基層１１には、前記の織成布に替えて、図３（Ａ）に示すように、独立気泡モノフィラメント３１を１方向に引き揃えた単層糸条シート３０、または、図３（Ｂ）に示すように、独立気泡モノフィラメント３１と、独立気泡発泡体でないモノフィラメント３２を交互に配列した単層糸条シート３０を複数層積層した糸条シート３５を用いることができる。
【００４８】
また、前記基層１１には、前記図３（Ａ）の単層糸条シート３０や、図３（Ｂ）に示す糸条シート３５に替えて、独立気泡モノフィラメントを少なくとも一部に含む複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えてなる単層糸条シート３０、またはこのような単層糸条シートを１ないし複数層積層結合して構成した糸条シート３５を用いることができる。
【００４９】
単層糸条シート３０を構成するために引き揃えるモノフィラメント３１，３２の繊度、糸密度、ならびに、糸条シート３５を構成するために積層する単層糸条シート３０の積層数は、前記範囲の濾材比重および濾材厚さを達成し得るように適宜選択して決定する。また、複数層の単層糸条シートを積層結合して糸条シートを構成する時は、層間で互いに交差する各層の糸条の角度を３０°〜９０°の範囲で交差させて結合するのが、基層の形態保持と強度向上の上で望ましい。例えば、２層積層の場合には、図３（Ｂ）に示すように、互いに直交させて結合するのがよい。
【００５０】
前記単層糸条シート３０の少なくとも一部を構成する独立気泡モノフィラメント３１には、前記織成布に用いる独立気泡モノフィラメント２０が適用できる。また、単層糸条シート３０や糸条シート３５を構成するその他の糸条３２は、前記独立気泡モノフィラメント３１と同等以上の強度が有り、かつ、比重１．０以下の糸条であればよいが、単層糸条シート３０の同一層内では、独立気泡モノフィラメント３１と同繊度の糸条とするのが好ましい。また、積層する各層で、素材、繊度、形状や独立気泡の含有割合の異なる糸条を用いてもよい。単層糸条シート３０を構成する独立気泡モノフィラメント３１およびその他の糸条３２の構成比は、前記濾材の濾材比重に応じて適宜選択して決定する。
【００５１】
単層糸条シート３０を形成するには、複数本のモノフィラメントを平面状に引き揃えてシート形状にした後に、接着剤もしくは融着材を用いて隣り合ったモノフィラメント同士を接着もしくは融着して結合する。また、糸条シートを構成するには、複数層の単層糸条シート３０を積層した後に、または、複数本のモノフィラメントを適当な交差角度のもとに複数の平面状に引き揃えてシート形状にした後に、接着剤もしくは融着材を用いて各層を接着もしくは融着して結合する。この場合、隣り合ったモノフィラメント同士を結合するに際しては、必ずしも糸条の全長が結合されている必要はなく、特に、複数層の単層糸条シートから糸条シートを形成する場合には、各層のモノフィラメント同士が交差する箇所を重点的に接着もしくは融着して結合部３３とすればよい。
【００５２】
接着剤には、一般の熱硬化性接着剤や紫外線硬化性接着剤などを用いることができる。また、熱硬化性接着剤の硬化温度および融着材の融着温度が、糸条シートを構成するモノフィラメントの融点より低いものを選択して用いる。接着剤もしくは融着材は、液状、ペースト状、粉体状、繊維ステープル状等のものを、複数本のモノフィラメントを引き揃えてシート形状にした後や、複数層の単層糸条シートを積層した後に、浸漬、塗布、積載あるいは吹き付けて添加すればよい。
【００５３】
また、加熱方法は、熱風ドライヤーや遠赤外線ヒーターなど常用の方法による。融着材には、その融点温度が糸条シートを構成するモノフィラメントの融点よりも低いものを選択して用いればよいが、例えば、糸条シートを構成するモノフィラメントがＰＰ素材よりなる場合には、融点がそれより低いＰＰ素材またはＰＥ素材よりなる融着材を用いることができる。
【００５４】
前記糸条シートを構成する図２（Ａ）の独立気泡モノフィラメント２０に替えて、図２（Ｂ）の芯鞘構造複合繊維糸条２５に示すように、鞘部２７を構成する素材の融点が芯部２６を構成する素材の融点より低く、芯部２６が独立気泡モノフィラメントからなる芯鞘構造複合繊維糸条２５を用いて、芯部２６を構成する素材の融点より低く、鞘部２７を構成する素材の融点より高い温度で加熱処理すれば、別途に融着材を添加することなく、隣り合ったモノフィラメントの鞘部同士を均一に融着結合することができ好適である。例えば、その芯部２６にＰＰ素材からなる独立気泡モノフィラメントを用い、鞘部２７に融点が芯部のＰＰ素材の融点より低いＰＰ素材またはＰＥ素材を用いることができる。
【００５５】
本発明において、繊維濾材の基層１１を構成するためのモノフィラメントとは、前記独立気泡モノフィラメント２０だけではなく、この芯部２６が独立気泡モノフィラメントからなる芯鞘構造複合繊維糸条２５を含むものとする。
【００５６】
さらに、平面状に引き揃えた複数本のモノフィラメントを結合して単層糸条シート３０とするには、からみ糸を用いて引き揃えたモノフィラメントを結合する、所謂からみ織構造としても良い。
【００５７】
前記織成布を構成する経糸および／または緯糸の少なくとも一部には、比重が０．２３〜０．７、繊度２００ｄｔｅｘ〜１，０００ｄｔｅｘの範囲の独立気泡モノフィラメント２０を用いるのが好適である。前記織成布を構成するその他の糸条は、前記独立気泡モノフィラメント２０と同等以上の強度が有り、かつ、比重が小さい繊維素材よりなる糸条であればよいが、経糸同士および緯糸同士は、前記独立気泡モノフィラメント２０と同繊度のモノフィラメントとするのが望ましい。また、経糸と緯糸とで、素材、繊度、形状や独立気泡の含有割合の異なる糸条を用いてもよい。前記織成布を構成する独立気泡モノフィラメント２０およびその他の糸条の構成比は、前記濾材の濾材比重に応じて適宜選択して決定する。
【００５８】
前記独立気泡モノフィラメント２０の比重範囲については、比重が０．２３に満たない場合は、気泡の割合が多く織成布の製作上、適正な強度が不足する傾向となり、製作効率が低下する。比重が０．７を超える場合は、十分な浮力を得る上で不利となる。織成布の製作時に必要な糸条の強伸度特性としては、引張強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度１５％以上、好適には引張強度２．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度２０％以上の範囲が必要である。また、これらの上限値に特に制約はなく、一般産業資材用途として製作可能な範囲であればよいが、引張強度５．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度４０％を上限とする。
【００５９】
なお、織成後の基層１１布帛は、形態および寸法安定化のために、糸条素材に適した温度条件で熱風ドライヤーなど常用の方法でヒートセットを施すのが望ましい。
【００６０】
また、前記独立気泡モノフィラメント２０の内部に含まれる独立気泡２１の形状は、織成布の製作時に必要な糸条の強度が確保でき、かつ、濾過運転時の濾過圧力に抗しての濾材形状の保持ができ得るものであれば、特に限定はないが、できるだけ微細な気泡であることが好ましく、しかも糸条内部に分散していることが必要である。気泡の大きさは、糸条の断面における寸法が同面積の円直径に換算して直径０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲が望ましい。
【００６１】
このような独立気泡２１を有する独立気泡モノフィラメント２０は、例えば、ＰＰチップやＰＥチップにアゾジカルボンアミド等の化学発泡剤もしくは物理発泡剤からなる副原料、または化学発泡剤および架橋剤等からなる副原料を混合し、発泡条件下に溶融紡糸して独立気泡を形成した後、延伸して製造したもの、ＰＥ等の結晶性ポリオレフィンに相溶性のある非晶性ポリマーを添加して紡糸して製造したもの、ＰＥおよび化学発泡剤を含む準低分子量ポリエチレンおよび潤滑性物質を同時に添加して紡糸して製造したもの等が従来から知られており、例えば、特公昭４７−１８６１９号公報、特公昭４９−２１２６１号公報等に開示されている。
【００６２】
前記基層１１を、独立気泡発泡体からなるシート（以下、独立気泡シートという）により構成する場合には、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂およびポリアミド系樹脂からなる群に含まれる少なくとも一種の合成樹脂または合成樹脂混合物からなり、かつ、独立気泡を内部に有する合成樹脂フォームを用いる。特に、比重１．０以下の樹脂からなり、耐薬品性を有しｐＨの影響を受け難い合成樹脂フォーム、例えばＰＰおよび／またはＰＥからなる合成樹脂フォームが好適である。
【００６３】
前記繊維濾材の濾材比重０．１〜０．９、および、布形化板状体の厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲とするためには、比重０．０１〜０．２の範囲で厚さ０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲の独立気泡を内部に有する合成樹脂フォームを用いるのが良い。
【００６４】
特に、同じ比重範囲で厚さが１ｍｍ〜４ｍｍの範囲の独立気泡を内部に有するＰＰおよび／またはＰＥから成るポリオレフィン系樹脂フォームが好適である。また、前記合成樹脂フォームを前記厚さに切削して用いることもできる。独立気泡シートの比重範囲については、比重が０．０１未満の場合には、気泡の割合が多いため濾過圧力に対する圧縮耐性の点で不安があり、比重が０．２を超える場合には、ニードルパンチング法により不織布層１２を形成する際に、パンチング抵抗が過大となるため適さない。厚さ範囲については、厚さが０．５ｍｍ未満の場合には、濾過圧力に対する圧縮耐性の点で不安があり、厚さが４ｍｍを超える場合には、濾過に必要な不織布層１２の厚さを確保し難く、またパンチング抵抗が過大となるため適さない。前記基層１１は、１層の独立気泡シートで構成するほか、必要に応じて、複数層の独立気泡シートを積層して構成しても良い。
【００６５】
また、前記独立気泡シートの内部に含まれる独立気泡の形状は特に限定はないが、できるだけ微細な気泡であることが好ましく、しかもシート内部に分散していることが必要である。独立気泡の大きさは、少なくともシート厚さ方向における平均気泡径が０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が望ましい。なお、微細な気泡を有する独立気泡シートを基層１１に用い、ニードルパンチング法により不織布層１２を形成する場合には、パンチング加工を施すことにより、基層１１の厚さ方向にも適度な通水性を確保することができて、基層１１の厚さ方向の濾過通水性も良好な濾材とすることができる。
【００６６】
このような独立気泡シートは、例えば、ポリスチレンフォーム、軟質ウレタンフォーム、軟質塩ビフォーム、ＰＥフォーム、ＰＰフォーム、電子線架橋ポリオレフィンフォーム、熱可塑性ポリエステル系樹脂発泡体などが、自動車成形内装品、建築用断熱材、目地材、パイプカバー等の産業資材、生活用品等の用途に使用されており、一般に入手可能である。
【００６７】
本発明の実施にあたって特に好適な濾材を得るためには、繊維濾材の濾材比重は０．１〜０．９の範囲とする。濾材比重が０．１に満たない場合は、濾材洗浄時に濾材を充分に撹拌することが困難で濾材洗浄が不充分になり易い。また、濾材比重が０．９を超える場合には、ＳＳ捕捉に伴って濾材重量が増加した場合に充分な浮力を得にくくなり不利となる。
【００６８】
本発明の実施にあたっては、前記繊維濾材を、布形化板状体の厚さを２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に形成し、見かけ体積が１８ｍｍ³〜３７，５００ｍｍ³の範囲の小片体に裁断して製作すると共に、濾材比重を０．１〜０．９の範囲とするのが好適である。なお、繊維濾材の寸法は対象とする汚水の処理条件、例えばＳＳ除去率、濾過速度等に適合させるように適宜設定するが、各種汚水でのテスト結果に基づき、厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で、例えば一辺が３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の角形板状小片体とするのが好ましい。大きさが、厚さ２ｍｍおよび一辺３ｍｍに満たない場合には、ＳＳ除去率は向上するものの、濾過速度が低下すると同時に濾材の耐久性が低下する。また、厚さ８ｍｍおよび一辺５０ｍｍを超えると、濾過速度は上がるものの、必要なＳＳ除去率が得られ難くなる。
【００６９】
前記濾材比重を０．１〜０．９の範囲とするため、前記基層１１を、独立気泡発泡体を有する基層とする。例えば、独立気泡発泡体からなる合成繊維糸条を少なくとも一部に用いた布帛または糸条シート、あるいは独立気泡発泡体からなる合成樹脂シートで基層を構成する。前記独立気泡発泡体からなる合成繊維糸条を少なくとも一部に用いた布帛または糸条シートを構成するには、ＰＰ、ＰＥおよびポリウレタンからなる比重の小さい繊維素材の群から選んだ素材よりなる繊維糸条および／または複合繊維糸条を用いる。
【００７０】
本発明の繊維濾材を製作するための布形化板状体を形成するにあたり、特に緻密な濾材とするために好ましい実施形態の一例を説明する。布形化板状体１０を構成する不織布層１２を、前記比重の小さい繊維素材の群から選んだ素材からなる、繊度が２０ｄｔｅｘ〜７２ｄｔｅｘである第１ステープル４１、繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘである第２ステープル４２および繊度が１．７ｄｔｅｘ〜６．７ｄｔｅｘである第３ステープル４３よりなる群から選んだ１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、交絡結合させて形成して、ステープルの全積層量が２００ｇ／ｍ²〜１，０００ｇ／ｍ²の範囲の不織布層とする。
【００７１】
前記ステープルを、ニードルパンチング法またはスパンレース法などにより交絡結合させると共に、前記ステープルの融点より低く、かつ、前記基層１１をなす布帛または糸条シートを構成する糸条または合成繊維シートの融点より低い融点を有する融着材によって融着結合させて、その内部に微細空隙を形成させた不織布層１２とする。
【００７２】
本発明の繊維濾材に適する繊度範囲のステープルを交絡結合させるには、ニードルパンチング法が好適である。なお、上記方法により不織布層１２を形成するに当たっては、前記ステープルを混綿して不織布層１２を形成しても良いが、ステープル支持体として、スパンボンド不織布または薄いメッシュ状布帛を併用することも可能である。
【００７３】
混綿したステープルを交絡結合させた後、前記ステープルの融点、および前記基層１１をなす布帛または糸条シートを構成する糸条または合成樹脂シートの融点より低く、かつ、融着材の融点よりも高い温度条件のもとで加熱処理して、前記ステープルを融着結合させる。加熱処理の方法は、例えばピンテンターを使用し、熱風ドライヤーを用いて行うことができる。ただし、加熱処理の方法はこれ以外にヒートローラーや遠赤外線炉を用いる方法など種々可能であることは勿論である。
【００７４】
融着材は、前記加熱処理に先駆けて、粉体状またはステープル状等のものを前記ステープルの混綿時に混合しておくか、あるいは、液状またはペースト状等のものを前記ステープルの混綿後に浸漬または塗布して添加しておく。融着材には、糸条シートの場合と同様、例えば、ステープルがＰＰ素材よりなる場合には、それより低い融点を有するＰＰ素材またはＰＥ素材よりなる融着材を用いることができる。
【００７５】
本発明においては、前記繊維素材の群から選んだ１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、交絡結合させて形成した不織布層１２に対して、基層１１を、比重０．２３〜０．７、繊度２００〜１，０００ｄｔｅｘの範囲の独立気泡モノフィラメント２０を少なくとも一部に用いた織成布または糸条シート、あるいは比重０．０１〜０．２、厚さ０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲の独立気泡シートで形成することにより、より一層好適な繊維濾材が得られる。
【００７６】
すなわち、基層１１の比重を不織布層１２の比重に比べて非常に小さくできるため、濾材中の基層１１の体積割合が少なくなり、濾過操作に必要な不織布層１２の体積割合を充分確保することができると共に、基層１１の体積割合のわずかな増減によって、濾材比重を前記範囲内で任意に設定できることとなる。したがって、ＳＳ捕捉に伴う濾材の受ける浮力の低下が、ＳＳの性状、比重に影響され難く、濾過槽内の濾過層形成に必要な浮力が確保できて、従来に増す濾過装置の長時間運転が可能な繊維濾材となる。また、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填構成して、工業用水、海水および河川水などの各種用水の浄化や、下水および家庭排水など汚水の濾過、浄化処理を行う上向流式急速濾過装置に好適な繊維濾材を実現することができる。
【００７７】
【実施例】
以下、本発明の実施例、実施例の効果を比較するための比較例、および効果の比較結果について説明する。
【００７８】
実施例１〜４の濾材を表１、比較例１の濾材を表２に示す仕様でそれぞれ製作した。
【００７９】
【表１】

【００８０】
【表２】

【００８１】
表１，表２中、構成比は重量比で表す。また、糸形態で、「モノ」はモノフィラメントを表し、「気泡モノ」は独立気泡モノフィラメント、「気泡シート」は独立気泡シートを表す。
【００８２】
表１に示した実施例１〜４による濾材は次の順序で製作した。すなわち、先ず、比重０．５、繊度９４０ｄｔｅｘの独立気泡ポリプロピレンモノフィラメント２０を経糸および緯糸に用いて、表１に示す仕様の一重平織の織成布を織成し、これにヒートセットを施して実施例１〜２の濾材の基層１１を製作した。なお、この独立気泡ポリプロピレンモノフィラメントの強度についてのサンプル数５での測定平均値は、引張強度２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度２２％であった。
【００８３】
また、実施例３の濾材の基層１１を、厚さ２ｍｍ、比重０．０３３、発泡倍率３０倍のＰＰ製独立気泡シートを１層だけ用いて製作した。また、実施例４の濾材の基層１１を、厚さ３ｍｍ、比重０．０３３、発泡倍率３０倍のＰＰ製独立気泡シートを１層だけ用いて製作した。
【００８４】
次に、繊度２０ｄｔｅｘのＥＳからなる第１ステープル４１、繊度６．７ｄｔｅｘのＰＰからなる第２ステープル４２および繊度１．７ｄｔｅｘのＥＳからなる第３ステープル４３を表１に示した構成比（重量比）で混綿し、先の基層１１を基布としてニードルパンチング法により基層１１の表面および裏面に、表１に示した積層量で順次積層し交絡結合させて不織布層１２を形成し布形化物を得た。
【００８５】
次いで、この布形化物を、両面のステープルの起毛状態を平滑化することなく加熱処理して、表１に示した濾材目付および厚さ寸法の布形化板状体１０を得た。加熱処理に当たっては、芯部２６のＰＰが溶融せずＥＳの鞘部２７をなすＰＥだけが溶融する加熱条件（加熱温度は１４０〜１５０℃に設定）で、ピンテンターを使用して熱風ドライヤーにて加熱処理した。この布形化板状体１０を表１に示した濾材の大きさに裁断して、各実施例１〜４の繊維濾材を製作した。
【００８６】
表２に示した比較例１による濾材は次の順序で製造した。すなわち、先ず、繊度２０ｄｔｅｘのＥＳからなる第１ステープル、繊度６．７ｄｔｅｘのＰＰからなる第２ステープルおよび繊度３．３ｄｔｅｘのＥＳからなる第３ステープルを表２に示した構成比（重量比）で混綿し、ニードルパンチング法により交絡結合させて布形化物を得た。
【００８７】
次いで、この布形化物を、両面のステープルの起毛状態を平滑化することなく加熱処理して、表２に示した濾材目付および厚さ寸法の布形化板状体を得た。加熱処理に当たっては、芯部のＰＰが溶融せずＥＳの鞘部をなすＰＥだけが溶融する加熱条件（加熱温度は１４０〜１５０℃に設定）で、ピンテンターを使用して熱風ドライヤーにて加熱処理した。この布形化板状体を表２に示した濾材の大きさに裁断して比較例１の繊維濾材を製作した。
【００８８】
また、布形化板状体の厚さ測定は、加圧式厚み計（ＣＲ−３０型、大栄科学精器製作所製）を用い、０．５ｋＰａの圧力を１０秒間かけた時の厚さを測定した。
【００８９】
各濾材の比重測定は、簡易比重計（ＢＷ−ＳＧＷ島津製作所製）を用い、濾材試料の空気中での質量値Ｍａと既知密度の液体（メタノール）中での質量値Ｍｌとを測定し、液体の既知密度ρとから、前述の式１により算出した。
【００９０】
各濾材の比重測定結果を、表１および表２に示した。すなわち、実施例１では０．８３、実施例２では０．７４、実施例３では０．６４、実施例４では０．３０であり、比較例１では０．９２であった。実施例１〜４の比重は、いずれも比較例１の比重より小さい。したがって、実施例１〜４の浮力は、いずれも比較例１の浮力より大きいため、長時間の濾過処理が可能であることが推察される。
【００９１】
次に、図５（Ａ）に示す濾過装置を用い、池水を１年間濾過処理し、実施例１〜４および比較例１の濾材の濾過性能比較を行った。図５（Ａ）において、原水５０は供給ポンプ５１によって流入弁Ｖ１および供給パイプ５２を経て濾過槽５３にその底部から供給され、濾過水は集水ノズル５４、処理水弁Ｖ３を経て系外に取り出される。本発明および比較例の濾材５５は濾過槽５３内に充填投入されている。このような濾過運転をして、濾材５５が目詰まりしたときには、流入弁Ｖ１および処理水弁Ｖ３を閉止して切替弁Ｖ２および排水弁Ｖ５を開き、集水ノズル５４から洗浄水（原水）を供給するとともに、撹拌モーター５６で撹拌翼５７を駆動することにより濾材５５を撹拌する。このようにすることによって濾過槽５３内の洗浄汚水は、下部の濾材流出防止用のスクリーン５８、供給パイプ５２、排水弁Ｖ５を経て、系外に排出される。捨水弁Ｖ４は前述の濾過運転時および濾材５５の洗浄運転時には閉止しているもので、濾材洗浄後に濾過運転を再開する際に捨て水を排水するときに開くものである。濾材洗浄は、濾材目詰まりにより濾過圧が上昇したことを圧力スイッチ５９で検出し、撹拌洗浄、捨て水を自動で行い、再び濾過を行うようにしている。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の濾過装置の作動工程のタイムチャートであり、前記圧力スイッチ５９で濾材５５の目詰まりを検知した後、撹拌洗浄と捨て水の排水までの時間が４〜１０分を要することを示している。
【００９２】
上記の濾過性能比較結果を、表３に示す。
【００９３】
【表３】

【００９４】
比較例1の濾材では、濾材比重が１．０３と大きくなり、浮上性を失い濾過層形成が困難で、除濁性能が大幅に低下した。
【００９５】
一方、実施例１〜４の濾材は比重の増加は見られるが１．００以下であり、浮上性を保っていた。また、除濁性能の低下は見られなかった。
【００９６】
【発明の効果】
本発明においては、濾過槽内に複数の繊維濾材を充填して濾過を行う濾過装置、特に上向流式急速濾過装置に好適に用いられる繊維濾材を、主として濾材の形態維持と濾過層形成に必要な濾材比重を確保するための基層と、主として汚水中のＳＳを濾過するための不織布層からなる小片体に裁断して形成すると共に、前記基層を、その内部に独立気泡発泡体からなる合成繊維糸条を少なくとも一部に用いてなる布帛または糸条シート、あるいは独立気泡シートで構成して繊維濾材として製作したので、ＳＳ捕捉に従う濾材重量の増加に対しても濾材の受ける浮力変化が少なく、濾過槽内の濾過層形成に必要な浮力が確保できて、濾過装置の運転時間を従前より大幅に増加することが可能となる。
【００９７】
また、前記不織布層を、１種類もしくは繊度および／または素材の異なる２種類以上のステープルを混綿し、交絡結合させると共に、各ステープルの融点より低く、かつ、前記基層をなす布帛もしくは糸条シートを構成する糸条あるいは独立気泡シートの融点より低い温度条件で融着結合させてその内部に微小空隙を形成させた不織布としたので、濾材内部に充分な空隙が確保されて濾過性が良好、かつ、長時間使用してもＳＳ捕捉に従う濾過圧力上昇に対する圧縮耐性の低下がなく、濾過圧力の維持が図れ、処理能力も低下せず、極めて優れた濾材性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の濾材の異なる実施形態の断面を表す概念図である。
【図２】（Ａ）は本発明の濾材に用いる独立気泡モノフィラメントの横断面図、
（Ｂ）は本発明の濾材に用いる芯鞘構造複合繊維糸条の一例の横断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の濾材の基層を構成する単層糸条シートの一例の斜視図、
（Ｂ）は本発明の濾材の基層を構成する糸条シートの一例の斜視図である。
【図４】本発明の濾材を構成する不織布層の一部の拡大図である。
【図５】（Ａ）は実施例と比較例との濾過効果確認に用いた濾過装置の概略構成図、
（Ｂ）は（Ａ）の濾過装置のタイムチャートである。
【図６】従来の濾材の単位片を表す斜視図である。
【図７】従来の他の濾材の単位片を表す斜視図である。
【符号の説明】
１０濾材
１１基層
１２不織布層
２０独立気泡モノフィラメント
２１独立気泡
２５芯鞘構造複合繊維糸条
２６芯部
２７鞘部
３０単層糸条シート
３１独立気泡モノフィラメント
３２その他の糸条
３３結合部
３５糸条シート
４１第１ステープル
４２第２ステープル
４３第３ステープル
６０，７０従来の濾材[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fiber filter material for filtration used for various water treatments and sewage purification treatments.
[0002]
Specifically, the up-flow type rapid filtration system in which a plurality of fiber filter media are filled in the filtration tank to purify various types of water such as industrial water, seawater and river water, and to filter and purify sewage such as sewage and household wastewater. The present invention relates to a fiber filter medium suitable for a filtration device.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, various materials such as granular floating filter materials made of synthetic resin materials and filter materials using synthetic resin fibers have been proposed and used as filter materials used for purification of various water, filtration of sewage, and purification treatment. ing.
[0004]
The granular floating filter medium made of this synthetic resin material is lightweight and convenient to handle, but the porosity is low, the fine particles in the sewage (hereinafter referred to as SS) are clogged, and the filterability is reduced, resulting in a long time. There was a problem that I could not drive.
[0005]
In order to solve this problem, a filter medium having a fiber sheet in a chip shape has been proposed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-33818
[Patent Document 2]
JP-A-8-33819
[Patent Document 3]
JP-A-10-216430
[0007]
The filter medium disclosed in Patent Document 1 is a mat-like material having a thickness of 3 to 10 mm in which a fluffy filament having a thickness of 30 to 200 μm is bonded with a fusing material having a melting point lower than that, and a gap is formed inside the filament. The mat-shaped medium is cut into a four-sided shape with a side of 5 to 50 mm to form a chip. The filter medium has a wide gap inside and has a high processing capacity, and can be easily washed and regenerated when clogged.
[0008]
On the other hand, the filter medium 60 disclosed in Patent Document 2 is divided into a large-diameter filament 61 having a thickness of 100 to 500 μm and a small-diameter filament 62 having a thickness of 30 to 100 μm, as shown in FIG. The

filaments

61 and 62 having large and small fiber diameters, which are coated with a fusion material having a lower melting point, are mixed, and both of them are fusion-bonded to each other with the fusion material, and have a thickness of 3 to 3 with fine voids inside. A 10 mm plate-shaped filter medium is formed, and the filter medium is made of synthetic fibers obtained by cutting the plate-shaped filter medium into a 10 to 50 mm square shape.
[0009]
Therefore, the filter medium layer is formed by the

intertwined filaments

61 and 62 and has a remarkable gap compared to the granular filter medium, so that the filterability is good and the operation can be performed for a long time, and the thick filament 61 has its filtration pressure. Since the gap formed by the thin filament 62 is secured against the rise of the above, a long time operation is possible. In addition, since the unit filter media have uniform gaps, cleaning and regeneration are easy, and the size of the unit filter media is much larger than granular floating filter media or anthracite, so there is no fear of loss and cleaning and regeneration. Is easy.
[0010]
Moreover, as shown in FIG. 7, the filter medium 70 disclosed in Patent Document 3 is a heat-fusible conjugate fiber whose core is polypropylene and whose sheath is polyethylene, and has a fineness of 20 to 72 dtex (18 to 65 denier). The first filament 71, the second filament 72 whose material is polypropylene fiber and the fineness is 3.3 to 11 dtex (3 to 10 denier), and the material is polypropylene for the core and polyethylene for the sheath. A web blended with a third filament 73, which is a composite fiber and has a fineness of 1.7 to 6.7 dtex (1.5 to 6 denier), is formed into a cloth shape by a needle punching method, and the web raising state on both sides is smoothed. Without heat treatment, and the weight of the web is 200-800 g / m ² A cloth-formed plate-like body having a thickness of 2 to 8 mm is produced, and the cloth-formed plate-like body is cut into a 3 to 50 mm square to obtain a filter medium for wastewater treatment. Thereby, for example, in addition to the filter medium disclosed in Patent Document 2, there is no decrease in the compression resistance of the filter medium when used for a long time, the filtration pressure can be maintained, the processing capacity does not decrease, and cut waste or when used The filament can be prevented from falling off.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the filter medium of the prior art disclosed in the above Patent Documents 1 to 3, for example, as compared with a granular floating filter medium composed of a synthetic resin material, ensuring a remarkably high porosity (about 90%), and The compression resistance against the increase in filtration pressure according to the SS capture is maintained and realized.
[0012]
However, in the filter medium disclosed in the above-described conventional technology, the specific gravity of the filter medium depends on the specific gravity of the fiber material constituting the filter medium. For example, even when polypropylene and / or polyethylene is used, the specific gravity of the filter medium is 0. Since it cannot be made smaller than 91, the buoyancy of the filter medium is greatly reduced when the weight of the filter medium increases with the capture of SS during long-time use, and the filter medium receives according to the amount of SS trapped by each filter medium. There was a problem that the buoyancy varied and the filtration layer could not be formed in the filtration tank, and the filtration treatment became impossible.
[0013]
Moreover, since the property and specific gravity of SS in sewage differ depending on the application in which the filtration device is used, there is a problem that the decrease in buoyancy received by the filter medium accompanying the capture of SS is affected by the property and specific gravity of SS.
[0014]
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is sufficient in the inside of the filter medium as a filter medium used by filling a filter tank with a plurality of fiber filter media, particularly as a fiber filter medium suitable for use in an upward flow type rapid filter device. Is a fiber filter medium in which the air gap is ensured and the filterability is good, and the compression resistance against the filtration pressure increase according to the SS capture is not reduced, and the buoyancy change received by the filter medium is small even when the filter medium weight increases according to the SS capture, Further, the present invention provides a fiber filter medium in which a decrease in buoyancy is hardly affected by the properties and specific gravity of SS, buoyancy necessary for forming a filtration layer in a filtration tank can be secured, and a filter device can be operated for a longer time than before. Is an issue.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The fiber filter material for filtration treatment of the present invention is a filter device that is used by filling a filter tank with a plurality of fiber filter media, and particularly suitable for use in an upward flow rapid filter device, and comprises a nonwoven fabric layer made of staples. , With closed cell foam A fiber filter medium comprising a small piece composed of a base layer (claim 1).
[0016]
The non-woven fabric layer is characterized by comprising one kind or two or more kinds of staples having different fineness and / or materials including a heat-fusible composite fiber staple comprising a high melting point component and a low melting point component. (Claim 2).
[0017]
Further, the base layer is Made of closed cell foam It is characterized by comprising a fabric woven using monofilaments as at least a part of warp and / or weft (Claim 3).
[0018]
Further, the base layer is Made of closed cell foam It is a yarn sheet constituted by laminating and bonding one or more layers of single-layer yarn sheets formed by aligning a plurality of monofilaments including at least a portion of monofilaments in a planar shape (claims). Item 4).
[0019]
Furthermore, the base layer is configured Made of closed cell foam The monofilament is a polypropylene monofilament having a specific gravity of 0.23 to 0.7 and a fineness of 200 dtex to 10,000 dtex (Claim 5).
[0020]
Further, the base layer is Made of closed cell foam It is a sheet (claim 6).
[0021]
Further, the fiber filter medium has an apparent volume of 18 mm with a cloth-like plate-like body having a thickness in the range of 2 mm to 15 mm. ^Three ~ 37,500mm ^Three And a filter medium specific gravity is in the range of 0.1 to 0.9 (claim 7).
[0022]
In the present invention, “the specific gravity of a filter medium, a woven plate-like body, a base layer, a non-woven fabric layer, and a yarn or a yarn sheet or a synthetic resin sheet constituting the base layer or the non-woven fabric layer” means in the air of the measurement sample. The value calculated from the following equation using the measured value of the mass value Ml in the liquid and the known density ρ of the liquid when immersed in a liquid of known mass value Ma and density.
[0023]
[Formula 1]

[0024]
In the present invention, the “apparent volume” means a value including voids and bubbles calculated from the outer dimensions of the small piece.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0026]
In carrying out the present invention, a filtration device used by filling a filter tank with a plurality of fiber filter materials, particularly as a filter material suitable for use in an upward flow rapid filtration device, a nonwoven fabric layer made of staples, With closed cell foam In order to form a small piece formed by combining with the base layer, for example, a cloth-formed plate-like body can be formed and cut into a suitable shape and size. is there.
[0027]
The cloth-formed plate-like body mainly serves to filter at least one base layer for securing the filter medium specific gravity necessary for maintaining the shape of the filter medium and forming a filter layer in the filter tank, and mainly for filtering SS in sewage. It is comprised with the said nonwoven fabric layer of at least one layer.
[0028]
As shown in FIG. 1 (A), the cloth-formed plate-like body 10 basically has a configuration in which one non-woven fabric layer 12 is bonded to one side or both sides of a single base layer 11, but not limited thereto. As shown in FIG. 1 (B), the base layer 11 and the nonwoven fabric layer 12 are alternately joined in two or more layers, or as shown in FIG. 1 (C), the periphery of the base layer 11 is surrounded by the nonwoven fabric layer 12. It is good also as a structure covered with. The direction in which the nonwoven fabric layer 12 is arranged on both sides or the periphery of the base layer 11 is suitable for the floating filter medium because the nonwoven fabric layer 12 is exposed more frequently.
[0029]
As a bonding method, in addition to bonding with an adhesive, fusion bonding may be performed using a low melting point adhesive material, a thin mesh fabric, a nonwoven fabric sheet, or the like interposed between the base layer 11 and the nonwoven fabric layer 12.
[0030]
In addition, the step of bonding the base layer 11 and the non-woven fabric layer 12 is performed by laminating the blended staples directly on the base layer 11 and forming the non-woven fabric layer 12 by the needle punching method and simultaneously performing the entanglement bonding to the base layer 11. In addition, it can be omitted, and the staples constituting the nonwoven fabric layer 12 are directly entangled with the fabric structure of the base layer 11, so that the nonwoven fabric layer 12 and the base layer 11 can be firmly bonded.
[0031]
In carrying out the present invention, it is important to have closed cells in at least a part of the inside of the yarn constituting the base layer 11 or the synthetic resin sheet. Since the bubbles are not communicated and exist independently inside the yarn or the sheet, even if SS is captured by the nonwoven fabric layer 12 during the filtration process and the weight of the filter medium increases, the bubbles are not blocked. The buoyancy required for the filter medium can be maintained. Further, it is desirable that the closed cells be as fine as possible so that the closed cells are dispersed in the yarn or the sheet and the strength or elasticity of the yarn or the sheet is not impaired. Further, by forming fine closed cells, for example, when the nonwoven fabric layer 12 is formed by using a needle punching method, it is possible to prevent communication and destruction of bubbles due to the needling effect.
[0032]
Further, in the nonwoven fabric layer 12 as well, staples constituting the nonwoven fabric include known synthetic fiber staples such as polyolefin fibers, polyester fibers and polyamide fibers, natural fiber staples such as cotton, hemp and wool, and inorganic fiber staples such as carbon. Can be selected. It consists of two or more types of staples selected from the above-mentioned group of fiber materials, or two or more types of staples with different fineness and / or materials, and has fineness and basis weight set to appropriate values, and has fine voids necessary for filtration therein. The nonwoven fabric layer 12 is used.
[0033]
Moreover, you may use the synthetic fiber staple which has a closed cell inside for at least one part of a staple. In particular, polypropylene (hereinafter referred to as PP) and low-density or high-density polyethylene (hereinafter referred to as PE) have a specific gravity of 1.0 or less, have good chemical resistance, and are hardly affected by the pH of sewage. Because it is optimal.
[0034]
When the nonwoven fabric layer 12 is formed from staples of one type of fineness, the fineness of the staples is preferably in the range of 20 dtex to 72 dtex from the viewpoints of filtration performance and compression resistance of the filter medium.
[0035]
In addition to the first staple having a fineness of 20 dtex to 72 dtex and the second staple having a fineness of 3.3 dtex to 11 dtex, the nonwoven fabric layer 12 can be mixed with a fine cotton. Compression resistance can be secured for a long time with staples, the shape of the filter medium can be maintained against the increase in filtration pressure, and fine and uniform voids can be formed inside the nonwoven fabric layer by adding staples with fineness, Since it becomes a more precise | minute filter medium, since a filtration performance can be improved, it is preferable. In this case, the blended cotton ratio (weight ratio) is preferably, for example, in the range of 70% to 20% of the second staple with respect to 30% to 80% of the first staple.
[0036]
Furthermore, as shown in FIG. 4, the nonwoven fabric layer 12 has a fineness in addition to the first staple 41 having a fineness of 20 to 72 dtex and the second staple 42 having a fineness of 3.3 to 11 dtex. If the third staple 43 with a finer fineness of 1.7 dtex to 6.7 dtex is mixed and entangled and used, fine and uniform voids can be formed inside the nonwoven fabric layer 12, and a finer filter medium can be obtained. Is preferable.
[0037]
The blend ratio (weight ratio) in this case is, for example, in the range of 50% to 80% for the first staple 41, 40% to 10% for the second staple 42, and 40% to 10% for the third staple 43. Is preferred.
[0038]
Since the base layer 11 for maintaining the shape of the filter medium is disposed inside the fiber filter medium of the present invention, the compression resistance and the shape against the filtration pressure are higher than those of the conventional filter media disclosed in Patent Documents 1 to 3. A fiber filter medium excellent in holding can be realized.
[0039]
In the present invention, the nonwoven fabric layer 12 is blended with one or more types of staples including heat-fusible composite fiber staples composed of a high melting point component and a low melting point component, or two or more types of staples having different fineness and / or materials, and then needle punching. After being entangled and bonded by the method, heat treatment is performed to bond and bond the different staples to the base layer 11 and form them.
[0040]
In addition, the mixed cotton staples may be directly laminated on the base layer 11 and entangled and bonded by the needle punching method, and at the same time the entangled bond to the base layer 11 may be performed, followed by heat treatment.
[0041]
The heat-fusible composite fiber staple comprising the high melting point component and the low melting point component has a core-sheath composite fiber staple having a core and a sheath, as well as a high melting point component and a low melting point component arranged in parallel in the yarn cross section. , Composite fiber staples combined in multi-core, radial, star-shaped or fan-shaped.
[0042]
For example, at least one of the staples constituting the nonwoven fabric layer 12, a heat-fusible conjugate fiber staple (hereinafter referred to as PP or PE having a melting point lower than that of PP of the core part) , ES). In the case of fusion using ES, the fusion is performed under a temperature condition that is lower than the melting point of PP of the core and the base layer 11 and higher than the melting point of PP or PE of the sheath. When this ES is used, it is not necessary to add a fusing material, and the sheath portions of the ES that are entangled and bonded by the needle punching method after laminating the blended staples directly on the base layer 11 are fused and bonded. In addition, the bonding between the nonwoven fabric layer 12 and the base layer 11 is further strengthened, which is effective for improving the compression resistance of the filter medium, and it is preferable because the minute voids in the nonwoven fabric layer 12 can be formed reliably and uniformly. is there.
[0043]
When the ES is used, it is preferable to use the first staple having a large fineness as ES because it is effective in securing long-term compression resistance and maintaining the filter medium form. When a nonwoven fabric layer composed of staples of two or more types of fineness is formed, in addition to the first staple, at least one of the fineness staples is ES, It is more preferable that the formation of the minute voids can be made more reliably and uniformly. Further, it is preferable because generation of cut waste at the time of cutting in the production of the filter medium and dropping of the fiber at the time of using the filter medium can be prevented. Of course, if all of the first, second and

third staples

41, 42 and 43 are set to ES, the above effect can be further obtained.
[0044]
When the base layer 11 is made of woven fabric, Made of closed cell foam Monofilament ( Less than Woven fabric using a closed-cell monofilament) as at least a part of warp and / or weft. The woven structure is not particularly limited, but from the viewpoint of the thickness of the base layer 11 and productivity, a single weave plain weave, 2/1 or 2/2 twill is preferable, but weft double and / or warp double or more. It is also possible to use a multiple weave.
[0045]
FIG. 2A shows a cross-sectional view of an example of the closed-cell monofilament 20. The closed cell monofilament 20 has a large number of closed cells 21. The closed bubbles 21 may be of a certain size, or may be a mixture of arbitrary sizes as shown in the figure.
[0046]
The base layer 11 is Closed cell monofilament In the case where it is constituted by a fabric using at least a part of No. 20, a fabric made of woven fabric or weft knitted or warp knitted fabric, or Closed cell monofilament A yarn sheet formed by laminating and bonding one or a plurality of single-layer yarn sheets formed by aligning a plurality of monofilaments including at least a part of 30 in a planar shape is used.
[0047]
In the base layer 11, instead of the woven fabric, as shown in FIG. Closed cell monofilament As shown in FIG. 3 (B), the single-layer yarn sheet 30 in which 31 is aligned in one direction,

Closed cell monofilament

31, Not closed cell foam A yarn sheet 35 obtained by laminating a plurality of single-layer yarn sheets 30 in which monofilaments 32 are alternately arranged can be used.
[0048]
In addition, the base layer 11 is replaced with the single-layer yarn sheet 30 shown in FIG. 3A or the yarn sheet 35 shown in FIG. A single-layer yarn sheet 30 formed by aligning monofilaments in a planar shape, or a yarn sheet 35 formed by laminating and bonding one or more such single-layer yarn sheets can be used.
[0049]
The fineness and yarn density of the

monofilaments

31 and 32 that are arranged to form the single-layer yarn sheet 30 and the number of single-layer yarn sheets 30 that are laminated to form the yarn sheet 35 are within the above ranges. The filter medium specific gravity and the filter medium thickness are appropriately selected and determined so that the filter medium thickness can be achieved. In addition, when forming a yarn sheet by laminating and laminating a plurality of single-layer yarn sheets, the yarn angles of each layer intersecting each other between layers are crossed in a range of 30 ° to 90 ° and bonded. However, it is desirable for maintaining the form of the base layer and improving the strength. For example, in the case of a two-layer stack, as shown in FIG.
[0050]
The closed cell monofilament 20 used for the woven fabric can be applied to the closed cell monofilament 31 constituting at least a part of the single-layer yarn sheet 30. Further, the other yarns 32 constituting the single-layer yarn sheet 30 and the yarn sheet 35 may be yarns having a strength equal to or higher than that of the closed cell monofilament 31 and having a specific gravity of 1.0 or less. However, in the same layer of the single-layer yarn sheet 30, it is preferable that the yarn has the same fineness as that of the closed-cell monofilament 31. Moreover, you may use the thread | yarn from which a raw material, a fineness, a shape, and the content rate of a closed cell differ in each layer to laminate | stack. The composition ratio of the closed-cell monofilament 31 and the other threads 32 constituting the single-layer yarn sheet 30 is appropriately selected and determined according to the filter medium specific gravity of the filter medium.
[0051]
In order to form the single-layer yarn sheet 30, a plurality of monofilaments are arranged in a planar shape to form a sheet shape, and then adjacent monofilaments are bonded or fused together using an adhesive or a fusion material. Join. In addition, to form a yarn sheet, after laminating a plurality of single-layer yarn sheets 30, or by aligning a plurality of monofilaments in a plurality of planes at an appropriate crossing angle, a sheet shape Then, the layers are bonded or fused together using an adhesive or a fusing material. In this case, when the adjacent monofilaments are bonded to each other, it is not always necessary that the entire lengths of the yarns are bonded. In particular, when forming a yarn sheet from a plurality of single-layer yarn sheets, each layer What is necessary is just to adhere | attach or fuse | fuse the location where the monofilaments of this cross | intersect intensively, and let it be the coupling | bond part 33. FIG.
[0052]
As the adhesive, a general thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, or the like can be used. Further, a thermosetting adhesive having a curing temperature and a fusing material having a fusing temperature lower than the melting point of the monofilament constituting the yarn sheet is selected and used. Adhesive or fusing material can be liquid, paste, powder, fiber staple, etc., after aligning multiple monofilaments into a sheet shape, or laminating multiple layers of single-layer yarn sheets Then, it may be added by dipping, coating, loading or spraying.
[0053]
The heating method is a conventional method such as a hot air dryer or a far infrared heater. The fusion material may be used by selecting a material whose melting point is lower than the melting point of the monofilament constituting the yarn sheet. For example, when the monofilament constituting the yarn sheet is made of PP material, A fusing material made of a PP material or PE material having a lower melting point can be used.
[0054]
In place of the closed cell monofilament 20 of FIG. 2 (A) constituting the yarn sheet, as shown in the core-sheath structure composite fiber yarn 25 of FIG. The sheath portion 27 is configured to be lower than the melting point of the material constituting the core portion 26 by using the core-sheath structure composite fiber yarn 25 having a core portion 26 that is lower than the melting point of the material constituting the core portion 26 and in which the core portion 26 is made of closed-cell monofilament. If the heat treatment is performed at a temperature higher than the melting point of the material to be processed, it is preferable that the sheath portions of adjacent monofilaments can be fusion-bonded uniformly without adding a separate fusion material. For example, a closed cell monofilament made of a PP material can be used for the core portion 26, and a PP material or a PE material having a melting point lower than that of the PP material of the core portion can be used for the sheath portion 27.
[0055]
In the present invention, the monofilament for constituting the base layer 11 of the fiber filter medium includes not only the closed-cell monofilament 20 but also a core-sheath structure composite fiber yarn 25 in which the core portion 26 is made of closed-cell monofilament.
[0056]
Furthermore, in order to combine a plurality of monofilaments aligned in a planar shape into a single-layer yarn sheet 30, a so-called leno weave structure in which monofilaments aligned using tangled yarns are combined may be employed.
[0057]
It is preferable to use closed-cell monofilaments 20 having a specific gravity of 0.23 to 0.7 and a fineness of 200 dtex to 1,000 dtex for at least a part of the warp and / or the weft constituting the woven fabric. The other yarns constituting the woven fabric may be yarns made of a fiber material having a strength equal to or higher than that of the closed-cell monofilament 20 and having a small specific gravity. It is desirable that the monofilament has the same fineness as the closed-cell monofilament 20. Moreover, you may use the yarn from which a raw material, a fineness, a shape, and the content rate of a closed cell differ in a warp and a weft. The composition ratio of the closed-cell monofilament 20 and other yarns constituting the woven fabric is appropriately selected and determined according to the filter medium specific gravity of the filter medium.
[0058]
As for the specific gravity range of the closed-cell monofilament 20, when the specific gravity is less than 0.23, the ratio of bubbles is large, and the proper strength tends to be insufficient in the production of the woven fabric, and the production efficiency is lowered. When the specific gravity exceeds 0.7, it is disadvantageous for obtaining sufficient buoyancy. As the strength and elongation characteristics of the yarn necessary for producing the woven fabric, the tensile strength is 2.0 cN / dtex or more, the tensile elongation is 15% or more, preferably the tensile strength is 2.50 cN / dtex or more, and the tensile elongation is 20 % Range is required. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in these upper limit values, What is necessary is just the range which can be manufactured as a general industrial material use, However, Tensile strength 5.3cN / dtex and tensile elongation 40% are made into an upper limit.
[0059]
In addition, it is desirable to heat-set the base layer 11 fabric after weaving by a conventional method such as a hot air dryer under temperature conditions suitable for the yarn material in order to stabilize the form and dimensions.
[0060]
Further, the shape of the closed cell 21 contained in the closed cell monofilament 20 can ensure the strength of the yarn necessary for manufacturing the woven fabric, and the shape of the filter medium against the filtration pressure during the filtration operation. There is no particular limitation as long as it can be retained, but it is preferable that the bubbles be as fine as possible, and it is necessary to be dispersed inside the yarn. The size of the bubbles is preferably in the range of 0.01 mm to 0.5 mm, preferably 0.01 mm to 0.1 mm in diameter in terms of the circular diameter of the same area in the cross section of the yarn.
[0061]
The closed-cell monofilament 20 having such closed cells 21 is, for example, a PP chip or PE chip, a secondary material made of a chemical foaming agent or a physical foaming agent such as azodicarbonamide, or a secondary foam made of a chemical foaming agent and a crosslinking agent. Mixing raw materials, melt spinning under foaming conditions to form closed cells, then drawing and manufacturing, adding amorphous polymer compatible with crystalline polyolefin such as PE and spinning In the prior art, for example, those produced by simultaneously spinning and adding a quasi-low molecular weight polyethylene containing PE and a chemical foaming agent and a lubricating material are known. For example, Japanese Patent Publication No. 47-18619, Japanese Patent Publication No. No. 49-21261 and the like.
[0062]
The base layer 11 is Sheet made of closed cell foam (hereinafter referred to as closed cell sheet) And comprising at least one synthetic resin or synthetic resin mixture included in the group consisting of polystyrene resin, polyolefin resin, polyvinyl chloride, polyester resin and polyamide resin, and containing closed cells inside Is used. In particular, a synthetic resin foam made of a resin having a specific gravity of 1.0 or less and having chemical resistance and hardly affected by pH, for example, a synthetic resin foam made of PP and / or PE is preferable.
[0063]
In order to set the filter medium specific gravity of the fiber filter medium to 0.1 to 0.9 and the thickness of the cloth-formed plate-like body to 2 mm to 15 mm, the specific gravity is 0.01 to 0.2. It is preferable to use a synthetic resin foam having closed cells in the range of 5 mm to 4 mm.
[0064]
In particular, a polyolefin resin foam composed of PP and / or PE having closed cells with a thickness in the range of 1 mm to 4 mm in the same specific gravity range is preferable. Further, the synthetic resin foam can be cut to the thickness and used. Regarding the specific gravity range of the closed cell sheet, when the specific gravity is less than 0.01, there is a concern about the compression resistance against the filtration pressure because the ratio of bubbles is large, and when the specific gravity exceeds 0.2, the needle When the nonwoven fabric layer 12 is formed by the punching method, punching resistance becomes excessive, which is not suitable. Regarding the thickness range, when the thickness is less than 0.5 mm, there is anxiety in terms of compression resistance to the filtration pressure, and when the thickness exceeds 4 mm, the thickness of the nonwoven fabric layer 12 necessary for filtration. This is not suitable because it is difficult to secure the punching resistance and the punching resistance is excessive. The base layer 11 may be configured by laminating a plurality of closed cell sheets as necessary, in addition to a single layer closed cell sheet.
[0065]
Further, the shape of the closed cell contained in the closed cell sheet is not particularly limited, but it is preferable that the closed cell is as fine as possible, and it is necessary to be dispersed inside the sheet. The size of the closed cell is desirably in the range of at least an average cell diameter in the sheet thickness direction of 0.1 mm to 0.6 mm, preferably 0.1 mm to 0.3 mm. In addition, when using the closed-cell sheet | seat which has a fine bubble for the base layer 11, and forming the nonwoven fabric layer 12 by the needle punching method, by giving a punching process, appropriate water permeability is also given to the thickness direction of the base layer 11. It can be ensured, and a filter medium having good filtration water permeability in the thickness direction of the base layer 11 can be obtained.
[0066]
Such closed cell sheets include, for example, polystyrene foam, flexible urethane foam, flexible PVC foam, PE foam, PP foam, electron beam cross-linked polyolefin foam, thermoplastic polyester resin foam, etc. It is used for industrial materials such as heat insulating materials, joint materials, pipe covers, and daily necessities, and is generally available.
[0067]
In order to obtain a particularly suitable filter medium in the practice of the present invention, the filter medium specific gravity of the fiber filter medium is in the range of 0.1 to 0.9. When the specific gravity of the filter medium is less than 0.1, it is difficult to sufficiently stir the filter medium at the time of cleaning the filter medium, and the filter medium cleaning tends to be insufficient. On the other hand, when the specific gravity of the filter medium exceeds 0.9, it becomes difficult to obtain sufficient buoyancy when the weight of the filter medium increases with the capture of SS.
[0068]
In carrying out the present invention, the fiber filter medium is formed so that the thickness of the cloth-like plate-like body is in the range of 2 mm to 15 mm, and the apparent volume is 18 mm. ^Three ~ 37,500mm ^Three It is preferable that the filter medium is manufactured by cutting into small pieces within the range of 0.1 to 0.9. In addition, although the dimension of a fiber filter medium is suitably set so that it may adapt to the treatment conditions of the target sewage, for example, SS removal rate, a filtration speed, etc., based on the test result in various sewage, in the range of thickness 2mm-15mm For example, it is preferable to use a square plate-shaped piece having a side of 3 mm to 50 mm. When the size is less than 2 mm in thickness and 3 mm on a side, the SS removal rate is improved, but the filtration speed is lowered and the durability of the filter medium is lowered at the same time. On the other hand, if the thickness exceeds 8 mm and a side of 50 mm, the filtration rate increases, but it becomes difficult to obtain a necessary SS removal rate.
[0069]
In order to make the filter medium specific gravity in the range of 0.1 to 0.9, the base layer 11 is With closed cell foam The base layer. For example , Made of closed cell foam A fabric or yarn sheet using at least a portion of a synthetic fiber yarn, or Made of closed cell foam Synthetic resin sheet Configure the base layer with . Above Made of closed cell foam In order to construct a fabric or yarn sheet using at least a portion of a synthetic fiber yarn, a fiber yarn and / or a composite fiber made of a material selected from the group of low-specific gravity fiber materials made of PP, PE and polyurethane Use yarn.
[0070]
An example of a preferred embodiment will be described in order to form a cloth-formed plate-like body for producing the fiber filter medium of the present invention, in order to obtain a particularly dense filter medium. The first staple 41 having a fineness of 20 dtex to 72 dtex, a fineness of 3.3 dtex to 11 dtex, made of a material selected from the group of fiber materials having a small specific gravity, the nonwoven fabric layer 12 constituting the cloth-formed plate-like body 10. One type selected from the group consisting of a certain second staple 42 and a third staple 43 having a fineness of 1.7 dtex to 6.7 dtex, or two or more types of staples having different fineness and / or materials are mixed and entangled. The total amount of staples formed is 200 g / m ² ~ 1,000g / m ² It is set as the nonwoven fabric layer of the range.
[0071]
The staple is entangled by a needle punching method or a spunlace method, and is lower than the melting point of the staple, and lower than the melting point of the yarn or synthetic fiber sheet constituting the fabric or yarn sheet forming the base layer 11. The nonwoven fabric layer 12 is formed by fusing and bonding with a fusing material having a melting point to form fine voids therein.
[0072]
The needle punching method is suitable for entanglement of staples having a fineness range suitable for the fiber filter medium of the present invention. In forming the nonwoven fabric layer 12 by the above method, the nonwoven fabric layer 12 may be formed by blending the staples. However, a spunbond nonwoven fabric or a thin mesh fabric may be used as the staple support. It is.
[0073]
After the entangled staples are mixed together, the melting point of the staple and the melting point of the yarn or synthetic resin sheet constituting the fabric or yarn sheet forming the base layer 11 are lower and higher than the melting point of the fusing material. The staples are fused and bonded under a temperature condition. The method of heat processing can be performed, for example using a pin tenter and using a hot air dryer. However, as a matter of course, various heat treatment methods such as a method using a heat roller or a far-infrared furnace are possible.
[0074]
Prior to the heat treatment, the fusing material is mixed with powder or staples at the time of blending the staples, or the liquid or paste is soaked or mixed after the staples are blended. Apply and add. As in the case of the yarn sheet, for example, when the staple is made of a PP material, a fusion material made of a PP material or a PE material having a lower melting point can be used.
[0075]
In the present invention, the base layer 11 has a specific gravity with respect to the nonwoven fabric layer 12 formed by mixing and interlaced one or more kinds of staples selected from the group of fiber materials, or two or more types of staples having different fineness and / or materials. Woven cloth or yarn sheet using at least a part of closed-cell monofilament 20 in the range of 0.23 to 0.7 and fineness of 200 to 1,000 dtex, or specific gravity of 0.01 to 0.2, thickness of 0. By forming with a closed cell sheet in the range of 5 mm to 4 mm, a more suitable fiber filter medium can be obtained.
[0076]
That is, since the specific gravity of the base layer 11 can be made very small compared to the specific gravity of the nonwoven fabric layer 12, the volume ratio of the base layer 11 in the filter medium is reduced, and a sufficient volume ratio of the nonwoven fabric layer 12 necessary for the filtration operation can be secured. In addition, the specific gravity of the filter medium can be arbitrarily set within the above range by slightly increasing or decreasing the volume ratio of the base layer 11. Therefore, the decrease in the buoyancy received by the filter medium due to the capture of SS is hardly affected by the properties and specific gravity of SS, and the buoyancy necessary for forming the filtration layer in the filtration tank can be secured, and the filtration apparatus that has been operating for a long time has been increased. It becomes a possible fiber filter medium. In addition, the filter tank is filled with a plurality of fiber filter media to purify various types of water such as industrial water, seawater, and river water, and to filter and purify sewage such as sewage and household wastewater. A fiber filter medium suitable for the apparatus can be realized.
[0077]
【Example】
Examples of the present invention, comparative examples for comparing the effects of the examples, and results of comparison of effects will be described below.
[0078]
The filter media of Examples 1 to 4 were manufactured according to the specifications shown in Table 1, and the filter media of Comparative Example 1 were manufactured according to the specifications shown in Table 2.
[0079]
[Table 1]

[0080]
[Table 2]

[0081]
In Tables 1 and 2, the composition ratio is expressed by weight ratio. In the thread form, “mono” represents a monofilament, “bubble mono” represents a closed cell monofilament, and “bubble sheet” represents a closed cell sheet.
[0082]
The filter media according to Examples 1 to 4 shown in Table 1 were manufactured in the following order. That is, first, using a closed cell polypropylene monofilament 20 having a specific gravity of 0.5 and a fineness of 940 dtex for warp and weft, a single plain woven fabric having the specifications shown in Table 1 is woven, and heat set is applied to the first embodiment. A base layer 11 of ~ 2 filter media was produced. In addition, the measurement average value in the sample number 5 about the intensity | strength of this closed cell polypropylene monofilament was tensile strength 2.9 cN / dtex, and tensile elongation 22%.
[0083]
In addition, the base layer 11 of the filter medium of Example 3 was manufactured using only one layer of a PP closed cell sheet having a thickness of 2 mm, a specific gravity of 0.033, and an expansion ratio of 30 times. Further, the base layer 11 of the filter medium of Example 4 was manufactured using only one layer of a PP closed cell sheet having a thickness of 3 mm, a specific gravity of 0.033, and an expansion ratio of 30 times.
[0084]
Next, the first staple 41 made of ES having a fineness of 20 dtex, the second staple 42 made of PP having a fineness of 6.7 dtex, and the third staple 43 made of ES having a fineness of 1.7 dtex are shown in Table 1. ), Using the previous base layer 11 as a base fabric, the needle punching method is used to form a nonwoven fabric layer 12 by sequentially laminating and confounding the front and back surfaces of the base layer 11 in the amount shown in Table 1 to form a non-woven fabric layer 12. Obtained.
[0085]
Next, this cloth-formed product was heat-treated without smoothing the raised state of the staples on both sides, and the cloth-formed plate-like body 10 having the filter medium weight and thickness shown in Table 1 was obtained. In the heat treatment, under the heating condition (heating temperature is set to 140 to 150 ° C.) in which only the PE forming the sheath 27 of the ES does not melt but the PP of the core part 26 is melted by a hot air dryer using a pin tenter. Heat-treated. The cloth-formed plate-like body 10 was cut into the size of the filter medium shown in Table 1, and the fiber filter mediums of Examples 1 to 4 were manufactured.
[0086]
The filter medium according to Comparative Example 1 shown in Table 2 was produced in the following order. That is, first, the first staple made of ES having a fineness of 20 dtex, the second staple made of PP having a fineness of 6.7 dtex, and the third staple made of ES having a fineness of 3.3 dtex are shown in Table 2 in the composition ratio (weight ratio). The mixture was mixed and entangled by the needle punching method to obtain a cloth-formed product.
[0087]
Next, this cloth-formed product was heat-treated without smoothing the raised state of the double-sided staples to obtain a cloth-formed plate-like body having the filter medium weight and thickness shown in Table 2. In the heat treatment, heat treatment is performed with a hot air dryer using a pin tenter under the heating conditions (heating temperature is set to 140 to 150 ° C.) in which only the PE forming the sheath of the ES melts without melting the PP at the core. did. The cloth-formed plate-like body was cut into the size of the filter medium shown in Table 2 to produce the fiber filter medium of Comparative Example 1.
[0088]
In addition, the thickness of the cloth-like plate-like body is measured using a pressure type thickness gauge (CR-30 type, manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho Co., Ltd.) when a pressure of 0.5 kPa is applied for 10 seconds. did.
[0089]
The specific gravity of each filter medium is measured using a simple hydrometer (BW-SGW manufactured by Shimadzu Corporation), and the mass value Ma in the air of the filter medium sample and the mass value Ml in a liquid (methanol) of a known density are measured. From the known density ρ of the liquid, it was calculated by the above-described formula 1.
[0090]
The specific gravity measurement results of each filter medium are shown in Tables 1 and 2. That is, 0.83 in Example 1, 0.74 in Example 2, 0.64 in Example 3, 0.30 in Example 4, and 0.92 in Comparative Example 1. The specific gravity of Examples 1 to 4 is smaller than that of Comparative Example 1. Therefore, since the buoyancy of Examples 1-4 is all larger than the buoyancy of Comparative Example 1, it is inferred that a long-time filtration treatment is possible.
[0091]
Next, using the filtration device shown in FIG. 5A, the pond water was filtered for one year, and the filtration performance of the filter media of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was compared. In FIG. 5 (A), raw water 50 is supplied from the bottom to a filtration tank 53 via an inflow valve V1 and a supply pipe 52 by a supply pump 51. It is taken out. The filter medium 55 of the present invention and the comparative example is filled in the filter tank 53. When the filter medium 55 is clogged by such a filtration operation, the inflow valve V1 and the treated water valve V3 are closed, the switching valve V2 and the drain valve V5 are opened, and washing water (raw water) is supplied from the water collection nozzle 54. At the same time, the filter medium 55 is stirred by driving the stirring blade 57 by the stirring motor 56. By doing so, the cleaning sewage in the filtration tank 53 is discharged out of the system through the lower filter material outflow prevention screen 58, the supply pipe 52, and the drain valve V5. The drainage valve V4 is closed during the above-described filtration operation and during the cleaning operation of the filter medium 55, and is opened when draining the waste water when the filtration operation is resumed after the filter medium cleaning. In the filtering medium cleaning, the pressure switch 59 detects that the filtering pressure has increased due to the filtering medium clogging, and the agitation cleaning and the waste water are automatically performed and the filtering is performed again. FIG. 5 (B) is a time chart of the operation process of the filtration device of FIG. 5 (A). After the clogging of the filter medium 55 is detected by the pressure switch 59, the time from stirring and washing to draining the waste water is 4 10 minutes are required.
[0092]
The results of the filtration performance comparison are shown in Table 3.
[0093]
[Table 3]

[0094]
In the filter medium of Comparative Example 1, the filter medium specific gravity increased to 1.03, the floatability was lost, the formation of a filter layer was difficult, and the turbidity performance was greatly reduced.
[0095]
On the other hand, although the filter media of Examples 1 to 4 showed an increase in specific gravity, they were 1.00 or less and kept floating. In addition, no decrease in turbidity was observed.
[0096]
【The invention's effect】
In the present invention, a filtration device that performs filtration by filling a plurality of fiber filter media in a filtration tank, particularly a fiber filter material suitably used in an upward flow rapid filtration device, mainly for maintaining the shape of the filter media and forming a filter layer. A base layer for ensuring the necessary specific gravity of the filter medium and a small piece consisting mainly of a nonwoven fabric layer for filtering SS in sewage are formed by cutting, and the base layer is formed in the inside. Made of closed cell foam Since it is made of a fabric or yarn sheet that uses at least a portion of synthetic fiber yarn, or a closed cell sheet, and is manufactured as a fiber filter medium, the buoyancy change that the filter medium undergoes even when the filter medium weight increases according to the SS capture Therefore, the buoyancy necessary for forming the filtration layer in the filtration tank can be ensured, and the operation time of the filtration device can be significantly increased as compared with the past.
[0097]
Further, the nonwoven fabric layer is made by mixing one type or two or more types of staples having different fineness and / or materials, entangled and bonding, and having a fabric or yarn sheet lower than the melting point of each staple and forming the base layer. Since the non-woven fabric is formed by fusion bonding under a temperature condition lower than the melting point of the yarn or the closed cell sheet to form microvoids therein, sufficient voids are secured inside the filter medium, and the filterability is good, and Even if it is used for a long time, the compression resistance against the increase in filtration pressure according to the SS trapping is not lowered, the filtration pressure can be maintained, the processing capacity is not lowered, and extremely excellent filter medium performance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A, 1B and 1C are conceptual views showing cross sections of different embodiments of the filter medium of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of a closed-cell monofilament used in the filter medium of the present invention,
(B) is a cross-sectional view of an example of a core-sheath composite fiber yarn used in the filter medium of the present invention.
FIG. 3A is a perspective view of an example of a single-layer yarn sheet constituting the base layer of the filter medium of the present invention,
(B) is a perspective view of an example of the yarn sheet which comprises the base layer of the filter medium of this invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a part of the nonwoven fabric layer constituting the filter medium of the present invention.
FIG. 5A is a schematic configuration diagram of a filtration device used for confirming the filtration effect between an example and a comparative example;
(B) is a time chart of the filtering device of (A).
FIG. 6 is a perspective view showing a unit piece of a conventional filter medium.
FIG. 7 is a perspective view showing another unit piece of another conventional filter medium.
[Explanation of symbols]
10 Filter media
11 Base layer
12 Nonwoven fabric layer
20 closed cell monofilament
21 closed cells
25 Core-sheath composite fiber yarn
26 core
27 Sheath
30 Single layer yarn sheet
31 closed cell monofilament
32 Other yarns
33 joint
35 Yarn sheet
41 First staple
42 Second staple
43 3rd staple
60, 70 Conventional filter media

Claims

A filter medium for filtration treatment used by filling a filter tank with a plurality of fiber filter media, wherein the filter medium is a small piece composed of a nonwoven fabric layer made of staples and a base layer having a closed cell foam. Fiber filter material for filtration treatment.

The nonwoven fabric layer is composed of one type or two or more types of staples having different fineness and / or material, including a heat-fusible composite fiber staple composed of a high melting point component and a low melting point component. The fiber filter material for filtration treatment as described.

The fiber filter medium for filtration treatment according to claim 1 or 2, wherein the base layer is composed of a fabric woven using monofilaments made of closed-cell foam for at least part of warps and / or wefts.

The base layer is a yarn sheet formed by laminating one or more single-layer yarn sheets in which a plurality of monofilaments including at least a portion of monofilaments made of closed-cell foam are aligned on a plane. The fiber filter material for filtration according to claim 1 or 2, wherein

The filtration according to claim 3 or 4, wherein the monofilament made of closed cell foam constituting the base layer is a polypropylene monofilament having a specific gravity of 0.23 to 0.7 and a fineness of 200 dtex to 1,000 dtex. Fiber filter material for processing.

The fiber filter medium for filtration according to claim 1 or 2, wherein the base layer is a sheet made of a closed cell foam .

The fibrous filter media, along with the volume apparently fabric form of a plate-like body of thickness ranging from 2mm~15mm is then cut into small pieces in the range of 18mm ^³ ~37,500mm ^3, the filter medium density is from 0.1 to 0 The fiber filter material for filtration according to any one of claims 1 to 6, wherein the fiber filter material is in a range of.