JP4699981B2

JP4699981B2 - 濾過装置及び濾過方法

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Publication number: JP4699981B2
Application number: JP2006328787A
Authority: JP
Inventors: 朗中須賀
Original assignee: Oji Nepia Co Ltd; Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Nepia Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP2008142576A

Description

本発明は、固形物を含有する液体等の液体の濾過装置及び濾過方法に関するものである。

従来から濾過と濾過体洗浄を同時に行う濾過機がある。例えば、濾過体をドラム状に作り、回転して濾過を行う濾過機において、堆積する濾渣を掻き落とし、逆流洗浄を濾過と同時に行うことで濾過能力の向上を図ったが、目詰まりを圧縮空気で除去するなど構造が複雑であった（特許文献１を参照）。

また、回転ドラムを先細りのサクションパイプとして順次スパイラル状に配列することで、濾過の効率を向上させ、濾過残渣は、内部のワイヤークロスと濾液により押し出された圧縮空気で取り除く発明もなされたが、構造がより複雑になる上、高価になるという欠点があった（特許文献２を参照）。

スクリーン（濾過材）により、パルプ懸濁液中の異物の検出方法が開発され、パルプ懸濁液をスクリーンに通して中の異物を濃縮し、異物を排出するときにスクリーン手前の排出弁を開き、希釈水とともに系外へ異物を排出する方法がとられた。また、検出用の分離貯留装置も開発された。これにより、懸濁液中の塵等の検出が可能となった（特許文献３を参照）。

懸濁液を、鉄又はアルミニウムの水酸化物を懸濁流動させた固液分離槽に供給し、槽内に浸漬した多孔通水部材を通すことにより、懸濁液中の懸濁物を濾過分離する方法が発明されたが、この方法では、周期的に多孔通水部に堆積した水酸化物ケーキを空気により逆洗して取り除いており、懸濁体の除去に手間がかかっていた（特許文献４を参照）。

また、循環式浄化装置が開発され、密室型の濾過装置で、供給側の水圧と濾過後の排水側の水圧を検出して、その圧力差が規定値を超えたら、制御装置が作動し、原水の供給を中断して、ろ過材の逆洗を行うことで、粒状濾過層による繊維濾過層の圧縮を防止し、粒状濾過層及び繊維濾過層の濾過能力を効率的に維持できるようにした（特許文献５を参照）。

パルプ繊維の濃縮、脱水工程の発明で、スラリー状の製紙原料パルプ液を、シリンダー内に入れ、シリンダーを回転させることで、パルプスラリーは、シリンダーの内壁にマット状に堆積し、液体成分である白水は、フィルタを通して、排水室に流される。この脱水の工程で、シリンダー内の空気を吸引し、真空性を高めることで、マット状のパルプ繊維から白水が吸引され、パルプ濃度を高める技術が開発された（特許文献６を参照）。

前記パルプ濃度の濃縮過程で、白水が気泡を発生し、気泡がフィルタにつくことで、パルプの濃縮効率が悪くなる問題点があり、白水タンクの表面高さを白水の吐出口より低くすることにより、白水の気泡を低減でき、且つフィルタへの気泡の付着を抑えることで、脱水効率を高める改良がなされた（特許文献７を参照）。

特公昭４４−３１０３５号公報特許第３８２４０８５号公報特許第３２４２２３４号公報特開２００３−７１４４５号公報特開平８−５７２２１号公報特開２００５−２２６１９７号公報特開２００５−２２６１９８号公報

従来から、濾過装置に関しての改良がいくつも行われてきたが、濾過フィルタが目詰まりを起こしたときには、洗浄のために濾過を中断しなければいけないこと、モーターなどの駆動装置や洗浄装置を使い、フィルタの洗浄を行う必要があることなど、濾過作業の工程が中断するという課題が残されていた。すなわち、いかに効率よく濾過を行い、目詰まりしたフィルタの洗浄を行うかという点が課題として存在した。

本発明は、従来、回転させて懸濁物を除く工程や目詰まりを逆洗する工程で必要であった、モーターなどの駆動装置やシャワーなどの洗浄装置を必要とせずに目詰まりを取り除き、固形物を含有する液体等の流体の濾過を連続的に行う濾過装置及び濾過方法を提供することを目的とするものである。

本発明者は、第一濾過部と第二濾過部とを備えて、一方を濾過し、他方にて逆洗する構成とすることにより、上記課題を解決することができることを見出した。すなわち本発明によれば、以下の濾過装置及び濾過方法が提供される。

［１］固形物を含有する液体を濾過する第一濾過部と、前記液体を濾過する第二濾過部と、前記第一濾過部と第二濾過部とを繋ぐとともに、前記液体を外部に排出する排出部を有する流水部と、前記液体を前記第一濾過部と前記第二濾過部の一方へ切り替えて供給する供給切り替え手段と、前記第一濾過部に設けられ、前記第一濾過部内の前記液体を外部へ排出する第一濾過部排出部と、前記第二濾過部に設けられ、前記第二濾過部内の前記液体を外部へ排出する第二濾過部排出部とを備え、さらに、前記排出部に設けられた前記液体の排出量を調整する排出量調整手段、または、前記液体の供給流量を制御する液体供給量調整手段を備え、前記供給切り替え手段により前記液体が前記第一濾過部に供給されると、前記固形物が前記第一濾過部にて濾過されて、前記液体が前記排出部より排出されるとともに、前記液体供給量調整手段により前記液体の供給流量が調整され、または前記排出量調整手段により前記液体の排出量が調整されて、前記流水部の水位が上昇することにより、前記液体の一部が前記第二濾過部へ浸入して、前記第二濾過部の前記第二濾過部排出部から排出される第１モードとされ、前記供給切り替え手段により前記液体が前記第二濾過部に供給されると、前記固形物が前記第二濾過部にて濾過されて、前記液体が前記排出部より排出されるとともに、前記液体供給量調整手段により前記液体の供給流量が調整され、または前記排出量調整手段により前記液体の排出量が調整されて、前記流水部の水位が上昇することにより、前記液体の一部が前記第一濾過部へ浸入して、前記第一濾過部の前記第一濾過部排出部から排出される第２モードとされ、前記第１モードにおいて第二濾過部に浸入した前記液体により、前記第二濾過部にて前記第２モードの際に捕集された前記固形物が前記液体とともに前記第二濾過部排出部から排出され、前記第２モードにおいて前記第一濾過部に浸入した前記液体により、前記第一濾過部にて前記第１モードの際に捕集された前記固形物が前記液体とともに前記第一濾過部排出部から排出される濾過装置。

［２］前記第一濾過部及び前記第二濾過部には、前記液体に含有される前記固形物を捕集するフィルタ部が備えられた前記［１］に記載の濾過装置。

［３］前記フィルタ部は、メッシュ構造、パンチング構造および繊維構造のいずれかにより形成された前記［２］に記載の濾過装置。

［４］前記第一濾過部及び前記第二濾過部には、前記液体の水位上昇を防止するための排出を行うオーバーフロー部が形成された前記［１］〜［３］のいずれかに記載の濾過装置。

［５］前記オーバーフロー部が前記第一濾過部排出部及び前記第二濾過部排出部よりも上方に設けられ、前記第１モードにおいて、前記第一濾過部排出部が閉状態とされ、前記第２モードにおいて、前記第二濾過部排出部が閉状態とされる前記［４］に記載の濾過装置。

［６］前記第一濾過部及び前記第二濾過部における濾過流量を検知する濾過流量検知手段を備え、濾過流量が減少すると前記切り替え手段により前記液体の供給先を切り替える前記［１］〜［５］のいずれかに記載の濾過装置。

［７］前記第一濾過部、前記第二濾過部、及び前記流水部の少なくともいずれかに前記液体の液面を検出する水位計を備え、水位の変化により、前記液体の濾過流量の減少を検知して、前記液体の供給先を切り替える前記［６］に記載の濾過装置。

［８］固形物を含有する流体を濾過する第一フィルタと第二フィルタを直列に配置し、前記第一フィルタと前記第二フィルタの間に前記流体の排出部を設け、前記第一フィルタから前記流体を通過させて前記第一フィルタにより前記固形物を捕集したのちに、前記流体の一部を前記第二フィルタを通過させずに前記排出部から排出しつつ、前記第一フィルタへの前記流体の供給流量または前記排出部からの排出量を調整することにより残余の前記流体を前記第二フィルタを通過させて逆洗に利用する第１モードと、前記第二フィルタから前記流体を通過させて前記第二フィルタにより前記固形物を捕集したのちに、前記流体の一部を前記第一フィルタを通過させずに前記排出部から排出しつつ、前記第二フィルタへの前記流体の供給流量または前記排出部からの排出量を調整することにより残余の前記流体を前記第一フィルタを通過させて逆洗に利用する第２モードと、を切り替え、前記第１モードにおいて、前記第二フィルタを通過する前記流体により、前記第二フィルタに捕集された前記固形物を除去し、前記第２モードにおいて、前記第一フィルタを通過する前記流体により、前記第一フィルタに捕集された前記固形物を除去する濾過方法。

本発明は、回転濾過や圧縮空気による逆洗など特別な装置を用いないで、第一濾過部、第二濾過部、流水部、供給切り替え手段、第一濾過部排出部、第二濾過部排出部等から成る固形物を含有する液体の濾過装置で、流水部の液体の力により、目詰まりした濾過部を洗浄することができる。第一濾過部と第二濾過部を有するため、第一濾過部又は第二濾過部で濾過をしながら、同時にもう一方の濾過部のフィルタ部を洗浄することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

本発明の濾過装置は、図１に示すように、濾過装置５０の本体部１２内に、固形物を含有する液体を濾過する第一濾過部１８と液体を濾過する第二濾過部１９とを有し、第一濾過部１８と第二濾過部１９は、流水部８で繋がれている。第一濾過部１８は、液体を濾過装置５０外に排出する第一濾過部排出部２０とオーバーフロー部１０及び液体に含有される固形物を捕集するフィルタの第一フィルタ部１からなる。また、第二濾過部１９は、液体を濾過装置５０外に排出する第二濾過部排出部２１とオーバーフロー部１１及び液体に含有される固形物を捕集するフィルタの第二フィルタ部２からなる。

図３に示すように、フィルタ部（第一フィルタ部１及び第二フィルタ部２）は、メッシュ構造、パンチング構造、繊維構造等の構造を採用することができる。図３（ａ）に示すようにメッシュ構造とは、網の目又は網目状になった構造であり、図３（ｂ）に示すようにパンチング構造とは、板状のものに穴を縦横とも一定の間隔で穿孔した構造である。また図３（ｃ）に示すように繊維構造とは、細い糸状のものが集まり、絡み合うことでできる構造である。第一フィルタ部１及び第二フィルタ部２の構造は、液体中の固形物がフィルタ部から逆洗されやすいことから、メッシュ構造又はパンチング構造が好ましい。

図１に戻り、第一濾過部１８には、液体の水位上昇により液体がフィルタ部１を通過することなく流水部８へ直接流入することを防止するオーバーフロー部１０が第一濾過部排出部２０より上方に設けられ、第二濾過部１９には、液体の水位上昇により液体がフィルタ部１を通過することなく流水部８へ直接流入することを防止するオーバーフロー部１１が、第二濾過部排出部２１より上方に設けられている。すなわち、オーバーフロー部１０，１１により液体が第一濾過部１８又は第二濾過部１９から溢れる前に排出される。

濾過装置５０は、第一濾過部１８にある第一濾過部濾過流量検知手段２２、第二濾過部１９にある第二濾過部濾過流量検知手段２３、流水部にある流水部流量検知手段２４の信号により、第一濾過部の供給調整弁３、第二濾過部の供給調整弁４、第一濾過部の排出切り替え手段５、第二濾過部の排出切り替え手段６を切り替える制御部９ａを有する。制御部９ａは、間接的に流量の変化を第一濾過部１８，第二濾過部１９及び流水部８の液面の変化で検出して、濾過装置５０の第１モードと第２モードを切り替え、濾過装置５０を制御している。第一濾過部濾過流量検知手段２２，第二濾過部濾過流量検知手段２３及び流水部流量検知手段２４は、液面計で構成されている。フィルタ部１又はフィルタ部２の目詰まりで流水部８の液面が低下すると、流水部流量検知手段２４は、液面が低下したことを検知し、濾過の流量が低下したことを検知する。また、第一濾過部濾過流量検知手段２２及び第二濾過部濾過流量検知手段２３は、フィルタ部１又はフィルタ部２の目詰まりにより、液面が上昇したことを検知し、流水部８への濾過流量が低下したことを検知する。

以上のように、濾過流量は、液面の変化により検知することができる。したがって、液面計を濾過流量検知手段として用いることができる。あるいは、フィルタを通過する流量を直接検知するように構成してもよい。

また、第一濾過部排出部２０には、液体の排出状態を切り替える、第一濾過部１８の排出切り替え手段として第一濾過部の排出切り替え手段５があり、開の状態では、液体を第一濾過部１８から外へ排出し、閉の状態では液体の排出がされない仕組みとなっている。また、第二濾過部排出部１９には、液体の排出状態を切り替える、第二濾過部の排出切り替え手段６があり、開の状態では、液体を第二濾過部１９から外へ排出し、閉の状態では液体の排出がされない仕組みとなっている。

濾過装置５０は、供給切り替え手段として本体部１２への液体の供給流量を制御する液体供給量調整手段１６と、第一濾過部１８への液体の供給を切り替える第一濾過部１８の供給切り替え手段として供給調整弁３と第二濾過部１９への液体の供給を切り替える第二濾過部１９の供給切り替え手段として供給調整弁４を有する。この液体の供給流量の調整は、液体供給量調整手段１６のみで調整するだけでなく、供給調整弁３と供給調整弁４を供給量が調整可能な手段にすることで、液体の供給量を液体供給量調整手段１６とともに調整してもよい。

濾過装置５０は、液体を濾過装置５０外へ排出する排出部１３を流水部８に有し、排水部に排水管が備えられ、排水管の途中に液体を送水する排水ポンプ７と、排水（液体）の量を制御する排出量調整手段１７を備える。排出水１５は回収され、再利用されてもよいし、廃棄してもよい。また、第一濾過部排出切り替え手段５，オーバーフロー部１０，第二濾過部排出切り替え手段６及びオーバーフロー部１１からの流出水１４は、回収又は廃棄のいずれの処理も有り得る。

また、濾過装置５０は、排出量調整手段１７により、排出部１３からの排出量を調整することで、流水部８の水位を上昇させ、第一フィルタ部１又は、第二フィルタ部２に捕集された固形物を効率よく排出することができる。

濾過装置５０は、第一濾過部１８と第二濾過部１９における濾過流量を検知する濾過流量検知手段としての第一濾過部濾過流量検知手段２２，第二濾過部濾過流量検知手段２３を有し、水位が下降することにより濾過流量の減少を検知して、フィルタ部の目詰まりを解消するために、制御部９ａにより、第一濾過部１８の供給調整弁３及び第二濾過部１９の供給調整弁４を切り替え、液体の供給先を切り替える。

濾過装置５０は、流水部８に液体の液面を検出する流水部流量検知手段２４を備えており、第一濾過部濾過流量検知手段２２、第二濾過部濾過流量検知手段２３は、水位の上昇を検知することにより、フィルタの目詰まりを検知し、流水部流量検知手段２４は、水位の下降を検知し、フィルタの目詰まりを検知する。これら第一濾過部濾過流量検知手段２２、第二濾過部濾過流量検知手段２３及び流水部流量検知手段２４の検知により、制御部９ａは、供給調整弁３と供給調整弁４の開閉を切り替えることにより、液体の供給先を切り替える。また、制御部９ａは、液体供給量調整手段１６や排出量調整手段１７を制御し、効率の良い第一濾過部１８と第二濾過部１９との切り替えを行う。なお、第一濾過部濾過流量検知手段２２，第二濾過部濾過流量検知手段２３又は流水部流量検知手段２４のいずれか１つによって濾過装置５０を制御するように構成することも可能である。

なお、第一濾過部濾過流量検知手段２２、第二濾過部濾過流量検知手段２３及び流水部流量検知手段２４の代わりに、濾過装置５０にタイマーを設け、濾過処理開始後、一定時間のサイクルで、第一濾過部の供給調整弁３、第二濾過部の供給調整弁４、第一濾過部の排出切り替え手段５及び第二濾過部の排出切り替え手段６を切り替え、効率よく液体の濾過と目詰まりをしているフィルタ部の洗浄を行うように構成することもできる。

以下、表１を用いて、本発明の固形物を含有する液体の濾過装置５０の稼動工程を説明する。

第１ステップでは、第一フィルタ部１は清浄であり、第二フィルタ部２は逆洗中である。このとき、第一濾過部の供給調整弁３は開き、第二濾過部の供給調整弁４は閉じ、第一濾過部の排出切り替え手段５は閉じ、第二濾過部の排出切り替え手段６は開いている。固形物を含有する液体は、第一濾過部の供給調整弁３を通過し第一フィルタ部１を上から下に通過することにより、固形物は第一フィルタ部１上に残り、濾液は、流水部８に供給される。濾液は、排出部１３より本体部１２の外に排出される。濾液面が第二濾過部の排出切り替え手段６の高さに達すると、濾液は開いている第二濾過部の排出切り替え手段６を通り流れ出る。このとき、第二フィルタ部２は濾液が下から上に流れることにより逆洗された形となる。

次に第２ステップは、第一フィルタ部１が閉塞し、第二フィルタ部２は清浄の場合である。第一フィルタ部１が閉塞すると固形物を含有する液体は、第一濾過部の排出切り替え手段５の更に上部のオーバーフロー部１０より溢れ流れる。液体が流入しなくなった分だけ流水部８の液面が次第に下がる。液面が、設定水位（フィルタ部との相対位置は任意）まで下がったことを流水部流量検出手段２４が検知し、または、一定の設定時刻が経過後、制御部９ａにより、第一濾過部１８の供給調整弁３及び第二濾過部１９の排出切り替え手段６を閉じ、第二濾過部１９の供給調整弁４及び第一濾過部１８の排出切り替え手段５を開く。以上第１ステップと第２ステップの工程は第１モードとされる。

第３ステップは、第一フィルタ部１は逆洗中、第二フィルタ部２は清浄のときである。このとき第一濾過部の供給調整弁３は閉じ、第二濾過部の供給調整弁４は開き、第一濾過部の排出切り替え手段５は開き、第二濾過部の排出切り替え手段６は閉じている。固形物を含有する液体は、第二濾過部の供給調整弁４から供給され、第二フィルタ部２を上から下に通過し、固形物は第二フィルタ部２上に残り、濾液は流水部８に供給される。濾液は、排出部１３より本体部１２の外に排出されるが、処理水量が回復して、流水部８の液面は、通常の液面の高さである排出切り替え手段の高さになる。濾液面が第一濾過部の排出切り替え手段５の高さに達すると、濾液は開いている第一濾過部の排出切り替え手段５を通り流れ出る。このとき、第一フィルタ部１は濾液が下から上に流れることにより逆洗される。第一フィルタ部１の逆洗は、第二フィルタ部２が閉塞するまで継続され、完全に清浄な状態に戻る。

第４ステップは、第一フィルタ部１は清浄、第二フィルタ部２は閉塞の場合である。今度は、第二フィルタ部２が閉塞し、固形物を含有する液体は第二濾過部の排出切り替え手段６の更に上部のオーバーフロー部１１より溢れ流れる。固形物を含有する液体が再び流入しなくなった分だけ流水部８の液面が次第に下がる。液面が、設定水位（フィルタ部との相対位置は任意）まで下がったことを流水部流量検出手段２４が検知し、又は、設定時間経過後、制御部９ａにより、第二濾過部の供給調整弁４を閉じ、第一濾過部の排出切り替え手段５を閉じ、第一濾過部の供給調整弁３を開き、第二濾過部の排出切り替え手段６を開き、第１ステップに戻る。すなわち、第３ステップと第４ステップの工程は第２モードとされる。

以上、濾過装置５０は、第１ステップ、第２ステップの第１モードと、第３ステップ、第４ステップの第２モードとを繰り返し、固形物を含有する液体中の固形物を取り除くとともに、目詰まりを起こしたフィルタ部の洗浄操作を同時に行うことができる。

図２に本発明の方法を変えずに本体部１２の構造を変えた濾過装置１００の図を示した。濾過装置１００は、第一濾過部１８と第二濾過部１９を切り離した形とし、第一濾過部１８は、第一フィルタ部１、第一濾過部排出部２０、第一濾過部濾過流量検知手段２２及びオーバーフロー部１０から成り、第二濾過部１９は、第二フィルタ部２、第二濾過部排出部２１、第二濾過部濾過流量検知手段２３及びオーバーフロー部１１から成る。濾過装置５０は第一濾過部１８と第二濾過部１９とが一体として本体部１２内に形成されているが、濾過装置１００のように第一濾過部１８と第二濾過部１９とを分離して流水部８で接続された構成としてもよい。濾過装置１００の制御部９ｂは、第一濾過部濾過流量検知手段２２と第二濾過部濾過流量検知手段２３により直接流量を検出して、濾過装置１００の第１モードと第２モードを制御している。

濾過装置１００は、濾過装置５０と同様に第１ステップ、第２ステップの第１モードと第３ステップ、第４ステップの第２モードを繰り返し、濾過と同時に、目詰まりをしたフィルタ部の逆洗を行う。

上で説明した、濾過装置５０，濾過装置１００は、固形物を含有する液体に含まれる懸濁物の種類、フィルタ部１，２の種類、フィルタ部１，２の面積、排出水の量などにより、フィルタ部１，２への負荷は異なり、第１モードと第２モードのタイムサイクルも変化するため、第１モードと第２モードが連続して行われ、濾過と同時に逆洗される最適な条件で使用することが好ましい。また、流水部８のタンクの大きさは、排出水の単位時間当たりの排出量によって影響を受けるものであり、水位が低下した際に、排水ポンプがエアーを吸う前にフィルタ部の切り替えが完了するだけの流水部のタンク容量があれば十分である。

本発明の濾過装置５０，１００は、工場での排水処理を行う、例えば５０ｍ^３の大きさの濾過装置として構成することもできるし、懸濁物を含んだ排水から、ＣＯＤやｐＨの測定に必要な試料を処理水として得るための卓上型の小型の濾過装置として構成することもできる。

また、本発明のろ過装置５０，１００は、中水道用の濾過機又は高精度の濾過機のための前段濾過機として利用することが可能である。

本発明の濾過装置５０，１００は、その大きさに関わらず、その逆洗の効率はフィルタを下から上に抜ける処理水の速度に正の相関を持つ。すなわちオーバーフロー量に正の相関を持つ。したがって、供給する固形物を含有する液体の量は排出水の量よりも十分に大きくする必要がある。このため、固形物を含有する液体の供給ラインに液体供給量調整手段１６を、排出ポンプ７のラインには排出量調整手段１７を設け、その開度を変更することにより流量を任意に設定できるようにすると良い。

ただし、固形物を含有する液体の量を非常に大きくすると、フィルタ部の処理負荷を上げて閉塞を早めることになるため、逆洗の途中で固形物を含有する液体の供給量を一時的に増加させる方法を取れば、効果的な逆洗が行われる。また、逆洗の途中で排出水の排出量を一時的に下げれば、固形物を含有する液体を増やしたことと同様にオーバーフロー量を増加させることができ、逆洗の効果があがる。

オーバーフロー部１０，１１をフィルタ部１，２から必要以上に高い位置につけると、逆洗によって一旦フィルタを離れた固形物が比重によっては、再び沈降して、オーバーフローしなくなる恐れがあるので、固形物の比重、比表面積などに応じて、適切な位置にオーバーフロー部１０，１１を設けることが必要である。一般的には、なるべく低い位置にオーバーフロー部１０，１１を設置することが好ましく、濾過装置５０，１００の設置時に、適切なオーバーフロー部１０，１１の高さが不明な場合は、堰などを設けて、オーバーフロー部１０，１１の高さを調節可能な構造とすることで、適切な設置位置を確認できる。

図４に、以上の濾過装置５０，１００において採用されている、本発明の濾過方法の概念図を示す。第一フィルタ２５と第二フィルタ２６が直列に並んでおり、図４（ａ）の第１モードでは、第一フィルタ２５から液体を通過させて第一フィルタ２５により固形物を捕集した後に、液体の一部を第二フィルタ２６を通過させずに排出しつつ、残余の液体を第二フィルタ２６を通過させて逆洗に利用し、回収又は廃棄する。このとき第二フィルタ２６を通過する液体により前記第２モードの際に第二フィルタ２６に捕集された固形物を除去する。図４（ｂ）の第２モードでは、第二フィルタ２６から液体を通過させて、第二フィルタ２６により固形物を捕集した後に、液体の一部を第一フィルタ２５を通過させずに排出しつつ、残余の液体を第一フィルタ２５を通過させて逆洗に利用し、回収又は廃棄する。このとき第一フィルタ２５を通過する液体により前記第１モードの際に第一フィルタ２５に捕集された固形物を除去する。前述の実施形態において液体で説明をしたが、本発明の濾過方法は、気体にも適用できる方法である。

そして、図４（ａ）の第１モードにおいて第二フィルタを通過した液体を再度第一フィルタを通過させて濾過処理し、図４（ｂ）の第２モードにおいて第一フィルタを通過した液体を再度第二フィルタを通過させて濾過処理させるようにすることもできる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

ＮＢＫＰ（針葉樹パルプ）５０％、ＬＢＫＰ（広葉樹パルプ）５０％の割合で混合したパルプを、フリーネス（ろ水度）が約５００ｍｌ（ＣＳＦ）になるように叩解し、常温の清水で濃度が約０．０２％に成るように希釈したパルプ溶液をテスト水とした。

処理タンク（本体部１２）は、高さ１．８ｍ、直径１．４ｍで、有効貯水量は、２．５ｍ^３である。

スクリーン（フィルタ部１，２）は、パルプの濾し取りに使用実績のあるパンチング構造のプレートを用いた。このパンチングプレートは、ステンレス製で、直径３．０ｍｍの穴が縦横とも６．０ｍｍピッチで等間隔に穿孔されており、開口率は、１９．６％であった。パンチングプレートの面積は、スクリーン１（第一フィルタ部）、スクリーン２（第二フィルタ部）ともに約４００ｃｍ^２とした。

処理タンクは、最初に通常液面まで清水で満たしておき、テスト水を約１００ｍ^３／ｈｒで流し、処理水を排水ポンプ７により約８０ｍ^３／ｈｒだけ排出した。したがって、オーバーフロー量は約２０ｍ^３／ｈｒとなる。

テスト水の処理開始直後にはテスト水は全てスクリーン１を通過し、流水部８に流れ込み、排水ポンプ７で排出されなかった余剰分は、スクリーン２を下から上に流れて第二濾過部１９の排出切り替え手段をとおり、外部へ排出された（ステップ１の状態）。今回のテスト水は下水ラインを使って流したため、オーバーフロー分は、テスト水の取り出し口より下流で下水ラインに排出されるようにし、オーバーフロー分がテスト水に加わり、テスト水が、循環、濃縮されないようにした。

処理開始後約１２分頃からスクリーン１の上部の水位が処理タンクの水位よりも高くなり、次第にスクリーン１が閉塞していることが確認された。約２０分後には、第一濾過部の排出切り替え手段５の上部のオーバーフロー部１０よりテスト水が溢れ流れ始め、スクリーン１の閉塞が進行していることが示された。これと同時に、処理タンクの水位は急速に下降を始め、処理開始後約２２分には、予め設定していた水位低下時の水位に達した。

ここで、テスト水の第一濾過部の供給調整弁３と第二濾過部の供給調整弁４ならびに第一濾過部の排出切り替え手段５と第二濾過部の排出切り替え手段６を切り替え、スクリーン２を通してのテスト水供給に切り替えた（ステップ２の状態）。

処理タンクの水位はゆっくりと回復し、暫くして余剰の処理水が、スクリーン１を下から上へと流れ、第一濾過部の排出切り替え手段５を通じて外部へ排出された。このオーバーフロー水と一緒に、今までスクリーン１を閉塞させていたパルプがマット上になって浮遊し、排出されていくことが確認された（ステップ３の状態）。この状態は約３分間継続した。

更に２０分が経過した、処理開始後約４２分頃には、第二濾過部の排出切り替え手段６の上部のオーバーフロー口１１からテスト水が溢れ流れだした（ステップ４の状態）。

再びテスト水の第一濾過部の供給調整弁３と第二濾過部の供給調整弁４ならびに第一濾過部の排出切り替え手段５と第二濾過部の排出切り替え手段６を切り替え、スクリーン１を通してのテスト水供給に切り替えた（ステップ１の状態）。スクリーン１は清浄な状態に復帰しており、この後、同じ時間サイクルで濾過装置を継続使用することができた。

比較試験として、テスト水のパルプ濃度を、０．２％にしたところ、処理開始から約２分でスクリーン１が閉塞したため、テスト水の第一濾過部の供給調整弁３と第二濾過部の供給調整弁４ならびに第一濾過部の排出切り替え手段５と第二濾過部の排出切り替え手段６を切り替え、スクリーン２を通して処理を始めたが、更に約２分で、スクリーン２も閉塞したため、テスト水の第一濾過部の供給調整弁３と第二濾過部の供給調整弁４ならびに第一濾過部の排出切り替え手段５と第二濾過部の排出切り替え手段６を切り替え、スクリーン１で処理を試みたが、スクリーン１はまだ閉塞状態から復帰しておらず、直ちにオーバーフロー部１０から溢れ流れる状態を開始した。処理水タンクの水位は復帰せず、濾過サイクルを継続できなかった。

パンチングプレートが、ステンレス製で、直径３．０ｍｍの穴が縦横とも６．０ｍｍピッチで等間隔に穿孔されており、開口率は、１９．６％であり、パンチングプレートの面積は、スクリーン１、スクリーン２ともに約４００ｃｍ^２とし、テスト水を約１００ｍ^３／ｈｒで流し、処理水を排水ポンプにより約８０ｍ^３／ｈｒだけ排出し、オーバーフロー量は約２０ｍ^３／ｈｒとなる条件下では、固形物を含有する液体としてパルプテスト水を使用し、本発明の濾過装置５０を使用する場合、パルプテスト水中のパルプ濃度が０．２％では、フィルタ部の洗浄が間に合わず、濾過の第１モードと第２モードを繰り返すことができない。そのため、パルプテスト水中のパルプ濃度は、０．０２％以下が好ましい。

実施例の濾過装置では、逆洗時にテスト水供給ラインに設置した液体供給量調整手段１６の開度を開け、供給量を１２０ｍ^３／ｈｒまで増加し、オーバーフロー量を４０ｍ^３／ｈｒに増加させることでスクリーンを閉塞させているパルプがマット状になって浮遊して排出される時間が３分から１分程度に短縮されることが分かった。

排水ポンプ７のラインに排出量調整手段１７を設け、開度を絞ることで、排出される処理水を減少させ、テスト水の供給量を増加させた場合と同様、オーバーフロー量を増やすことで、スクリーン上のパルプがマット状になり効率よく除去できることを確認した。

本発明の固形物を含有する液体の濾過装置又は濾過装置は、パルプ工場での使用のみならず、濾過部のスクリーンの大きさや形を変えること等により、他分野の固形物を含有する液体を含む液体処理に利用が可能である。また、本発明の濾過装置又は濾過装置は、工場での排水処理を行う、例えば５０ｍ^３の大きさの濾過装置５０又は濾過装置１００として使用しても構わず、逆に、固形物を含有した液体から、ＣＯＤやｐＨ等の測定に必要な試料を得るための卓上型の小型の濾過装置５０，１００として使用しても構わない。

本発明に係る固形物を含有する液体の濾過装置を表す模式図である。本発明に係る固形物を含有する液体の他の実施の形態の濾過装置を表す模式図である。フィルタ部の模式図であり、（ａ）は、メッシュ構造を、（ｂ）は、パンチング構造を、（ｃ）は繊維構造を表している。本発明の濾過方法の概念図であり、図４（ａ）は第１モードであり、図４（ｂ）は第２モードである。

符号の説明

１：第一フィルタ部、２：第二フィルタ部、３：供給調整弁、４：供給調整弁、５：第一濾過部の排出切り替え手段、６：第二濾過部の排出切り替え手段、７：排水ポンプ、８：流水部、９ａ：制御部、９ｂ：制御部、１０：オーバーフロー部、１１：オーバーフロー部、１２：本体部、１３：排出部、１５：排出水、１６：液体供給量調整手段、１７：排出量調整手段、１８：第一濾過部、１９：第二濾過部、２０：第一濾過部排出部、２１：第二濾過部排出部、２２：第一濾過部濾過流量検知手段、２３：第二濾過部濾過流量検知手段、２４：流水部流量検知手段、２５：第１フィルタ、２６：第２フィルタ、５０：濾過装置、１００：濾過装置。

Claims

固形物を含有する液体を濾過する第一濾過部と、
前記液体を濾過する第二濾過部と、
前記第一濾過部と第二濾過部とを繋ぐとともに、前記液体を外部に排出する排出部を有する流水部と、
前記液体を前記第一濾過部と前記第二濾過部の一方へ切り替えて供給する供給切り替え手段と、
前記第一濾過部に設けられ、前記第一濾過部内の前記液体を外部へ排出する第一濾過部排出部と、
前記第二濾過部に設けられ、前記第二濾過部内の前記液体を外部へ排出する第二濾過部排出部とを備え、
さらに、前記排出部に設けられた前記液体の排出量を調整する排出量調整手段、または、前記液体の供給流量を制御する液体供給量調整手段を備え、
前記供給切り替え手段により前記液体が前記第一濾過部に供給されると、前記固形物が前記第一濾過部にて濾過されて、前記液体が前記排出部より排出されるとともに、前記液体供給量調整手段により前記液体の供給流量が調整され、または前記排出量調整手段により前記液体の排出量が調整されて、前記流水部の水位が上昇することにより、前記液体の一部が前記第二濾過部へ浸入して、前記第二濾過部の前記第二濾過部排出部から排出される第１モードとされ、
前記供給切り替え手段により前記液体が前記第二濾過部に供給されると、前記固形物が前記第二濾過部にて濾過されて、前記液体が前記排出部より排出されるとともに、前記液体供給量調整手段により前記液体の供給流量が調整され、または前記排出量調整手段により前記液体の排出量が調整されて、前記流水部の水位が上昇することにより、前記液体の一部が前記第一濾過部へ浸入して、前記第一濾過部の前記第一濾過部排出部から排出される第２モードとされ、
前記第１モードにおいて第二濾過部に浸入した前記液体により、前記第二濾過部にて前記第２モードの際に捕集された前記固形物が前記液体とともに前記第二濾過部排出部から排出され、前記第２モードにおいて前記第一濾過部に浸入した前記液体により、前記第一濾過部にて前記第１モードの際に捕集された前記固形物が前記液体とともに前記第一濾過部排出部から排出される濾過装置。
前記第一濾過部及び前記第二濾過部には、前記液体に含有される前記固形物を捕集するフィルタ部が備えられた請求項１に記載の濾過装置。
前記フィルタ部は、メッシュ構造、パンチング構造および繊維構造のいずれかにより形成された請求項２に記載の濾過装置。
前記第一濾過部及び前記第二濾過部には、前記液体の水位上昇を防止するための排出を行うオーバーフロー部が形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾過装置。
前記オーバーフロー部が前記第一濾過部排出部及び前記第二濾過部排出部よりも上方に設けられ、前記第１モードにおいて、前記第一濾過部排出部が閉状態とされ、前記第２モードにおいて、前記第二濾過部排出部が閉状態とされる請求項４に記載の濾過装置。
前記第一濾過部及び前記第二濾過部における濾過流量を検知する濾過流量検知手段を備え、濾過流量が減少すると前記切り替え手段により前記液体の供給先を切り替える請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾過装置。
前記第一濾過部、前記第二濾過部、及び前記流水部の少なくともいずれかに前記液体の液面を検出する水位計を備え、水位の変化により、前記液体の濾過流量の減少を検知して、前記液体の供給先を切り替える請求項６に記載の濾過装置。
固形物を含有する流体を濾過する第一フィルタと第二フィルタを直列に配置し、
前記第一フィルタと前記第二フィルタの間に前記流体の排出部を設け、
前記第一フィルタから前記流体を通過させて前記第一フィルタにより前記固形物を捕集したのちに、前記流体の一部を前記第二フィルタを通過させずに前記排出部から排出しつつ、前記第一フィルタへの前記流体の供給流量または前記排出部からの排出量を調整することにより残余の前記流体を前記第二フィルタを通過させて逆洗に利用する第１モードと、前記第二フィルタから前記流体を通過させて前記第二フィルタにより前記固形物を捕集したのちに、前記流体の一部を前記第一フィルタを通過させずに前記排出部から排出しつつ、前記第二フィルタへの前記流体の供給流量または前記排出部からの排出量を調整することにより残余の前記流体を前記第一フィルタを通過させて逆洗に利用する第２モードと、を切り替え、
前記第１モードにおいて、前記第二フィルタを通過する前記流体により、前記第二フィルタに捕集された前記固形物を除去し、
前記第２モードにおいて、前記第一フィルタを通過する前記流体により、前記第一フィルタに捕集された前記固形物を除去する濾過方法。