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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過助剤を併用する濾過装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
濾過は、めっき液の清澄化や電気機器材料の洗浄等の化学・電子分野を始め、工業用水、食品、製薬あるいは工業排水などの分野に広く使われる重要な工程であり、将来も現状以上の重要視が予想される。
【0003】
ここで、濾過は濾材を組み込んだ濾過容器を有する濾過装置によるのが一般的であり、さらにより細かい不溶物まで除去するため、濾過助剤として珪藻土等を併用し、濾材表面にこれら濾過助剤からなる層を形成する濾過が行われている。
【0004】
ここで、従来の濾過装置について図7を用いて説明する。
この濾過装置は濾過助剤を濾過容器内に供給するための濾過助剤供給機構を有する。
図中、濾過容器A’は耐圧性が求められるためFRP製あるいは鋼板製であってその形状は円筒状である。この濾過容器A’は上部A’a、中筒部A’bおよび下部A’cからなり、それぞれフランジにより接続されている。
【0005】
濾過容器A’内部にはセラミック製の下端が封止された円筒濾材1’が複数配置されている。
このような円筒濾材1’の上端は中間板2’に接着剤(またはねじなど)により固定されつり下げられている。中間板2’にはそれぞれ円筒濾材1’の中空部1’aに対応している貫通孔2’aが設けられている。
【0006】
中間板2’の上方空間2’bは容器A’内の他の空間とは仕切られていて、この空間2’bは濾過液出口A’1を介して濾過液出口バルブV2、プリコートバルブV3、及び、エア供給バルブV6に接続されている。
【0007】
濾過容器A’の下部A’cは漏斗形状であり、その下端部にドレン排出出口A’2が設けられ、側面には被濾過処理液導入口A’3が設けられ、ポンプ5pを介して入り口バルブV1、プリコートバルブV3及び濾過助剤バルブV5に接続されている。
【0008】
上記ドレン排出出口A’2は開閉可能なドレンバルブV7を有するドレンラインL7を介してドレンタンク(図示しない)に接続されている。
【0009】
また、濾過容器A’の頂部、中間板2’の上方空間外にはエア抜き口A’4が設けられ、圧力計5b接続部、エア抜きバルブV4を介して濾過助剤タンク4a内部に接続されている。
【0010】
濾過助剤タンク4aには必要に応じて少量の水に分散されてスラリー状になった珪藻土などの濾過助剤がいれられている。後述するように濾過助剤は円筒濾材1’の表面に供給されそこで滞留、蓄積していわゆる”貼り付けられた状態”となって、その濾過能力を向上させ、円筒濾材1’の本来の能力よりさらに小さい不溶分を除去可能にする働きを付与する。濾過助剤タンク4a底部は濾過助剤バルブV5に接続されている
【0011】
濾過助剤タンク4aには、珪藻土(水と混合しスラリー状)が、被濾過処理液タンク6には濾過されるべき液がそれぞれ入れられている。
【0012】
この濾過装置の動作について、まず液はり工程から説明する。
ポンプ5pが停止し、バルブV1〜V7が全部閉じられた状態から、入り口バルブV1およびエア抜きバルブV4が開放され、ポンプ5pが稼働される。
【0013】
被濾過処理液タンク6の被濾過処理液が被濾過処理液導入口A’3から濾過容器A’内に導入され、容器上端に達した後(液はり完了)、液はエア抜き口A’4からエア抜きバルブV4を経て、濾過助剤タンク4aに排出されはじめる。
【0014】
液はり完了後、濾過助剤層形成工程となる。すなわち、直ちにプリコートバルブV3及び濾過助剤バルブV5が開放されると共に入り口バルブV1が閉じられる。このとき、液が濾過助剤タンク4a底部からポンプ5pを経て、被濾過処理液導入口A’3から濾過容器A’に導入され、一部は円筒濾材1’によって濾過されて、その表面に珪藻土が残るが、大部分の液はエア抜き口A’4からエア抜きバルブV4を経て再び濾過助剤タンク4aに戻る循環が形成される。このとき濾過助剤タンク4aから供給される濾過助剤の分散濃度が高いので、濾過液出口A’1からプリコートバルブV3を経由するラインからポンプ5pに供給された円筒濾材1’により濾過された濾液によって適切な分散濃度に調整される。
【0015】
このような循環により、濾過助剤タンク4a内の濾過助剤は順次濾過容器A’内に供給され、円筒濾材1’の外周表面に蓄積され、その表面に徐々に濾過助剤が堆積し、円筒濾材1’単体では濾別できないような微少な不溶分をも除去できる濾過層が形成される。
【0016】
このように濾過助剤による濾過層が円筒濾材1’の外周上に形成された後、濾過工程が開始される。
エア抜きバルブV4及び濾過助剤バルブV5が閉じられ、入り口バルブV1および濾過液出口バルブV2が開放され、プリコートバルブV3が閉じられると濾過液出口バルブV2に接続された配管から清澄となった濾液を得ることができる。このとき円筒濾材1’(及びその周囲に配された濾過助剤による濾過層)による圧力損失は圧力計5bから読みとることができる。所定量濾過が終了した後、あるいは、圧力損失が所定値に達した後、排出を行う。
【0017】
排出工程に際してポンプ5pが停止された後、入り口バルブV1、濾過液出口バルブV2が閉じられ、エア供給バルブV6が開放され、圧搾空気により濾過容器A’内の液を介して濾材1’内部から圧力が加わる。濾材1’内外の圧力差が充分小さくなった後、ドレンバルブV7が開放され、エア供給ライン5dから供給された適圧に調整された圧搾空気が濾過容器A’内に濾過液出口A’1から導入され、上方空間2’bから中間板2’の貫通孔2’a、円筒濾材1’を通過し、濾過容器A’内の液をドレンバルブV7へ押し下げ、排出する。
【0018】
濾過容器A’上方空間2’bに存在した清澄な濾液が逆流し、この流れにより円筒濾材1’の表面に張り付いていた濾過助剤からなる層も洗い流されて(逆洗)、極めて夾雑物の多いドレンとして、漏斗形状の下部A’cによって、ドレン排出出口A’2から外部のドレンタンク(図示しない)に排出される。
【0019】
以上、これら液はり工程、濾過助剤層形成工程、濾過工程及び排出工程が繰り返される。
【0020】
このような従来技術に係る濾過装置で、濾過助剤層形成工程に要する時間は25分以上と長く、操作性の点で時間短縮が求められ、また、装置のコストダウン、小型化も常に求められていた。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、濾過装置の低コスト化、小型化が可能で、かつ、濾過助剤層形成工程に必要とされる時間を短縮することができる濾過装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記従来技術に係る濾過装置について種々検討を行ったところ、この装置は濾布あるいはポーラス樹脂製の濾材を用いた場合には適しているが、セラミックス製の円筒濾材あるいは不織布を積層してなる様々な円筒濾材などの濾材についてはその優れた性能を充分に発揮できないことを見出し、その性能を生かすように様々な対策を行ったことにより上記課題を解決することができ、本発明に至った。
【0023】
すなわち、本発明の濾過装置は上記課題を解決するため、請求項1に記載の通り、内部に濾材を収納した上部集液式濾過容器を有する濾過装置であって、濾材として、不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用い、該濾過容器に、円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置に被濾過処理液導入口、濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置にドレン排出出口、上記円筒濾材と同じかそれより高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置にエア抜き口、及び、上記円筒濾材よりも高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向下流側となる位置に、濾過液出口兼ガス導入口を、あるいは、濾過液出口及びガス導入口の両方を、備え、濾過容器の被濾過処理液導入口は濾過容器内に液を送出するポンプの出口側と接続され、濾過容器外に濾過助剤タンクを有し、上記濾過容器の濾過液出口兼ガス導入口あるいは濾過液出口から該濾過助剤タンクへ濾過液を導入する戻りラインと該戻りラインを開閉するための戻りバルブ、該濾過助剤タンクから上記ポンプの入り口側に液を導入する濾過助剤ライン及び該濾過助剤ラインを開閉するための濾過助剤バルブ、上記濾過容器の濾過液出口から上記ポンプの入り口側に液を導入するプリコートラインと該プリコートラインを開閉するためのプリコートバルブとを有する濾過装置である。
【0024】
このような構成により、濾過助剤層形成工程の時間を著しく短縮することができる。また、濾過助剤タンクの容量を小さくすることが可能となり、装置の小型化が可能となると共に装置コストを低廉とすることが可能となる。
【0025】
また、従来、濾過助剤層形成工程には濾過助剤を含んだ液が濾過助剤タンクに戻っていたために、これら戻り流路を構成する配管、バルブ及び濾過容器への配管接続部の内径が太いことが求められていたが、本発明では濾過助剤タンクに戻るのは濾過助剤を含まない液であるために、その配管を細くすることが可能となり、装置コストがさらに低廉とすることができる。
【0026】
なお、上記装置において、上記円筒濾材が濾材として、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から1/10以上1/3以下の位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材であると、従来のセラミックス製濾材と比べて著しく低廉なものとすることができ、取り扱いも容易で破損のおそれが少なく、また、形成される濾過助剤層の厚み斑を著しく小さくすることができる。さらに、逆洗時の圧力が例えば50〜150kPaと低くても充分な逆洗効果が得られ、かつ、このとき、洗浄に要する液量も従来の1/4程度で充分となる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の濾過装置において、濾材として、円筒状の剛性の高いものを用いる必要がある。このようなものとして、セラミックス円筒濾材、不織布を密に巻いてなる不織布製の円筒濾材が挙げられる。
【0028】
ここで、不織布を密に巻いてなる不織布製の円筒濾材のうち、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から1/10以上1/3以下の位置になる2よう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材を用いることが好ましい。
【0029】
このような非対称構造の円筒濾材としては、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層からなる、3層構造で、かつ、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高いことが必要である。
【0030】
すなわち、中間層がないと、あるいは、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付の両者に比べて高くないと充分な濾過性能が得られなかったり、あるいは、濾材を大きくする必要が生じる。このとき外周層を構成する低目付の不織布と内周層を構成する低目付の不織布とが同じ目付であってもよく、この場合には濾材を作製する際に準備する必要のある不織布の種類を少なくすることができる。また、中間層の高目付の不織布の目付が、外周層を構成する低目付の不織布の目付及び内周層を構成する低目付の不織布の目付のいずれか高い方の2倍以上であることがより高い効果が得られるため望ましい。
【0031】
例えばめっき液などの表面処理工程浴液の濾過を用途とした場合、外周層及び内周層を構成する不織布の目付としては10g/m2以上30g/m2以下であることが望ましく、中間層中の高目付の不織布の目付はその2倍以上6倍以下であることが好ましく、より好ましくは20g/m2以上60g/m2以下である。
【0032】
中間層の厚さは非対称構造の円筒濾材の積層方向厚さの1/15以上1/3以下であることが望ましい。中間層の厚さが厚すぎるときには圧力損失が高くなりすぎる場合があり、薄すぎると充分な濾過性能が得られない場合がある。
【0033】
濾過層全体の厚さとしては、被濾過処理液の種類、通液量等によって、適宜調整するが、非対称構造の円筒濾材として求められる剛性を勘案すると3mm以上であることが好ましく8mm以上であるとさらに好ましい。
【0034】
厚さの上限としては圧力損失を勘案すると20mm以下であることが好ましく、さらに好ましい範囲は10mm以下である。
なお、非対称構造の円筒濾材の長さは収納する濾過容器にあわせ適宜決定する。
【0035】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材の、高目付の不織布を有する中間層は必ずしも高目付の不織布のみからなる必要はなく、高目付の不織布を1層以上有すればよく、例えば低目付の不織布と高密度の不織布とを交互に、あるいは任意のサイクルで積層して構成してもよく、この場合も本発明に含まれる。
【0036】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材において、低目付の不織布を積層してなる外周層あるいは低目付の不織布を積層してなる内周層のいずれかがないと、濾過の過程で濾過流量が少ない段階で圧力損失が極めて高くなって頻繁に逆洗を行う必要が生じる場合があり、あるいは、逆洗時間が長くなったり、充分な逆洗効果が得られなくなる。
【0037】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材の中間層において、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から1/10以上1/3以下の位置になるよう配されていることが必要である。このように中間層が被濾過処理液の流れの上流側に片寄って配されているために、逆洗に要する水などの液体の量が少なくて済み、かつ、逆洗に要する時間を短くすることが可能となる。
【0038】
中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面の面から1/3超の位置になるよう配されている場合には上記の効果が得られない場合がある。
好ましい範囲としては中間層の厚さ方向の中心が濾材の積層方向厚さに対して外周面から1/8以上1/3以下の位置である。
【0039】
本発明の濾過装置において、用いる不織布は、用途に応じた性能を有する材料を選択する。このとき、コスト、耐薬品性等を勘案するとポリプロピレン、ポリエチレンあるいは、プロピレンあるいはエチレンにコポリマーを各種配合してなるポリオレフィン系の繊維からなることが望ましい。
【0040】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材において、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されていることが必要である。
【0041】
熱融着性繊維とは、芯部と表層部とが異なる2種類の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、表層部を構成する樹脂の融点が芯部を構成する樹脂の融点より低い繊維であり、芯部が溶融しない温度で、かつ、表層部が溶融する温度に加熱すると、熱融着性繊維同士が融着するが、この際、繊維の形状及び繊維同士が形成する空間は保たれるため、圧力損失が高くなったり、濾過性能の低下は生じず、不織布を積層してなる層を一体とすることができ、容易に層間に剥離が生じない濾材とすることができるとともに、剛性の高いものとすることができる。
【0042】
なお、接着剤等により不織布間を接着した場合には、濾液の接着剤成分の汚染のおそれが懸念されると共に、接着剤による不織布繊維同士の間隙の閉塞が生じるため、濾過精度が悪くなったり、濾過性能自体が悪くなる場合がある。
このような熱融着性繊維として、中心部がポリプロピレンからなり、外層部がポリエチレンからなる融着性繊維が一般に入手可能である。
【0043】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材において、不織布を構成する繊維は太すぎると、充分な濾過性能が得られない場合があり、細すぎると圧力損失が高くなり、必要な濾過流量が得られない場合がある。用いる繊維の望ましい範囲は0.5d以上10d以下である。また、用いる繊維の長さは3mm以上40mm以下であることが望ましく、3mm未満であると円筒濾材として必要な強度が低くなり、40mm超であると加工性が悪くなるおそれがある。
【0044】
ここで図を用いて本発明で用いる非対称構造の円筒濾材について図1のモデル部分断面図を用いて説明する。
【0045】
この濾材は、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さDに対して、外周面からlの位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材であって、lはD/10以上D/3以下である。中間層の厚さdはD/15以上D/3以下の外周層が存在する範囲となっている。なお、外周層(その厚さはl−d/2で表される。)の厚さは濾材全体の積層方向の厚さDの1/10以上確保されることが望ましく、より望ましくは1/8以上である。
【0046】
濾過時の被濾過処理液の流れは外周層から内周層へ、逆洗時の流体の流れは逆である。なお、非対称構造の円筒濾材において上述したように逆洗効果は非常に高い。これは、中間層が一種のノズルとして働くためによるものと考えられる。
【0047】
この中間層のノズル効果について、図2のモデル図を用いて説明する。
中間層の高目付の不織布の「目」は外周層あるいは内周層における低目付の不織布の「目」よりも小さいため流体に対して図2に示すように一種の隘路を形成する。濾過工程においては図中中間層(濃い色のハッチング部)より上の層に不要物が蓄積される。逆洗の際にはこの隘路に対して流体が達すると、図中矢印に示すようにこの隘路に流体が集中するためにその部分で流速が早くなり、図中の中間層の上の側に蓄積した不溶物を勢いよく流し去るため、洗浄効率が高くなるものと考えられる。
【0048】
ここで、非対称構造の円筒濾材について図3(a)及び(b)にそのモデル断面を示した。
【0049】
図3(a)は中間層が外周近くに配されている例、図3(b)は内周近くに配されている例を示す。本発明では図3(a)の中間層が外周近くに配されている非対称構造の円筒濾材を用いる。
【0050】
なお、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されているために、逆洗時にも中間層が変形することが妨げられるため、濾材内外の圧力を一旦同じにすることなく効率よく洗浄を行うことができる。
【0051】
このような円筒状の濾材は例えば次のようにして作製することができる。
芯部と表層部とが異なる2種類の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、表層部を構成する樹脂の融点が芯部を構成する樹脂の融点より低い繊維である熱融着性繊維からなる不織布(低目付の不織布)を、図4(a)に示すように芯材に巻き付ける。このとき熱風により、また、赤外線や遠赤外線により、あるいは不織布に加熱された熱ローラなどを接触することにより、加熱しながら芯材を軸として回転させながら密に積層する。
【0052】
このときには高温となり過ぎて、熱融着性繊維全体が融けないように、かつ、充分に不織布同士が互いにくっつくように温度を調整する必要がある。例えば、芯部がポリプロピレン、表層部がポリエチレンの熱融着性繊維からなる不織布を用いて熱風で加熱する場合、通常120℃以上150℃以下の温度の熱風を用いるが、巻き上げ時の速度により適宜調整する。
【0053】
所定量(所定厚さまで)積層したら、次いで同様に、ただし、上記で作製した内層の上に、高目付の熱融着性繊維からなる不織布を用いて所定量、密に積層して中間層を形成する(図4(b)参照)。
【0054】
次いで同様に、ただし、中間層の上に低目付の熱融着性繊維からなる不織布を所定量、密に巻いて外周層を形成し(図4(c)及び図4(d)参照)、最後に芯材を抜く。
【0055】
このように、芯部と表層部とが異なる2種類の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、表層部を構成する樹脂の融点が芯部を構成する樹脂の融点より低い繊維からなる不織布を、加熱しながら芯材に巻き付けて積層することにより、優れた本発明に係る円筒状の濾材を容易にかつ効率よく生産することができ、その際不織布間が剥離がなく、かつ、ホルダや補強材がなくても、円筒状濾材として充分な強度と剛性とを併せ持ち、濾過時や逆洗時にふくらんだり、つぶれたりすることがないものとすることができる。
【0056】
次いで、本発明に係る濾過装置の例を図5に示す。
この例では濾材として円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から1/10以上1/3以下の位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材を用いているが、その他の不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用いても良い。
【0057】
図中、濾過容器Aはポリプロピレン製(後述するように高い耐圧性が求められないためポリプロピレン製とすることができた。ただしガラス繊維により強化されたポリプロピレン製であっても良い。)であってその形状は円筒状である。この濾過容器Aは上の配管接続部Aa、中筒部Abおよび下の配管接続部Acからなり、それぞれフランジにより接続されている。上下の有底筒状の配管接続部AaとAcとは同形部材(共通部材)であり、同じ金型により成形されているために生産性及び金型製作費の点で有利である。
【0058】
図6に下の有底筒状の配管接続部Acの例を下側に孔を有する漏斗状のスラリー集泥器3aを外した分解モデル図として示す。
【0059】
この有底筒状の配管接続部Acはそれぞれ配管が接続可能な配管接続口、すなわちドレン排出出口A2と被濾過処理液導入口A3を有し、ドレン排出出口A2は配管接続部の内部に設けられ、配管接続部の底部と底部を共にする有底筒状の仕切部3に接続され、被濾過処理液導入口A3は配管接続部内部でかつ該仕切部の外に接続されている。有底筒状の仕切部3の上には漏斗状のスラリー集泥器3aが接着により固定されている(接着ではなくボルトなどで固定しても良い)。
【0060】
漏斗状のスラリー集泥器3aは非対称構造の円筒濾材1(以下「円筒濾材1」とも云う)の下方に位置するように配置されるが、上側に開いた、下側に孔を有する漏斗状の形状であり、この漏斗状のスラリー集泥器3の底部の孔3a1の面積は下の配管接続部の有底仕切部3の筒の断面積よりかなり小さく、本例では1/3である。
【0061】
底部の孔3a1が上記のように小さく、さらに、有底筒状の仕切部3側から見ると漏斗状のスラリー集泥器3aの下面が「かえし」となっており、このような筌(うえ)状構造を形成しているため、有底筒状の仕切部3内に不溶物が残留した場合であってもは濾過容器Aの濾材側空間へ戻りにくくなっている。
【0062】
濾過容器A内部に複数の非対称構造の円筒濾材1は長さ方向が垂直になるように配置され、その下端はポリプロピレンにより封止されている。
【0063】
非対称構造の円筒濾材1は図3(a)にその断面をモデル的に示したものであり、図4に示す方法で作製されている。用いられた低密度の不織布は目付が20g/m2で、芯部がポリプロピレン、表層部がポリエチレンの熱融着繊維(2デニール)からなる不織布であり、高密度の不織布は目付が40g/m2で、ポリプロピレン繊維(2デニール)からなる不織布で、160℃の熱風を併用して巻き上げて積層されている。
【0064】
非対称構造の円筒濾材1の内径は10mm、外径は20mm、中間層の厚さは0.5mm、中間層の中心は外周から1.5mmの位置にある。なお中間層中の高密度の不織布の巻き数は2周(重なるようにした部分が若干あるため、実際には2周強)である。また、非対称構造の円筒濾材の長さは60cmである。
【0065】
このような非対称構造の円筒濾材1の上端は中間板2に接着剤により固定されつり下げられている(ボルトにより固定しても良い)。中間板2にはそれぞれ非対称構造の円筒濾材1の中空部1aに対応している貫通孔2aが設けられている。
【0066】
中間板2の上側は有底筒状の配管接続部Aaの内部に設けられ、配管接続部Aaの底部と底部を共にする有底筒状の仕切部2bに接続されている。有底筒状の仕切部2bは濾過容器壁の非対称構造の円筒濾材1よりも高い位置に設けられた濾過液出口兼ガス導入口A1に接続されている(後述の説明により明らかにされるが濾過液出口兼ガス導入口A1は円筒濾材1に対して被濾過処理液の流れ方向下流側に設けられている)。この例では濾過液出口兼ガス導入口を設けているが、濾過液出口とガス導入口とを別々に設けても良い。
なお、上記配管接続部Aaは図6の配管接続部Acと同じものであるが、上下を逆にして用いられている。
【0067】
有底筒状の仕切部3の外側でかつ配管接続部Ac底部(円筒濾材1に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置)には被濾過処理液導入口A3が設けられている。
【0068】
被濾過処理液導入口A3の位置は、そこから濾過容器A内に供給される液が後述する漏斗状のスラリー集泥器3aの上面にあたらないことが、その漏斗状のスラリー集泥器3aの効果を発揮する点で好ましく、通常、底部か底部に近い側面に設ける。本例では底部に近い側面に設けられている。
【0069】
上記において、漏斗状のスラリー集泥器3aの縁(最大径部)と容器A内壁との隙間の面積はこの容器に導入される被濾過処理液導入口A3に接続された配管の断面積に比して1倍以上あればよく、好ましくは1.5倍以上である。この比率が1倍未満であると、その隙間を流れる液の流速が早くなり、その結果、下の配管接続部の有底筒状の仕切部3内部の残留不溶物を舞い上げて非対称構造の円筒濾材の表面に再付着して濾過時の負荷が増加したり、あるいはその流れが複数の非対称構造の円筒濾材1にあたって思わぬ障害を引き起こしたりする。
【0070】
一方、上記比率が大きすぎる(5倍以上)と、排出工程での複数の非対称構造の円筒濾材1からの濾過助剤及びそれによって濾過された不溶物のスラリーがこの隙間から被濾過処理液導入口A3側に侵入してしまい、そのときの不要物が後述する液はり工程の際に、濾過助剤による濾過層が形成されていない複数の非対称構造の円筒濾材1に供給され、その下流にリークしたり、あるいは、非対称構造の円筒濾材1の負荷を高めることとなる。
【0071】
本例では容器Aの内径は30cm、漏斗状のスラリー集泥器3aの最大径は28.8cmであって、被濾過処理液導入口A3に接続された配管の太さは5cmである。
上記ドレン排出出口A2は濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置に設けられ、ドレンバルブV7を介してドレンタンク(図示しない)に接続されている。
【0072】
また、濾過容器Aの頂部、濾過容器Aの壁の有底筒状の仕切部2b外に、円筒濾材1の濾過面頂部より高い位置(かつ、円筒濾材1に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置)にはエア抜き口A4が設けられている。
【0073】
濾過助剤タンク4には必要に応じて少量の水に分散されてスラリー状になった珪藻土などの濾過助剤が所定量(1回の濾過助剤層形成工程に必要な量:すなわち、濾過助剤タンク4の濾過助剤がなくなった時点で濾過助剤層形成工程終了を知ることができる)いれられている。後述するように濾過助剤は非対称構造の円筒濾材1の表面に供給されそこで滞留、蓄積していわゆる”貼り付けられた状態”となって、その濾過能力を向上させ、非対称構造の円筒濾材1の本来の能力よりさらに小さい不溶分を除去可能にする働きを有する。
【0074】
濾過容器の被濾過処理液導入口A3は濾過容器内に液を送出するポンプの出口側と接続されている。
濾過容器A外に濾過助剤タンク4があり、濾過助剤タンク4の底部には濾過助剤タンクから上記ポンプ5pの入り口側に液を導入する濾過助剤ラインL5が設けられ、濾過助剤ラインL5は濾過助剤ラインL5を開閉するための濾過助剤バルブV5を有している。
【0075】
また被濾過処理液がはいっている被濾過処理液タンク6は被濾過処理液供給ラインL1によってポンプ入り口側に接続されているが、この被濾過処理液供給ラインL1にはその開閉のための入り口バルブV1が設けられている。
【0076】
濾過容器Aのエア抜き口A4は円筒濾材1の濾過面頂部より高い位置に設けられ、エア抜きラインL4により濾過助剤タンク4に接続されている。このエア抜きラインL4は圧力計5bとエア抜きラインL4の開閉のためのエア抜きバルブV4とを有している。
【0077】
濾過容器Aの濾過液出口(本例では濾過液出口兼ガス導入口A1)は濾過助剤タンク4に戻りラインL8により接続されていて、戻りラインL8に接続された戻りバルブV8の開閉により、必要に応じて非対称構造の円筒濾材1により濾過された濾液が濾過助剤タンク4にその上方から供給される。この際、液の流れの勢いで濾過助剤タンク4内の濾過助剤(珪藻土等。水と混合しスラリー状となっている)が攪拌され、液に均一に分散されるようになっている。
【0078】
また、濾過容器Aの濾過液出口(本例では濾過液出口兼ガス導入口A1)は開閉可能な濾過液出口バルブV2を備えた濾過液出口ラインL2、及び、開閉可能なプリコートバルブV3を備えたプリコートラインL3に接続されている。プリコートラインL3はさらにポンプ5pの入り口側に接続されている。
【0079】
さらに、濾過容器Aのガス導入口(本例では濾過液出口兼ガス導入口A1)は、開閉可能なエア供給バルブV6を有するエア供給ラインL6(レギュレーター(図示しない)により適圧に調整された圧搾空気が供給される)に接続されている。
【0080】
このように、図5に示された濾過装置は、内部に濾材を収納した上部集液式濾過容器Aを有する濾過装置であって、濾材として、不織布を密に巻いてなる上記非対称構造の円筒濾材1を用い、該濾過容器Aに、円筒濾材1に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置に被濾過処理液導入口A3、濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置にドレン排出出口A2、上記円筒濾材1と同じかそれより高くかつ上記円筒濾材1に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置にエア抜き口A4、及び、上記円筒濾材1よりも高くかつ上記円筒濾材1に対して被濾過処理液の流れ方向下流側となる位置に、濾過液出口兼ガス導入口A1を備え、濾過容器の被濾過処理液導入口A3は濾過容器A内に液を送出するポンプ5pの出口側と接続され、濾過容器1外に濾過助剤タンク4を有し、上記濾過容器Aの濾過液出口兼ガス導入口A1から該濾過助剤タンク4へ濾過液を導入する戻りラインL8と該戻りラインL8を開閉するための戻りバルブV8、該濾過助剤タンク4から上記ポンプ5pの入り口側に液を導入する濾過助剤ラインL5及び該濾過助剤ラインL5を開閉するための濾過助剤バルブV5、上記濾過容器Aの濾過液出口V2から上記ポンプ5pの入り口側に液を導入するプリコートラインV3と該プリコートラインを開閉するためのプリコートバルブV8とを有する濾過装置である。
【0081】
この濾過装置の動作について、まず液はり工程から説明する。
ポンプ5pが停止し、バルブV1〜V8が全部閉じられた状態から、入り口バルブV1、エア抜きバルブV4及び戻りバルブV8が開放された後、ポンプ5pが稼働される
【0082】
ポンプ5pにより被濾過処理液タンク6の被濾過処理液が被濾過処理液供給ラインL1を通って、被濾過処理液導入口A3から濾過容器A内に導入され、容器上端に達した後(液はり完了)、液はエア抜き口A4からエア抜きラインL4を経て、濾過助剤タンク4に排出されはじめる。また、非対称構造の円筒濾材1を通過した濾液は濾過液出口兼ガス導入口A1を介して戻りラインL8を通って、濾過助剤タンク4に排出される。
【0083】
液はり工程完了後、濾過助剤層形成工程となる。すなわち、直ちにプリコートバルブV3及び濾過助剤バルブV5が開放されると共に入り口バルブV1及びエア抜きバルブV4が閉じられる。このとき、濾過助剤が分散した液が濾過助剤タンク4底部から濾過助剤ラインL5及びポンプ5pを経て、被濾過処理液導入口A3から濾過容器A内に導入され、非対称構造の円筒濾材1によって濾過されて、その表面に珪藻土が残り、濾過された濾液は濾過液出口兼ガス導入口A1から戻りラインL8を経て、再び濾過助剤タンク4に戻る循環が形成される。このとき濾過助剤タンク4から供給される濾過助剤の分散濃度が高いので、プリコートラインL3を経由してポンプ5p入り側に供給される、濾過液出口兼ガス導入口A1からの濾液により適切な分散濃度に調整される。
【0084】
このような循環により、濾過助剤タンク4内の濾過助剤は順次濾過容器A内に供給され、非対称構造の円筒濾材1の外周表面に蓄積され、その表面に徐々に濾過助剤が堆積し、非対称構造の円筒濾材1単体では濾別できないような微少な不溶分をも除去できる濾過層が形成される。
【0085】
このように濾過助剤による濾過助剤層が非対称構造の円筒濾材1の外周上に形成された後、濾過工程が開始される。
【0086】
濾過助剤バルブV5及び戻りバルブV8が閉じられ、入り口バルブV1及び濾過液出口バルブV2が開放され、プリコートバルブV3が閉じられると濾過液出口ラインL2から清澄となった濾液を得ることができる。このとき非対称構造の円筒濾材1(及びその周囲に配された濾過助剤による濾過層)による圧力損失は圧力計5bから読みとることができる。所定量の濾過が終了した後、あるいは、圧力損失が所定値に達した後、ポンプ5pを停止し排出を行う。
【0087】
排出工程に際して入り口バルブV1、濾過液出口バルブV2が閉じられ、エア供給バルブV6とドレンバルブV7とが同時に開放され、エア供給ラインL6から供給された、適圧に調整された圧搾空気が濾過容器A内に濾過液出口兼ガス導入口A1から導入され、有底筒状の仕切部2bから中間板2の貫通孔2a、非対称構造の円筒濾材1を通過し、容器A内の液をドレンバルブV7へ押し下げ、排出する。このように圧搾空気の容器内の供給と同時に排出口であるドレン排出出口A2とが開放されるため、濾過容器Aを耐圧容器にする必要がなく、例えば本例のように安価で加工性が容易なポリプロピレン製とすることができる。
【0088】
ラインの一部及び有底筒状の仕切部2bに存在した清澄な濾液が逆流し、この流れにより非対称構造の円筒濾材1の表面に張り付いていた濾過助剤層も洗い流されて(逆洗)、極めて夾雑物の多いドレンとして、漏斗状のスラリー集泥器3aにより集められながら仕切部3に導かれ、ドレン排出出口A2からドレンラインL7を経て外部のドレンタンク(図示しない)に排出される。
【0089】
以上、これら液はり工程、濾過助剤層形成工程、濾過工程及び排出工程が繰り返される。
【0090】
上記本発明にかかる濾過装置では、濾過容器Aの被濾過処理液導入口A3は濾過容器内に液を送出するポンプ5pの出口側と接続され、濾過容器A外に濾過助剤タンク4を有し、上記濾過容器Aの濾過液出口兼ガス導入口A1から該濾過助剤タンク4へ濾過液を導入する戻りラインL8とこの戻りラインL8を開閉するための戻りバルブV8、濾過助剤タンク4から上記ポンプ5pの入り口側に液を導入する濾過助剤ラインL5及び濾過助剤ラインL5を開閉するための濾過助剤バルブV8、上記濾過容器Aの濾過液出口兼ガス導入口A1から上記ポンプ5pの入り口側に液を導入するプリコートラインL3とプリコートラインを開閉するためのプリコートバルブV3とを有するため、濾過助剤層形成工程において筒状濾材1を通過した濾液が濾過助剤タンク4に戻り、その濾液に濾過助剤が分散して濾過容器A内に供給され、再度筒状濾材1により濾過されるが、このとき供給された液中の濾過助剤が全て円筒濾材表面に堆積するために、従来の濾過装置では必要であった25分程度の濾過助剤層形成時間を、5分程度と大幅に短縮することができ、このとき、濾材として、不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用いているために、一般的な濾布やポーラス樹脂製の濾材を上記装置に応用したであれば生じていた、濾過不良の原因となる濾過助剤層の大きな厚さ斑を防止することができ、ほぼ均一な厚さの濾過助剤層を形成することができる。
【0091】
さらに、本発明に係る装置は上記構成により濾過助剤タンクに供給される液が濾過助剤を有しない清澄なものであるため、濾過助剤タンクが小さくすることが可能で、また、戻りラインL8は内部に濾過助剤が滞留するおそれがないために細くてもよく、その戻りバルブV8も低廉な小型のもので充分となる。またエア抜きラインL4及びエア抜きバルブV4も多量の液の通過が求められていないので同様に小口径で安価なものを用いることができる。これらによりその戻りバルブV8及びエア抜きバルブV4の操作性も向上する。
【0092】
【発明の効果】
本発明の濾過装置は、その構成により、不良の原因となる濾過助剤層の厚さ斑の発生が極めて小さいのにもかかわらず、迅速な濾過助剤層形成が可能であり、また、装置の小型化、低廉化が可能となる優れた濾過装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いる非対称構造の円筒濾材のモデル部分断面図である。
【図2】非対称構造の円筒濾材の中間層のノズル効果を説明するモデル図である。
【図3】2種類の非対称構造の円筒濾材を示すためのモデル断面図である。
(a)中間層が外周近くに配されている例を示す図である。
(b)中間層が内周近くに配されている例を示す図である。
【図4】非対称構造の円筒濾材の一例の作製方法を示すモデル図である。
【図5】本発明に係る濾過装置を示す図である。
【図6】下側に孔を有する漏斗状のスラリー集泥器3aを外した下の有底筒状の配管接続部の例を示す分解モデル図である。
【図7】従来技術に係る濾過装置を示す図である。
【符号の説明】
A 濾過容器
Aa 上の有底筒状の配管接続部
Ab 中筒部
Ac 下の有底筒状の配管接続部
A1 濾過液出口兼ガス導入口
A2 ドレン排出出口
A3 被濾過処理液導入口
A4 エア抜き口
1 非対称構造の円筒濾材
1a 円筒濾材1の中空部
2 中間板
2a 貫通孔
2b 仕切部
3 仕切部
3a スラリー集泥器
4 濾過助剤タンク
5b 圧力計
5p ポンプ
6 被濾過処理液タンク
L1 被濾過処理液供給ライン
L2 濾過液出口ライン
L3 プリコートライン
L4 エア抜きライン
L5 濾過助剤ライン
L6 エア供給ライン
L7 ドレンライン
L8 戻りライン
V1 入り口バルブ
V2 濾過液出口バルブ
V3 プリコートバルブ
V4 エア抜きバルブ
V5 濾過助剤バルブ
V6 エア供給バルブ
V7 ドレンバルブ
V8 戻りバルブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filtration device using a filter aid together.
[0002]
[Prior art]
Filtration is an important process widely used in chemical and electronic fields such as clarification of plating solutions and cleaning of electrical equipment materials, industrial water, food, pharmaceuticals, industrial wastewater, etc. Important importance is expected.
[0003]
Here, the filtration is generally performed by a filtration apparatus having a filtration container in which a filter medium is incorporated. In order to remove even finer insoluble matter, diatomaceous earth or the like is also used as a filter aid, and these filter aids are applied to the surface of the filter medium. Filtration to form a layer consisting of
[0004]
Here, a conventional filtration device will be described with reference to FIG.
This filtration apparatus has a filter aid supply mechanism for supplying a filter aid into the filtration container.
In the figure, the filtration container A ′ is made of FRP or steel plate because pressure resistance is required, and its shape is cylindrical. The filtration container A ′ is composed of an upper part A′a, a middle cylinder part A′b, and a lower part A′c, which are connected by flanges.
[0005]
A plurality of cylindrical filter media 1 ′ whose lower ends made of ceramic are sealed are arranged inside the filtration container A ′.
The upper end of such a cylindrical filter medium 1 ′ is fixed to the intermediate plate 2 ′ with an adhesive (or a screw) and suspended. The intermediate plate 2 'is provided with a through hole 2'a corresponding to the hollow portion 1'a of the cylindrical filter medium 1'.
[0006]
The upper space 2′b of the intermediate plate 2 ′ is partitioned from other spaces in the container A ′, and this space 2′b is connected to the filtrate outlet valve V2 and the precoat valve V3 via the filtrate outlet A′1. And the air supply valve V6.
[0007]
The lower part A′c of the filtration container A ′ has a funnel shape, a drain discharge outlet A′2 is provided at the lower end thereof, and a liquid to be filtered inlet A′3 is provided on the side surface, via a pump 5p. The inlet valve V1, the precoat valve V3, and the filter aid valve V5 are connected.
[0008]
The drain discharge outlet A′2 is connected to a drain tank (not shown) via a drain line L7 having a drain valve V7 that can be opened and closed.
[0009]
In addition, an air vent A'4 is provided at the top of the filtration container A 'and outside the space above the intermediate plate 2', and is connected to the inside of the filter aid tank 4a via the pressure gauge 5b connecting portion and the air vent valve V4. Has been.
[0010]
The filter aid tank 4a contains a filter aid such as diatomaceous earth that is dispersed in a small amount of water and formed into a slurry as necessary. As will be described later, the filter aid is supplied to the surface of the cylindrical filter medium 1 ′, where it stays and accumulates to become a so-called “attached state”, thereby improving its filtration capacity and the original capacity of the cylindrical filter medium 1 ′. It gives a function that makes it possible to remove even smaller insolubles. The bottom of the filter aid tank 4a is connected to the filter aid valve V5.
The filter aid tank 4a contains diatomaceous earth (mixed with water and in slurry form), and the liquid to be filtered 6 contains a liquid to be filtered.
[0012]
The operation of this filtration device will be described first from the liquid pouring step.
From the state where the pump 5p is stopped and all the valves V1 to V7 are closed, the inlet valve V1 and the air vent valve V4 are opened, and the pump 5p is operated.
[0013]
After the to-be-filtered processing liquid in the to-be-filtered processing liquid tank 6 is introduced into the filtering container A ′ from the to-be-filtered processing liquid inlet A′3 and reaches the upper end of the container (liquid beam completion), the liquid is discharged from the air vent A ′. 4 starts to be discharged to the filter aid tank 4a through the air vent valve V4.
[0014]
After completion of the liquid welding, a filter aid layer forming step is performed. That is, the precoat valve V3 and the filter aid valve V5 are immediately opened and the inlet valve V1 is closed. At this time, the liquid is introduced from the bottom of the filter aid tank 4a through the pump 5p into the filtration container A ′ through the filtration target liquid introduction port A′3, and a part of the liquid is filtered by the cylindrical filter medium 1 ′. Although diatomaceous earth remains, a circulation is formed in which most of the liquid returns from the air vent A′4 to the filter aid tank 4a through the air vent valve V4. At this time, since the dispersion concentration of the filter aid supplied from the filter aid tank 4a is high, the filter aid is filtered by the cylindrical filter medium 1 ′ supplied from the filtrate outlet A′1 to the pump 5p from the line passing through the precoat valve V3. The filtrate is adjusted to an appropriate dispersion concentration.
[0015]
By such circulation, the filter aid in the filter aid tank 4a is sequentially supplied into the filtration container A ′, accumulated on the outer peripheral surface of the cylindrical filter medium 1 ′, and the filter aid is gradually deposited on the surface, A filtration layer capable of removing even minute insoluble matters that cannot be separated by the cylindrical filter medium 1 ′ alone is formed.
[0016]
Thus, after the filtration layer by a filter aid is formed on the outer periphery of cylindrical filter medium 1 ', a filtration process is started.
When the air vent valve V4 and the filter aid valve V5 are closed, the inlet valve V1 and the filtrate outlet valve V2 are opened, and when the precoat valve V3 is closed, the filtrate becomes clear from the pipe connected to the filtrate outlet valve V2. Can be obtained. At this time, the pressure loss due to the cylindrical filter medium 1 ′ (and the filter layer formed by the filter aid disposed around it) can be read from the pressure gauge 5 b. After the predetermined amount of filtration is completed, or after the pressure loss reaches a predetermined value, the discharge is performed.
[0017]
After the pump 5p is stopped in the discharging process, the inlet valve V1 and the filtrate outlet valve V2 are closed, the air supply valve V6 is opened, and the compressed medium 1 'passes through the liquid in the filtration container A' from the inside of the filter medium 1 '. Pressure is applied. After the pressure difference between the inside and outside of the filter medium 1 ′ has become sufficiently small, the drain valve V7 is opened, and the compressed air supplied to the appropriate pressure supplied from the air supply line 5d enters the filtrate outlet A′1 into the filtration container A ′. From the upper space 2′b through the through hole 2′a of the intermediate plate 2 ′ and the cylindrical filter medium 1 ′, the liquid in the filtration container A ′ is pushed down to the drain valve V7 and discharged.
[0018]
The clear filtrate present in the upper space 2′b of the filtration container A ′ flows backward, and this flow also washes away the layer made of the filter aid attached to the surface of the cylindrical filter medium 1 ′ (backwashing). As a condensate drain, it is discharged from a drain discharge outlet A′2 to an external drain tank (not shown) by a funnel-shaped lower part A′c.
[0019]
As described above, the liquid application process, the filter aid layer forming process, the filtration process, and the discharge process are repeated.
[0020]
In such a conventional filtering apparatus, the time required for the filter aid layer forming step is as long as 25 minutes or more, and it is required to shorten the time in terms of operability, and the cost reduction and downsizing of the apparatus are always required. It was done.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the above-mentioned conventional problems, that is, the filtration device can be reduced in cost and size, and can reduce the time required for the filter aid layer forming step. An object is to provide an apparatus.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention conducted various studies on the above-described conventional filtering device. This device is suitable when a filter cloth or a filter material made of porous resin is used, but a cylindrical filter medium made of ceramics or a non-woven fabric. As for various filter media such as various cylindrical filter media formed by laminating, the above-mentioned problems can be solved by finding that the excellent performance cannot be sufficiently exhibited and taking various measures to make use of the performance, The present invention has been reached.
[0023]
That is, in order to solve the above-mentioned problem, the filtration device of the present invention is a filtration device having an upper liquid collection-type filtration container containing a filter medium therein, as described in claim 1, and the nonwoven fabric is densely packed as the filter medium. Using a cylindrical filter medium rolled up or a cylindrical filter medium made of ceramics, the filtration processing liquid inlet and the bottom of the filtration container are located in the filtration container at a position upstream of the cylindrical filtration medium in the flow direction of the filtration processing liquid. And a drain discharge outlet at a position upstream with respect to the cylindrical filter medium, an air vent at a position equal to or higher than the cylindrical filter medium and upstream with respect to the flow direction of the liquid to be filtered with respect to the cylindrical filter medium, And at a position higher than the cylindrical filter medium and downstream in the flow direction of the liquid to be filtered with respect to the cylindrical filter medium, either a filtrate outlet / gas inlet or both a filtrate outlet and a gas inlet , Prepare, The filtration target liquid introduction port of the excess container is connected to the outlet side of a pump that sends the liquid into the filtration container, and has a filtration aid tank outside the filtration container, and the filtration solution outlet / gas introduction port of the filtration container or A return line for introducing the filtrate from the filtrate outlet to the filter aid tank, a return valve for opening and closing the return line, a filter aid line for introducing the liquid from the filter aid tank to the inlet side of the pump, and Filtration having a filter aid valve for opening and closing the filter aid line, a precoat line for introducing liquid from the filtrate outlet of the filtration container to the inlet side of the pump, and a precoat valve for opening and closing the precoat line Device.
[0024]
With such a configuration, the time for the filter aid layer forming step can be significantly shortened. In addition, the capacity of the filter aid tank can be reduced, so that the apparatus can be miniaturized and the apparatus cost can be reduced.
[0025]
In addition, since the liquid containing the filter aid has been returned to the filter aid tank in the filter aid layer forming step, the inner diameter of the pipe constituting the return channel, the valve, and the pipe connection portion to the filter container However, in the present invention, since the liquid that does not contain the filter aid is returned to the filter aid tank in the present invention, it is possible to make the piping narrower and the device cost is further reduced. be able to.
[0026]
In the above apparatus, the cylindrical filter medium is cylindrical as a filter medium, and is formed by laminating an outer peripheral layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric, an intermediate layer having a high-weight nonwoven fabric, and a low-weight nonwoven fabric. The inner weight layer of the intermediate layer is higher than the weight of the nonwoven fabric constituting the outer circumferential layer and the weight of the nonwoven fabric constituting the inner circumferential layer. The center of the filter medium is arranged so as to be at a position of 1/10 or more and 1/3 or less from the outer peripheral surface with respect to the thickness in the stacking direction of the filter medium. A cylindrical filter medium with an asymmetric structure in which the layers having the heat-fusible fibers are integrated with the fusible fibers can be significantly less expensive than conventional ceramic filter media and is easy to handle. Is less likely to break, and Thickness irregularity of filter aid layer made can significantly be reduced. Furthermore, even if the pressure at the time of backwashing is as low as 50 to 150 kPa, for example, a sufficient backwashing effect can be obtained, and at this time, the amount of liquid required for washing is about 1/4 of the conventional amount.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the filtration device of the present invention, it is necessary to use a cylindrical material having high rigidity. Examples of such a material include ceramic cylindrical filter media and non-woven fabric cylindrical filter media obtained by closely winding a nonwoven fabric.
[0028]
Here, among the cylindrical filter media made of non-woven fabric densely wound with a non-woven fabric, the outer peripheral layer is formed by laminating the low-weight non-woven fabric, the intermediate layer having the high-weight non-woven fabric, and the low-weight non-woven fabric. It has an inner circumference layer formed by laminating nonwoven fabrics in this order, and the basis weight of the nonwoven fabric with a high basis weight of the intermediate layer is higher than the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer circumference layer and the basis weight of the nonwoven fabric constituting the inner circumference layer, and the middle The center of the layer in the thickness direction is arranged so that the center in the stacking direction thickness of the filter medium is 1/10 or more and 1/3 or less from the outer peripheral surface, and the nonwoven fabric of at least the outer peripheral layer is heat-fusible It is preferable to use a cylindrical filter medium having an asymmetric structure in which a layer having the heat-fusible fiber is integrated with the heat-fusible fiber.
[0029]
Such a cylindrical filter medium having an asymmetric structure includes an outer peripheral layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric, an intermediate layer having a high-weight nonwoven fabric, and an inner circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric. It is necessary to have a layer structure, and the basis weight of the nonwoven fabric having a high basis weight of the intermediate layer is higher than the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer peripheral layer and the basis weight of the nonwoven fabric constituting the inner peripheral layer.
[0030]
That is, sufficient filtration performance without an intermediate layer or when the basis weight of the nonwoven fabric with a high basis weight of the intermediate layer is not higher than both the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer peripheral layer and the basis weight of the nonwoven fabric constituting the inner peripheral layer May not be obtained, or the filter medium needs to be enlarged. At this time, the low-weight nonwoven fabric constituting the outer circumferential layer and the low-weight nonwoven fabric constituting the inner circumferential layer may have the same basis weight, and in this case, the type of nonwoven fabric that needs to be prepared when producing the filter medium Can be reduced. In addition, the basis weight of the nonwoven fabric with a high basis weight of the intermediate layer may be at least twice the higher one of the basis weight of the nonwoven fabric with a low basis weight constituting the outer peripheral layer and the basis weight of the nonwoven fabric with a low basis weight constituting the inner peripheral layer. It is desirable because a higher effect can be obtained.
[0031]
For example, when filtering the surface treatment process bath solution such as plating solution, the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer peripheral layer and the inner peripheral layer is desirably 10 g / m 2 or more and 30 g / m 2 or less. The basis weight of the medium-weight nonwoven fabric is preferably 2 to 6 times, more preferably 20 g / m 2 to 60 g / m 2 .
[0032]
The thickness of the intermediate layer is preferably 1/15 or more and 1/3 or less of the thickness in the stacking direction of the cylindrical filter medium having an asymmetric structure. When the thickness of the intermediate layer is too thick, the pressure loss may be too high, and when it is too thin, sufficient filtration performance may not be obtained.
[0033]
The thickness of the entire filtration layer is appropriately adjusted depending on the type of liquid to be filtered, the amount of liquid to be filtered, etc., but considering the rigidity required for a cylindrical filter medium with an asymmetric structure, it is preferably 3 mm or more, and preferably 8 mm or more. And more preferred.
[0034]
In consideration of pressure loss, the upper limit of the thickness is preferably 20 mm or less, and more preferably 10 mm or less.
The length of the cylindrical filter medium having an asymmetric structure is appropriately determined according to the filtration container to be stored.
[0035]
The intermediate layer having a high-weight non-woven fabric of the cylindrical filter medium having an asymmetric structure used in the present invention does not necessarily need to be composed only of a high-weight non-woven fabric, and may have at least one high-weight non-woven fabric, for example, a low-weight non-woven fabric. And a high-density nonwoven fabric may be laminated alternately or in any cycle, and this case is also included in the present invention.
[0036]
In the asymmetrical cylindrical filter medium used in the present invention, if there is no outer peripheral layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric or an inner circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric, the filtration flow rate is low during the filtration process. In some stages, the pressure loss becomes extremely high, and frequent backwashing may be required, or the backwashing time becomes long or sufficient backwashing effect cannot be obtained.
[0037]
In the intermediate layer of the cylindrical filter medium having an asymmetric structure used in the present invention, the center of the intermediate layer in the thickness direction is at a position of 1/10 or more and 1/3 or less from the outer peripheral surface with respect to the thickness in the stacking direction of the filter medium. It is necessary to be arranged. Thus, since the intermediate layer is arranged on the upstream side of the flow of the liquid to be filtered, the amount of liquid such as water required for backwashing is small, and the time required for backwashing is shortened. It becomes possible.
[0038]
The above effect may not be obtained when the center of the intermediate layer in the thickness direction is arranged to be more than 1/3 of the thickness of the filter medium in the stacking direction from the outer peripheral surface. is there.
As a preferable range, the center in the thickness direction of the intermediate layer is a position of 1/8 or more and 1/3 or less from the outer peripheral surface with respect to the thickness of the filter medium in the stacking direction.
[0039]
In the filtration device of the present invention, the nonwoven fabric to be used is selected from materials having performance according to the application. At this time, considering cost, chemical resistance, etc., it is desirable that the fiber is made of polyolefin fibers made by blending various copolymers with polypropylene, polyethylene, propylene or ethylene.
[0040]
In the asymmetrical cylindrical filter medium used in the present invention, at least the non-woven fabric of the outer peripheral layer has heat-fusible fibers and the layers having the heat-fusible fibers are integrated by the heat-fusible fibers. is necessary.
[0041]
The heat-fusible fiber is a fiber made of two kinds of thermoplastic resins having a core part and a surface layer part, and the melting point of the resin constituting the surface part is lower than the melting point of the resin constituting the core part. Yes, when heated to a temperature at which the core part does not melt and a temperature at which the surface layer part melts, the heat-fusible fibers are fused, but at this time, the shape of the fibers and the space formed by the fibers are maintained. Therefore, the pressure loss does not increase or the filtration performance does not deteriorate, the layers formed by laminating the nonwoven fabric can be integrated, and the filter medium can be easily separated from each other, and can be rigid. Can be high.
[0042]
In addition, when the nonwoven fabrics are bonded with an adhesive or the like, there is a concern about the contamination of the adhesive component of the filtrate, and the gap between the nonwoven fabric fibers is blocked by the adhesive, so that the filtration accuracy may deteriorate. The filtration performance itself may be deteriorated.
As such a heat-fusible fiber, a fusible fiber having a central portion made of polypropylene and an outer layer portion made of polyethylene is generally available.
[0043]
In the cylindrical filter medium having an asymmetric structure used in the present invention, if the fibers constituting the nonwoven fabric are too thick, sufficient filtration performance may not be obtained. If the fibers are too thin, pressure loss increases, and the necessary filtration flow rate cannot be obtained. There is a case. A desirable range of fibers to be used is 0.5d to 10d. Moreover, it is desirable that the length of the fiber to be used is 3 mm or more and 40 mm or less, and if it is less than 3 mm, the strength required for the cylindrical filter medium is lowered, and if it exceeds 40 mm, the workability may be deteriorated.
[0044]
Here, a cylindrical filter medium having an asymmetric structure used in the present invention will be described with reference to the model partial sectional view of FIG.
[0045]
This filter medium is cylindrical and has an outer circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric, an intermediate layer having a high-weight nonwoven fabric, and an inner circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric in this order. The basis weight of the nonwoven fabric with a high basis weight of the intermediate layer is higher than the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer peripheral layer and the basis weight of the nonwoven fabric constituting the inner peripheral layer, and the center in the thickness direction of the intermediate layer is the thickness in the stacking direction of the filter media With respect to the thickness D, the nonwoven fabric of at least the outer peripheral layer is disposed at a position 1 from the outer peripheral surface, and the layer having the heat-fusible fiber is formed by the heat-fusible fiber. 1 is a D / 10 or more and D / 3 or less. The thickness d of the intermediate layer is in a range where an outer peripheral layer of D / 15 or more and D / 3 or less exists. In addition, it is desirable that the thickness of the outer peripheral layer (the thickness is represented by 1−d / 2) is secured to 1/10 or more of the thickness D in the stacking direction of the entire filter medium, and more desirably 1 / 8 or more.
[0046]
The flow of the liquid to be filtered during filtration is from the outer peripheral layer to the inner peripheral layer, and the flow of fluid during backwashing is reversed. As described above, the backwashing effect is very high in the cylindrical filter medium having an asymmetric structure. This is considered to be because the intermediate layer functions as a kind of nozzle.
[0047]
The nozzle effect of this intermediate layer will be described using the model diagram of FIG.
Since the “eye” of the nonwoven fabric having a high basis weight in the intermediate layer is smaller than the “eyes” of the nonwoven fabric having a low basis weight in the outer peripheral layer or the inner peripheral layer, a kind of bottleneck is formed with respect to the fluid as shown in FIG. In the filtration step, unnecessary substances are accumulated in a layer above the intermediate layer (dark hatched portion) in the figure. During backwashing, when fluid reaches this bottleneck, the fluid concentrates on this bottleneck as shown by the arrow in the figure, so the flow velocity increases at that part, and on the upper side of the intermediate layer in the figure. Since the accumulated insoluble matter is washed away vigorously, it is considered that the cleaning efficiency is increased.
[0048]
Here, FIGS. 3A and 3B show model cross sections of the cylindrical filter medium having an asymmetric structure.
[0049]
FIG. 3A shows an example in which the intermediate layer is arranged near the outer periphery, and FIG. 3B shows an example in which the intermediate layer is arranged near the inner periphery. In the present invention, a cylindrical filter medium having an asymmetric structure in which the intermediate layer of FIG.
[0050]
Since the nonwoven fabric of at least the outer peripheral layer has heat-fusible fibers and the layer having the heat-fusible fibers is integrated by the heat-fusible fibers, the intermediate layer is deformed even during backwashing. Therefore, the cleaning can be performed efficiently without making the pressure inside and outside the filter medium the same.
[0051]
Such a cylindrical filter medium can be produced, for example, as follows.
The core part and the surface layer part are fibers made of two types of thermoplastic resins, and the melting point of the resin constituting the surface layer part is made of a heat-fusible fiber that is lower than the melting point of the resin constituting the core part. A nonwoven fabric (low-weight nonwoven fabric) is wound around the core as shown in FIG. At this time, the layers are densely stacked while rotating around the core while heating by hot air, by infrared rays or far infrared rays, or by contacting a heated roller or the like heated to the nonwoven fabric.
[0052]
At this time, it is necessary to adjust the temperature so that the temperature becomes too high so that the entire heat-fusible fiber does not melt and the nonwoven fabrics are sufficiently adhered to each other. For example, when heating with hot air using a non-woven fabric made of a heat-fusible fiber with a core part made of polypropylene and a surface layer part made of polyethylene, hot air at a temperature of usually 120 ° C. or higher and 150 ° C. or lower is used, depending on the speed during winding. adjust.
[0053]
Once a predetermined amount (up to a predetermined thickness) is laminated, the intermediate layer is then laminated in the same manner, except that a non-woven fabric made of high-bonding heat-sealable fibers is used and the intermediate layer is densely laminated on the inner layer produced above. It forms (refer FIG.4 (b)).
[0054]
Next, similarly, however, a predetermined amount of a non-woven fabric made of heat-fusible fibers with a low basis weight is wound tightly on the intermediate layer to form an outer peripheral layer (see FIGS. 4 (c) and 4 (d)), Finally, remove the core material.
[0055]
Thus, a nonwoven fabric composed of fibers made of two types of thermoplastic resins having a core part and a surface layer part, wherein the melting point of the resin constituting the surface layer part is lower than the melting point of the resin constituting the core part, By winding and laminating the core material while heating, it is possible to easily and efficiently produce the excellent cylindrical filter material according to the present invention. In this case, there is no separation between the nonwoven fabrics, and the holder or the reinforcing material. Even if there is not, it can have sufficient intensity | strength and rigidity as a cylindrical filter medium, and can be set so that it may not swell or crush at the time of filtration or backwashing.
[0056]
Next, an example of a filtration device according to the present invention is shown in FIG.
In this example, the filter medium is cylindrical and has an outer circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric, an intermediate layer having a high-weight nonwoven fabric, and an inner circumferential layer laminated by a low-weight nonwoven fabric in this order. The basis weight of the nonwoven fabric with a high basis weight of the intermediate layer is higher than the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer peripheral layer and the basis weight of the nonwoven fabric constituting the inner peripheral layer, and the center in the thickness direction of the intermediate layer is the stacking direction of the filter media The non-woven fabric of at least the outer peripheral layer has a heat-fusible fiber and the heat-fusible fiber is used for the heat fusion. Although an asymmetrical cylindrical filter medium in which layers having adhesive fibers are integrated is used, a cylindrical filter medium formed by closely winding other nonwoven fabric or a cylindrical filter medium made of ceramics may be used.
[0057]
In the figure, the filtration container A is made of polypropylene (it can be made of polypropylene because high pressure resistance is not required as will be described later. However, it may be made of polypropylene reinforced with glass fiber). Its shape is cylindrical. The filtration container A is composed of an upper pipe connection portion Aa, an intermediate tube portion Ab, and a lower pipe connection portion Ac, which are connected by flanges. The upper and lower bottom cylindrical pipe connection portions Aa and Ac are the same shape members (common members), and are formed from the same mold, which is advantageous in terms of productivity and mold production costs.
[0058]
FIG. 6 shows an example of the bottomed cylindrical pipe connection portion Ac as an exploded model diagram in which the funnel-shaped slurry mud collector 3a having a hole on the lower side is removed.
[0059]
The bottomed tubular pipe connection portion Ac has a pipe connection port to which pipes can be connected, that is, a drain discharge outlet A2 and a filtered liquid introduction port A3. The drain discharge outlet A2 is provided inside the pipe connection portion. The bottom end of the pipe connection part is connected to the bottomed cylindrical partition part 3, and the filtered liquid introduction port A3 is connected inside the pipe connection part and outside the partition part. A funnel-shaped slurry mud collector 3a is fixed on the bottomed tubular partition 3 by bonding (it may be fixed by bolts instead of bonding).
[0060]
The funnel-shaped slurry mud collector 3a is disposed so as to be positioned below the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure (hereinafter also referred to as "cylindrical filter medium 1"), but is formed in a funnel shape having an opening on the upper side and a hole on the lower side. The area of the hole 3a1 at the bottom of the funnel-shaped slurry mud collector 3 is considerably smaller than the cross-sectional area of the cylinder of the bottomed partitioning portion 3 of the lower pipe connection portion, which is 1/3 in this example. .
[0061]
The bottom hole 3a1 is small as described above. Furthermore, when viewed from the bottomed cylindrical partition 3 side, the bottom surface of the funnel-shaped slurry mud collector 3a is “barbed”. ) -Like structure, it is difficult to return to the filter medium side space of the filtration container A even if insoluble matter remains in the bottomed cylindrical partition 3.
[0062]
A plurality of cylindrical filter media 1 having an asymmetric structure are arranged in the filtration container A so that the length direction is vertical, and the lower ends thereof are sealed with polypropylene.
[0063]
A cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure is shown in FIG. 3A as a model of its cross section, and is manufactured by the method shown in FIG. The low density nonwoven fabric used has a basis weight of 20 g / m 2 , is a nonwoven fabric made of heat-bonded fibers (2 denier) with a core part of polypropylene and a surface layer part of polyethylene, and a high density nonwoven fabric has a basis weight of 40 g / m 2. 2 is a non-woven fabric made of polypropylene fibers (2 denier), and is rolled up using hot air at 160 ° C. and laminated.
[0064]
The cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure has an inner diameter of 10 mm, an outer diameter of 20 mm, an intermediate layer thickness of 0.5 mm, and the center of the intermediate layer at a position 1.5 mm from the outer periphery. Note that the number of windings of the high-density nonwoven fabric in the intermediate layer is two rounds (actually over two rounds because there are some overlapping parts). The length of the asymmetrical cylindrical filter medium is 60 cm.
[0065]
The upper end of the cylindrical filter medium 1 having such an asymmetric structure is fixed to the intermediate plate 2 with an adhesive and suspended (may be fixed with bolts). The intermediate plate 2 is provided with a through hole 2a corresponding to the hollow portion 1a of the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure.
[0066]
The upper side of the intermediate plate 2 is provided inside the bottomed tubular pipe connection portion Aa, and is connected to a bottomed tubular partition portion 2b that shares the bottom and bottom of the pipe connection portion Aa. The bottomed cylindrical partition 2b is connected to a filtrate outlet / gas inlet A1 provided at a position higher than the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure of the filtration container wall (which will be clarified in the description below). The filtrate outlet / gas inlet A1 is provided downstream of the cylindrical filter medium 1 in the flow direction of the liquid to be filtered. In this example, the filtrate outlet / gas inlet is provided, but the filtrate outlet and the gas inlet may be provided separately.
The pipe connection portion Aa is the same as the pipe connection portion Ac shown in FIG. 6, but is used upside down.
[0067]
A filtered liquid inlet A3 is provided outside the bottomed cylindrical partition 3 and at the bottom of the pipe connection part Ac (position upstream of the cylindrical filter medium 1 in the flow direction of the filtered liquid). Yes.
[0068]
The position of the to-be-filtered treatment liquid inlet A3 is such that the liquid supplied from there into the filtration container A does not hit the upper surface of the funnel-shaped slurry mud collector 3a described later. It is preferable at the point which exhibits the effect of this, and it normally provides in the side part near a bottom part or a bottom part. In this example, it is provided on the side surface close to the bottom.
[0069]
In the above, the area of the gap between the edge (maximum diameter portion) of the funnel-shaped slurry mud collector 3a and the inner wall of the container A is the cross-sectional area of the pipe connected to the filtered liquid inlet A3 introduced into this container. In comparison, it may be 1 or more times, preferably 1.5 or more times. If this ratio is less than 1 time, the flow velocity of the liquid flowing through the gap is increased, and as a result, the residual insoluble matter inside the bottomed cylindrical partition 3 of the lower pipe connection portion is swollen so as to have an asymmetric structure. It may reattach to the surface of the cylindrical filter medium and increase the load during filtration, or the flow may cause an unexpected failure in the cylindrical filter medium 1 having a plurality of asymmetric structures.
[0070]
On the other hand, if the ratio is too large (more than 5 times), the filter aid from the plurality of asymmetrical cylindrical filter media 1 and the slurry of insoluble matter filtered thereby are introduced into the filtered liquid from this gap. At the time of the liquid beam process described later, unnecessary substances at that time are supplied to a plurality of asymmetrical cylindrical filter media 1 in which a filter layer is not formed, and downstream thereof. Leakage or a load on the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure is increased.
[0071]
In this example, the inner diameter of the container A is 30 cm, the maximum diameter of the funnel-shaped slurry mud collector 3a is 28.8 cm, and the thickness of the pipe connected to the filtered liquid introduction port A3 is 5 cm.
The drain discharge outlet A2 is provided at a position at the bottom of the filtration container and upstream of the cylindrical filter medium, and is connected to a drain tank (not shown) via a drain valve V7.
[0072]
Further, outside the top of the filtration container A and the bottomed cylindrical partition 2b of the wall of the filtration container A, a position higher than the top of the filtration surface of the cylindrical filter medium 1 (and the flow of the liquid to be filtered with respect to the cylindrical filter medium 1) An air vent A4 is provided at a position upstream of the direction).
[0073]
The filter aid tank 4 is provided with a predetermined amount of filter aid such as diatomaceous earth dispersed in a small amount of water as necessary (amount necessary for one filter aid layer forming step: filtration). The end of the filter aid layer forming step can be known when the filter aid in the auxiliary agent tank 4 runs out). As will be described later, the filter aid is supplied to the surface of the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure and stays and accumulates there to become a so-called “attached state”, thereby improving the filtration ability and the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure. It has the function of making it possible to remove an insoluble matter that is smaller than the original ability of.
[0074]
The to-be-filtered treatment liquid inlet A3 of the filtration container is connected to the outlet side of a pump that sends the liquid into the filtration container.
There is a filter aid tank 4 outside the filter container A, and a filter aid line L5 for introducing liquid from the filter aid tank to the inlet side of the pump 5p is provided at the bottom of the filter aid tank 4, and the filter aid tank The line L5 has a filter aid valve V5 for opening and closing the filter aid line L5.
[0075]
Moreover, the to-be-filtered liquid tank 6 containing the to-be-filtered liquid is connected to the pump inlet side by the to-be-filtered liquid supply line L1. A valve V1 is provided.
[0076]
The air vent A4 of the filtration container A is provided at a position higher than the top of the filtration surface of the cylindrical filter medium 1, and is connected to the filter aid tank 4 by an air vent line L4. This air vent line L4 has a pressure gauge 5b and an air vent valve V4 for opening and closing the air vent line L4.
[0077]
The filtrate outlet of the filtration container A (filtrate outlet / gas inlet A1 in this example) is connected to the filter aid tank 4 by a return line L8, and opening and closing of the return valve V8 connected to the return line L8 If necessary, the filtrate filtered by the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure is supplied to the filter aid tank 4 from above. At this time, the filter aid (diatomaceous earth, etc., mixed with water to form a slurry) in the filter aid tank 4 is stirred by the momentum of the liquid flow, and is uniformly dispersed in the liquid. .
[0078]
Further, the filtrate outlet of the filtration container A (in this example, the filtrate outlet / gas inlet A1) includes a filtrate outlet line L2 provided with a filtrate outlet valve V2 that can be opened and closed, and a precoat valve V3 that can be opened and closed. Connected to the precoat line L3. The precoat line L3 is further connected to the inlet side of the pump 5p.
[0079]
Further, the gas inlet of the filtration container A (the filtrate outlet / gas inlet A1 in this example) was adjusted to an appropriate pressure by an air supply line L6 (regulator (not shown)) having an openable / closable air supply valve V6. Compressed air is supplied).
[0080]
As described above, the filtration device shown in FIG. 5 is a filtration device having an upper liquid collection type filtration container A in which a filter medium is housed, and the cylinder having the above asymmetric structure in which a nonwoven fabric is tightly wound as the filter medium. The filter medium 1 is used, and the filtration container A is located at the upstream side in the flow direction of the filtration processing liquid with respect to the cylindrical filter medium 1. The drain outlet A2 is located at the upstream side, the air outlet A4 is at the same level as or higher than the cylindrical filter medium 1 and the upstream side in the flow direction of the liquid to be filtered with respect to the cylindrical filter medium 1, and A filtrate outlet / gas inlet A1 is provided at a position higher than the cylindrical filter medium 1 and downstream of the cylindrical filter medium 1 in the flow direction of the filtered liquid, and the filtered liquid inlet A3 of the filtration container. Is a pump that delivers liquid into the filtration container A A return line connected to the outlet side of p, having a filter aid tank 4 outside the filter vessel 1 and introducing the filtrate from the filtrate outlet / gas inlet A1 of the filter vessel A to the filter aid tank 4 L8, a return valve V8 for opening and closing the return line L8, a filter aid line L5 for introducing liquid from the filter aid tank 4 to the inlet side of the pump 5p, and a valve for opening and closing the filter aid line L5 The filtration device has a filter aid valve V5, a precoat line V3 for introducing a liquid from the filtrate outlet V2 of the filtration container A to the inlet side of the pump 5p, and a precoat valve V8 for opening and closing the precoat line.
[0081]
The operation of this filtration device will be described first from the liquid pouring step.
After the pump 5p is stopped and all the valves V1 to V8 are closed, the inlet valve V1, the air vent valve V4, and the return valve V8 are opened, and then the pump 5p is operated.
The liquid to be filtered in the liquid tank 6 to be filtered is introduced into the filtration container A from the liquid inlet A3 through the liquid to be filtered supply line L1 by the pump 5p and reaches the upper end of the container (liquid The beam begins to be discharged from the air vent A4 through the air vent line L4 to the filter aid tank 4. Further, the filtrate that has passed through the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure is discharged to the filter aid tank 4 through the return line L8 via the filtrate outlet / gas inlet A1.
[0083]
After completion of the liquid application step, a filter aid layer forming step is performed. That is, the precoat valve V3 and the filter aid valve V5 are immediately opened, and the inlet valve V1 and the air vent valve V4 are closed. At this time, the liquid in which the filter aid is dispersed is introduced from the bottom of the filter aid tank 4 through the filter aid line L5 and the pump 5p into the filtration container A through the filtered treatment liquid inlet A3, and the cylindrical filter medium having an asymmetric structure. The diatomaceous earth is filtered on the surface of the diatomaceous earth, and the filtered filtrate returns to the filter aid tank 4 from the filtrate outlet / gas inlet A1 via the return line L8. At this time, since the dispersion concentration of the filter aid supplied from the filter aid tank 4 is high, it is more appropriate for the filtrate from the filtrate outlet / gas inlet A1 supplied to the pump 5p inlet side via the precoat line L3. Adjusted to a suitable dispersion concentration.
[0084]
By such circulation, the filter aid in the filter aid tank 4 is sequentially supplied into the filtration container A, accumulated on the outer peripheral surface of the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure, and the filter aid is gradually deposited on the surface. Thus, a filtration layer is formed that can remove even minute insolubles that cannot be separated by a single cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure.
[0085]
Thus, after the filter aid layer by the filter aid is formed on the outer periphery of the cylindrical filter medium 1 having the asymmetric structure, the filtration step is started.
[0086]
When the filter aid valve V5 and the return valve V8 are closed, the inlet valve V1 and the filtrate outlet valve V2 are opened, and the precoat valve V3 is closed, a clarified filtrate can be obtained from the filtrate outlet line L2. At this time, the pressure loss due to the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure (and the filter layer formed by the filter aid disposed around the filter medium 1) can be read from the pressure gauge 5b. After a predetermined amount of filtration is completed, or after the pressure loss reaches a predetermined value, the pump 5p is stopped and discharged.
[0087]
In the discharging process, the inlet valve V1 and the filtrate outlet valve V2 are closed, the air supply valve V6 and the drain valve V7 are simultaneously opened, and the compressed air adjusted to an appropriate pressure supplied from the air supply line L6 is filtered. A is introduced from the filtrate outlet / gas inlet A1 into A and passes through the through hole 2a of the intermediate plate 2 and the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure from the bottomed cylindrical partition 2b, and the liquid in the container A is drained. Press down to V7 and drain. Thus, since the drain outlet A2 which is the outlet is opened simultaneously with the supply of the compressed air in the container, the filtration container A does not need to be a pressure resistant container, and is inexpensive and workable as in this example, for example. It can be made of easy polypropylene.
[0088]
The clear filtrate present in a part of the line and the bottomed cylindrical partition 2b flows backward, and this flow also flushes the filter aid layer attached to the surface of the cylindrical filter medium 1 having an asymmetric structure (backwashing). ) As a drain with a lot of impurities, it is guided to the partition 3 while being collected by the funnel-shaped slurry mud collector 3a, and is discharged from the drain discharge outlet A2 to the external drain tank (not shown) via the drain line L7. The
[0089]
As described above, the liquid application process, the filter aid layer forming process, the filtration process, and the discharge process are repeated.
[0090]
In the filtration apparatus according to the present invention, the filtration target liquid introduction port A3 of the filtration container A is connected to the outlet side of the pump 5p for sending the liquid into the filtration container, and the filter aid tank 4 is provided outside the filtration container A. The return line L8 for introducing the filtrate from the filtrate outlet / gas inlet A1 of the filtration container A to the filter aid tank 4, the return valve V8 for opening and closing the return line L8, the filter aid tank 4 From the filter aid line L5 for introducing the liquid to the inlet side of the pump 5p, the filter aid valve V8 for opening and closing the filter aid line L5, and the pump from the filtrate outlet / gas inlet A1 of the filtration container A Since it has a precoat line L3 for introducing the liquid into the 5p inlet side and a precoat valve V3 for opening and closing the precoat line, the filtrate that has passed through the tubular filter medium 1 in the filter aid layer forming step Returning to the filter aid tank 4, the filter aid is dispersed in the filtrate and supplied into the filtration container A, and again filtered by the cylindrical filter medium 1. At this time, all the filter aid in the supplied liquid is used. In order to deposit on the surface of the cylindrical filter medium, the filter aid layer formation time of about 25 minutes, which was necessary in the conventional filter device, can be greatly shortened to about 5 minutes. Since a densely wound cylindrical filter medium or a ceramic cylindrical filter medium is used, if a general filter cloth or a porous resin filter medium is applied to the above-mentioned apparatus, it may cause filtration failure. A large thickness variation of the filter aid layer can be prevented, and a filter aid layer having a substantially uniform thickness can be formed.
[0091]
Furthermore, the apparatus according to the present invention is a clear one that does not have a filter aid because the liquid supplied to the filter aid tank has the above-described configuration, so that the filter aid tank can be made small, and the return line L8 may be thin because there is no possibility that the filter aid stays inside, and the return valve V8 may be small and inexpensive. Further, since the air vent line L4 and the air vent valve V4 are not required to pass a large amount of liquid, similarly, a small diameter and inexpensive one can be used. These also improve the operability of the return valve V8 and the air vent valve V4.
[0092]
【The invention's effect】
The filter device of the present invention is capable of forming a filter aid layer quickly despite the fact that the occurrence of uneven thickness of the filter aid layer that causes defects is extremely small due to its configuration. It is an excellent filtration device that can be reduced in size and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a model of a cylindrical filter medium having an asymmetric structure used in the present invention.
FIG. 2 is a model diagram illustrating a nozzle effect of an intermediate layer of a cylindrical filter medium having an asymmetric structure.
FIG. 3 is a model cross-sectional view for illustrating two types of cylindrical filter media having an asymmetric structure.
(A) It is a figure which shows the example by which the intermediate | middle layer is distribute | arranged near outer periphery.
(B) It is a figure which shows the example by which the intermediate | middle layer is distribute | arranged near inner periphery.
FIG. 4 is a model diagram illustrating a method for producing an example of a cylindrical filter medium having an asymmetric structure.
FIG. 5 is a view showing a filtration device according to the present invention.
FIG. 6 is an exploded model diagram showing an example of a bottomed tubular pipe connection portion from which a funnel-shaped slurry mud collector 3a having a hole on the lower side is removed.
FIG. 7 is a view showing a filtration device according to the prior art.
[Explanation of symbols]
A Bottomed cylindrical pipe connection part Ab on the filtration container Aa Middle cylindrical part Ac Bottomed cylindrical pipe connection part A1 Filtrate outlet / gas inlet A2 Drain outlet A3 Filtered liquid inlet A4 Air Opening port 1 Cylindrical filter medium 1a with asymmetric structure Hollow part 2 of cylindrical filter medium 1 Intermediate plate 2a Through hole 2b Partition part 3 Partition part 3a Slurry collector 4 Filter aid tank 5b Pressure gauge 5p Pump 6 Filtration liquid tank L1 Cover Filtration liquid supply line L2 Filtrate outlet line L3 Precoat line L4 Air vent line L5 Filter aid line L6 Air supply line L7 Drain line L8 Return line V1 Inlet valve V2 Filtrate outlet valve V3 Precoat valve V4 Air vent valve V5 Filtration aid Agent valve V6 Air supply valve V7 Drain valve V8 Return valve

Claims (2)

内部に濾材を収納した上部集液式濾過容器を有する濾過装置であって、
濾材として、不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用い、
該濾過容器に、円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置に被濾過処理液導入口、濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置にドレン排出出口、上記円筒濾材と同じかそれより高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置にエア抜き口、及び、上記円筒濾材よりも高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向下流側となる位置に、濾過液出口兼ガス導入口を、あるいは、濾過液出口及びガス導入口の両方を、備え、
濾過容器の被濾過処理液導入口は濾過容器内に液を送出するポンプの出口側と接続され、
濾過容器外に濾過助剤タンクを有し、上記濾過容器の濾過液出口兼ガス導入口あるいは濾過液出口から該濾過助剤タンクへ濾過液を導入する戻りラインと該戻りラインを開閉するための戻りバルブ、該濾過助剤タンクから上記ポンプの入り口側に液を導入する濾過助剤ライン及び該濾過助剤ラインを開閉するための濾過助剤バルブ、上記濾過容器の濾過液出口から上記ポンプの入り口側に液を導入するプリコートラインと該プリコートラインを開閉するためのプリコートバルブとを有することを特徴とする濾過装置。
A filtration device having an upper liquid collection type filtration container containing a filter medium therein,
As a filter medium, a cylindrical filter medium formed by densely winding a nonwoven fabric or a ceramic cylindrical filter medium is used.
In the filtration container, a drain to be filtered at the inlet of the filtered liquid at a position upstream of the cylindrical filter medium in the flow direction of the filtered liquid and at a bottom of the filtering container and upstream of the cylindrical filter medium. A discharge outlet, an air vent at a position which is the same as or higher than the cylindrical filter medium and upstream in the flow direction of the liquid to be filtered with respect to the cylindrical filter medium, and higher than the cylindrical filter medium and with respect to the cylindrical filter medium In the position downstream in the flow direction of the liquid to be filtered, a filtrate outlet / gas inlet, or both a filtrate outlet and a gas inlet,
The filtration target liquid inlet of the filtration container is connected to the outlet side of the pump that sends the liquid into the filtration container,
A filter aid tank is provided outside the filtration container, and a return line for introducing the filtrate into the filter aid tank from the filtrate outlet / gas inlet or the filtrate outlet of the filtration container, and for opening and closing the return line. A return valve, a filter aid line for introducing liquid from the filter aid tank to the inlet side of the pump, a filter aid valve for opening and closing the filter aid line, and a pump outlet from the filtrate outlet of the filter vessel. A filtration apparatus comprising: a precoat line for introducing a liquid to an inlet side; and a precoat valve for opening and closing the precoat line.
上記濾材が、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から1/10以上1/3以下の位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材であることを特徴とする請求項1に記載の濾過装置。The filter medium is cylindrical and has an outer circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric, an intermediate layer having a high-weight nonwoven fabric, and an inner circumferential layer formed by laminating a low-weight nonwoven fabric in this order. The basis weight of the nonwoven fabric with a high basis weight of the intermediate layer is higher than the basis weight of the nonwoven fabric constituting the outer peripheral layer and the basis weight of the nonwoven fabric constituting the inner peripheral layer, and the center in the thickness direction of the intermediate layer is the thickness in the stacking direction of the filter media In contrast, the non-woven fabric of at least the outer peripheral layer is disposed so as to be at a position of 1/10 or more and 1/3 or less from the outer peripheral surface, and has the heat-fusible fiber and the heat-fusible fiber. The filtration device according to claim 1, which is a cylindrical filter medium having an asymmetric structure in which layers having conductive fibers are integrated.
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