JP6694662B1 - 濾過装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1の態様]
被処理物の供給口と処理物の排出口を有する濾過容器と、
前記濾過容器の内部に設けられ、外面が濾過面であり内部が処理物の通路である筒状の濾過フィルタと、を有する濾過装置であって、
前記濾過フィルタは、平坦な濾材を蛇腹状に折り曲げて複数の襞を形成しつつ、筒状に形成したプリーツフィルタであって、
前記プリーツフィルタの軸方向両側のうちの少なくとも片側において、
前記襞の外側の空間であって、隣接する前記襞の間の空間が封鎖されていないことを特徴とする濾過装置。
第1の態様は、プリーツフィルタの軸方向両側のうちの少なくとも片側の構成に特徴がある。すなわち、両側の構成に特徴を持たせてもよいし、いずれか片側の構成に特徴を持たせてもよい。その特徴とは、プリーツフィルタの襞の外側の空間(プリーツフィルタの襞の外面と濾過容器の内壁面との間の空間)であって、隣接する襞と襞の間の空間が封鎖されていないことを特徴とする。
前記プリーツフィルタの軸方向両側のうちの少なくとも片側において、
前記襞の内側の空間が封鎖されており、前記襞の外側の空間であって、隣接する前記襞の間の空間が封鎖されていない、前記第1の態様の濾過装置。
襞の外側の空間であって、隣接する襞と襞の間の空間が封鎖されていないことの作用効果は、前記第1の態様と同様である。そのため以下では、襞の内側の空間が封鎖されていることの作用効果について述べることにする。
前記襞の内側の空間は、その空間に埋め込まれた樹脂によって封鎖されている前記第2の態様の濾過装置。
襞の内側の空間に樹脂を埋め込みことで、当該空間を封鎖することが好ましい。プリーツフィルタの軸方向の一端または両端に一枚の板材などを取り付けて、襞内の空間を封鎖しても良いが、プリーツフィルタの端縁と板材の接合部分に隙間が生じて、その隙間から処理物が漏れ出るおそれがある。襞の内側の空間に樹脂を埋め込むことにより、このような隙間が生じにくくなり、処理物の漏れを防止しやすい。なお、前記樹脂としては、エポキシ樹脂やシリコンシーラントなどを用いることができる。例えば、襞の内側の空間にこれらの樹脂を埋め込んだ後、硬化させることが好ましい。
前記濾過装置は、複数の凸部を備えたスクレーパを有し、
前記襞の外側の空間であって、隣接する前記襞の間に、前記スクレーパの前記凸部を挿入した状態で、前記スクレーパを前記濾過フィルタの軸方向に移動させることにより、前記濾過フィルタの外面に付着した付着物を前記スクレーパが掻き取る構成である前記第1〜第3のいずれか1つの態様の濾過装置。
濾過フィルタの軸方向両側のうちの少なくとも片側であって、襞の外側の空間、かつ隣接する襞と襞の間の空間を開放状態(封鎖されていない状態)にしているため、濾過膜の外面に付着した付着物をスクレーパで掻き取る際に、その開放状態になった部分に付着した付着物を掻き取りやすいという利点がある。例えば、濾過膜と蓋体の接続部分(特に隅の部分)にある付着物は取りにくい傾向があるが、蓋体を無くすことで、このような付着物の取りにくい部分が無くなるからである。したがって、濾過フィルタの軸方向両側のうちの少なくとも片側であって、襞の外側の空間、かつ隣接する襞と襞の間の空間を開放状態にする構成は、特に、濾過膜の外側の付着物をスクレーパで掻き取る際に利点が多い。
前記スクレーパは、その中央部に、厚み方向に貫通する貫通孔を設けた板材であり、
前記スクレーパの前記貫通孔の周縁部には、前記貫通孔の中心側へ向かって突出する複数の前記凸部が全周にわたって形成されている前記第4の態様の濾過装置。
複数の凸部が全周にわたって形成されたスクレーパを用いることで、濾過フィルタの襞の外面に形成されたケーキを効率良く掻き取ることができる。すなわち、濾過フィルタの全周に亘って形成されたケーキを前記スクレーパで万遍なく掻き取ることにより、掻き取り時間が短くなるため、濾過への悪影響を最小限に留めることができる。
前記濾過フィルタの前記襞の内部には、
複数の貫通孔が設けられた平坦な板材を蛇腹状に折り曲げたスペーサーが設けられており、
前記スペーサーは、前記襞の基端側から先端側へ向かって、ジグザグに折り曲がりながら延在している前記第1〜第5のいずれかの態様の濾過装置。
濾過フィルタの襞の内部に蛇腹状のスペーサーを設けることで、濾過フィルタの襞に弾性力が付与される。
前記濾過フィルタの前記襞の内部には、
複数の貫通孔が設けられた平坦な板材を蛇腹状に折り曲げたスペーサーが設けられており、
前記スペーサーは、前記襞の基端側から先端側へ向かって、ジグザグに折り曲がりながら延在しており、
前記襞の内側の空間のうち、封鎖された部分に前記スペーサーが存在せず、封鎖されていない部分に前記スペーサーが存在する第2または第3の態様の濾過装置。
スペーサーを設ける利点は、前記第6の態様の説明の欄に記載したとおりである。
このスペーサーは、襞の内側の空間のうち、封鎖された部分に設けないことが好ましい。例えば、襞の内部に埋込物を埋め込むことによって、襞の内部空間を封鎖状態にする場合、その襞の内部にスペーサーがあると、スペーサーの弾性作用によって、襞の内部空間の大きさが変動することになる。そうすると、時間の経過に伴って、襞の内部に埋め込んだ埋込物が襞の内部空間を封鎖できなくなる事態の発生が懸念される。具体的には、襞の内壁と埋込物の外面の間に隙間が生じたり、埋込物に透過孔が生じたりする可能性があり、それらの隙間や透過孔を通過して、処理物が外部に流出するおそれがある。このような不具合の発生の可能性は、埋込物が硬化しているときにより顕著となる。そこで、襞の内部を封鎖する場合は、その内部にスペーサーを設けないようにすることが好ましい。
なお、襞の内部空間のうち、封鎖された部分以外には、スペーサーを設けることが好ましい。スペーサーの存在によって、前記第6の態様で述べた効果が奏されるからである。
本発明に係る濾過装置10によって濾過される被処理物Aとしては、例えば、トンネル構内排水、吹付け用生コンプラント排水、ダイスライム回収排水、バッチャープラント排水、河川工事ドライピット排水、深礎工事排水、グラウト工事排水、シールド工事排水、シールド余剰泥水、浚渫埋立排水、ケイソン工事排水、場所打杭排水、床面洗浄排水、ウェルポイント工事排水、基礎工事ヤード排水、タイヤ洗浄排水、コアボーリング排水、ダイヤモンドカッター排水、土壌汚染掘削ヤード排水、VOC分解洗浄排水、焼却炉解体洗浄排水、放射能除染工事排水、ワイヤーソー切断工事排水、ウォータージェット切断工事排水、製紙工場プロセス排水、パルプ工場プロセス排水、食品工場洗浄排水、生コン工場洗浄排水、コンクリート二次製品工場排水、砕石工場ヤード排水、ガス洗浄スクラバ排水、ゴミ焼却炉急冷塔排水、転炉ガス洗浄排水、アーク炉ガス洗浄排水、銀回収工程排水、洗砂装置排水、水洗中和排水、バレル研磨排水、電界研磨排水、ガラス研磨排水、ウェットブラスト排水、吹付塗装ブース排水、カチオン塗装排水、ステンレス酸洗排水、原料ヤード排水、原料コンベア洗浄排水、堆積ダスト湿式回収排水、工場ヤード排水、連鋳排水、圧延冷却排水、除湿ドレン排水、浸漬切断ヤード排水、鉱さいヤード排水、船舶底部ビルジ排水、造船ドッグ排水、除貝排水、冷却塔ブロー排水、染色工場排水、ミルクプラント洗浄排水、トンネル壁面洗浄排水、建物外壁洗浄排水、洗車排水、ゴルフ場排水、産業処分場浸出水、等の排水を挙げることができる。そのほかの被処理物Aとして、オイルやジャムを例示することもできる。
また、ゴムやスポンジ等の弾性や圧縮性を有する粉体や流体を被処理物Aとしても良い。
本発明の第1実施形態に係る濾過装置10は、密閉された濾過容器11内で、被処理液A(例えばスラリー)を濾過フィルタ12で濾過し、処理液B(例えば濾液)や、ケーキKを含む濃縮液Cを排出する全量濾過(デッドエンド濾過)型の装置である。この濾過装置10では、スクレーパ5によって濾過フィルタ12からケーキKを剥離し、落下させて、剥離したケーキKを濃縮液排出口19pから排出するフローになっている。このフローについては後で詳述することにして、まずは濾過装置10の構成について説明する。
濾過装置10は濾過容器11を有している。この濾過容器11の下部にはケーキ排出シュート11Sが設けられ、ケーキ排出シュート11Sから上方に筒状の濾過フィルタ収納部11Uが連続する形状になっている。この濾過容器11の形状は、前記の形状に限られるものではなく、ケーキ排出シュート11Sがない形状など、任意の形状に変更しても良い。
濾過容器11内には、壁面に濾液Bの透過孔が形成され、内部に濾液Bが通る濾液通路12rが形成された筒状体12sが設けられる。筒状体12sの形状や姿勢は特に限定されないが、図示した一例では円筒形状であって、その中心軸が濾過容器11の上下方向に沿う姿勢で、濾過容器11内に配されている。そのほか、筒状体12sの形状を角筒形などの任意の公知形状に変更しても良いし、筒状体12sの姿勢を筒状体12sの中心軸が斜めに傾斜するように濾過容器11内に設置しても良い。なお、図示した筒状体12sは、パンチングメタルなどの透過孔を有する平板を円筒状に成形したものである。
筒状体12sの壁面の外側には、濾過膜12mが形成されている。この濾過膜12mとしては、表面積(濾過面積)が広いことから、平坦な濾材をジグザグに折り曲げつつ、筒状体12sの外周面に巻き付けて、筒状(図2の態様では、円筒状にしているが、これに限定されず、角柱状や楕円状等にしてもよい)に形成したプリーツフィルタを好適に用いることができる。前記のようにジグザグに折り曲げることで、筒状体12sの周囲に(図示形態では筒状体12sの全周に)、複数の襞2が形成される。平坦な濾材を折り曲げる際は、折り目がつくように折り曲げてもよいし、折り目がつかないように曲線(緩やかな曲線、急な曲線など)を描くように折り曲げても良い。また、襞2の上端および下端は、水平方向に配置した不織布12mT、12mDによって覆われている。
γVS=γLS+γLV cosθ ・・・式1
なお、撥水性の素材(接触角θが90度以上の素材)に対して、プラズマを照射する方法、紫外線(UV)を照射する方法、薬品処理する方法などにより、素材の表面を親水性にすることも可能である。しかし、このような素材は大気中に置くと再び疎水性に戻ってしまい、親水性を維持できる期間が短い。したがって、もとから親水性の素材(接触角θが90度未満の素材)を用いることが好ましい。特に、超親水性の素材(接触角θが5度未満の素材)を用いることが好ましい。
前記濾過膜12mの具体的な素材としては、例えば、東レ株式会社のポリエステル長繊維不織布「アクスター」(登録商標)のG2260-1S BK0を用いることができる。
したがって、繊維径が0.5〜20μmの濾材を用いて、ある程度の目の粗さを持つ濾過膜12mを形成することが好ましい。このようなある程度の目の粗さを持つ濾過膜12mによって、濾過時には、濾過膜12mの目に懸濁粒子が食い込んでコーティング層が形成されるため、そのコーティング層を新たな濾過フィルタ12として利用することができる。
濾過膜12mの長手方向の長さは、例えば300mm〜2000mmにすることができる。
被処理液Aに含まれる懸濁粒子(濾過対象物)の粒径が濾材の目の大きさよりも小さい場合は、濾過精度が悪くなる。また、ゲル状、コロイド状などになっている付着性が強いスラリー(例えば、ベントナイトスラリー、凝結剤を使用したときのスラリー、藻や海苔のスラリー)の場合は、濾材が目詰まりしやすい。したがって、このような場合は、不具合を防ぐため、珪藻土、ゼオライトなどからなるプレコーティング層を形成することが好ましい。
プレコーティング層の形成に代えて、懸濁粒子を凝集させる凝集剤(凝集沈降剤)を使用することもできる。凝集剤によって懸濁粒子が凝集するため、濾材12mの目が懸濁粒子より大きかったとしても、懸濁粒子と濾液Bを分離することができる。この凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、高塩基性塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、硫酸アルミニウムなどを用いることができる。なお、凝集剤を使用するとランニングコストがかかるため、費用削減を重視する場合は使用を避けた方が良い。
襞2の内部に、複数の穴が開けられた平坦な板材(ハニカムメッシュや金網等)を蛇腹状(この蛇腹状には、波状のものも含まれる)に折り曲げたスペーサー3を設けることが好ましい。スペーサー3は、襞2の基端側(筒状体12s側)から先端側(濾過容器11側)へ向かって、ジグザグに折り曲がりながら延在している。図示形態では、各襞2にスペーサー3が一枚ずつ設けられ、そのスペーサー3の一端側端部は筒状体12sの外面と0.1mm〜0.5mm程度離れ(筒状体12sと接触していてもよい)、他端側端部は襞2の先端側端部に位置している。スペーサー3の厚み方向両端部に形成された屈曲部3C、3Cは、濾過膜12mの裏面12bと接触している。図示形態のスペーサー3は、平面視で濾過膜12mと点状に接触しており、この接触部分が屈曲部3C、3Cになっている。スペーサー3は襞2の内部空間2Sを保持する機能を有し、被処理液Aが濾過膜12mの表面12fから裏面12bへ向かって流れる圧力や、濾過膜12mの表面12fにケーキKが積層して襞2を押し潰そうとする圧力に抗って、内部空間2Sが完全に潰れてしまうことを防いでいる。襞2の内部空間2Sがなくなることを「閉塞」といい、この閉塞を防ぐことにより、濾液Bが内部空間2Sを先端側から基端側へ向かって移動しやすくなる。図4Aは被処理液Aを濾過する前の状態を示し、図4Bは被処理液Aを濾過している最中の状態を示す。これらの図面に示すように、襞2が被処理液Aによって外側から押されると、押される前と比べて、スペーサー3の厚みが薄くなり(厚み方向の長さが短くなり)、平面視におけるスペーサー3の形状が平坦に近いものになる。このような場合であっても、ケーキKの堆積量が多くなければ(例えば、ケーキKが1〜2mm程度堆積した状態では)、スペーサー3は完全に平坦にならず、内部空間2Sが完全に潰れて閉塞してしまうことはほとんどない。
以上のように、スペーサー3を蛇腹形状にすることにより、襞2に対して、厚み方向に伸縮する弾性力を付与することができる。濾過膜12mの表面12fに形成されたケーキKを掻き取る際に、襞2が厚み方向に収縮していることにより、スクレーパ5と襞2が直接接触して、襞2の濾過膜12mを傷つけることを防ぐことができる。その結果、濾過フィルタ12が長寿命化し、ランニングコストの低減を図ることができる。
第1実施形態では、図1などに示すように、プリーツフィルタ12の軸方向両側(一端側と他端側の両方)の構成に特徴を有している。具体的には、図10や図11Aに示すように、プリーツフィルタ12の襞2の外側の空間17であって、隣接する襞2と襞2の間の空間2n(「外側襞間空間」や「隣接襞間空間」ともいう。本明細書において、他の段落においても同じ。)が封鎖されていないという特徴がある。すなわち、外側襞間空間2nが開放空間(「非封鎖空間」ともいう)になっている。図10では外側襞間空間2nの1つに網掛けを付した。この図10では、図面の視認性を良くするために、1個の外側襞間空間2nにのみ網掛けを付しているが、図10に示すようにプリーツフィルタ12の全周にわたって多数の襞2が形成されており、プリーツフィルタ12の外側であって、隣接する襞2と襞2の間の空間は、すべて外側襞間空間2nとなる。この外側襞間空間2nは、隣接する襞2と襞2の外表面12fによって囲まれた部分(外表面12fによって区画された部分)をいい、この外側襞間空間2nの基端は襞2の基端部2bと接しており、外側襞間空間2nの先端は隣接する襞2、2の先端部2p、2pの間を繋げた仮想線ALによって区画される。
図1や図11に示すように、プリーツフィルタ12の軸方向両側において、襞2の内側の空間を封鎖することが好ましい。襞2の内側の空間とは、図4に示すような襞2の内部空間2Sを含む概念である。図11Aおよび図11Bでは、襞2の相対する濾過膜12ma、12mbに挟まれた空間(襞2の内部空間2S)が封鎖されており(閉じられており)、いわゆる閉鎖空間16Cになっている。閉鎖空間16Cにする方法は特に限定されないが、例えば、対面する濾過膜12ma、12mbの内壁面同士を超音波もしくはヒーターで加熱して溶着する方法を挙げることができる。そのほか、前記内壁面同士を接着剤で接着したり、濾過膜12ma、12mbの間に樹脂を埋め込んだりしてもよい。
図1では、一端側端部(上側端部)の軸方向の長さ12Uを10mm〜20mmにすることが好ましく、13mm〜17mmにすることがより好ましく、15mmにすることがさらに好ましい。前記軸方向の長さ12Uが10mmよりも短いと、一端側端部で必要とする接着強度が保持できないおそれがある。他方、前記軸方向の長さ12Uが20mmよりも長いと、濾過フィルタ12のうちの実質的に濾過する部分(濾過フィルタ12の中間部12m)の長さが短くなるため、濾過効率が低下してしまうおそれがある。
他方、他端側端部(下側端部)の軸方向の長さ12Dを15mm〜25mmにすることが好ましく、18mm〜22mmにすることがより好ましく、20mmにすることがさらに好ましい。前記軸方向の長さ12Dが15mmよりも短いと、他端側端部で必要とする溶着強度が保持できないおそれがある。他方、前記軸方向の長さ12Dが25mmよりも長いと、濾過フィルタ12のうちの実質的に濾過する部分(濾過フィルタ12の中間部12m)の長さが短くなるため、濾過効率が低下するおそれがある。
なお、図1の実施例では、一端側端部と他端側端部に閉鎖空間16Cを形成するために、エポキシ樹脂を用いている。
濾過容器11には、被処理液Aの供給管13が取り付けられている。被処理物Aを貯留する図示しない貯留槽と前記濾過容器11の間は、この供給管13によって繋がれており、被処理液Aは図示しない圧送ポンプによって貯留槽から濾過容器11へ送られる。なお、被処理液Aの供給管13と濾過容器11の接触部分を、被処理液Aの供給口13pという。
仮に排出シュート11Sを設けなかった場合は、前記点線の供給口13pを設けた部分が、濾過容器11の下部11Dに相当する。このような場合、濾過容器11の下部11DにケーキKが堆積しており、点線の供給口13pを表した部分から被処理液Aを供給すると、堆積したケーキKを舞い上げてしまうおそれがあるため、この部分には供給口13pを設けないようにすることが好ましい。
濃縮液排出シュート11Sの下端部には、濃縮液排出管19が設けられている。濾過容器11の外方に突出した濃縮液排出管19の端部を、濃縮液Kの排出口19pという。この濃縮液排出管19の内部には、図示しない濃縮液排出弁(例えば、バタフライバルブ)が設けられており、この濃縮液排出弁の開閉により濃縮液排出状態と、密閉状態とが切り替え可能となっている。
濾過装置10を用いて濾過を行うにつれて、濾過フィルタ12の外面12fにケーキKが堆積する。ケーキKが堆積すると濾過能力が低下するため、このケーキKを定期的に剥離・除去する必要がある。この剥離・除去を行う器具として、本発明ではスクレーパ5を設けている。このスクレーパ7は、濾過装置10の一部品として製造しても良いし、濾過装置10とは別製品として製造し、濾過装置10に後付けしても良い。スクレーパ7の素材としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス、アルミニウム、硬質のポリテトラフルオロエチレンなど(単体でも用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い)を用いることができる。特に、ケーキKを掻き取るために十分な強度や耐摩耗性が要求されることから、ステンレスやアルミニウムを用いることが好ましい。
は、特に限定されないが、1mm〜3mmにすることが好ましく、1.5mm〜2.5mmにすることがより好ましい。前述の距離9Wとは、図6に示すように、スクレーパ5の側壁5pが曲線形である場合、スクレーパガイド9の側壁9pとスクレーパ5の側壁5pの間のうち、最も短い部分の距離を指す。また、スクレーパガイド9の上壁9qとスクレーパ5の上壁5qの間の距離9Hは、0.2mm〜0.5mmにすることが好ましく、0.4mm〜0.5mmにすることがより好ましい。以上のように所定の空間9Sを設けることで、スクレーパ5がスクレーパガイド9の内部を僅かに動くことができる(スクレーパ5がスクレーパガイド9の内部をガタガタと動くことができる)。このとき、スクレーパ5は、スクレーパ5の胴部5bの下面と、スクレーパガイド9の下壁の摩擦力によって支持されている。前述のように、濾過フィルタ12の複数の襞2を周方向に均等なピッチで、かつ均等な大きさで設けることは、現実的には非常に困難であることが多い。また、スクレーパ5を製缶で作る場合は、スクレーパ5の精度が必ずしも高くない。そのため、スクレーパ5の凸部5tが濾過フィルタ12の襞2、2間の間隙2nに入らずに、襞2に当たってしまう可能性がある。スクレーパ5がスクレーパガイド9に完全に固定されている(スクレーパ5が微動だにしないように固定されている)場合、スクレーパ5を濾過容器11の内部に備え付ける際に、凸部5tと間隙2nの位置合わせの労力が甚大であるが、このような空間9Sを設けることにより、スクレーパ5がフレキシブルに動くため、位置合わせの労力を低減させることができる。また、濾過によって襞2の表面12fにケーキKが形成されるが、このケーキKの堆積状況によっては、スクレーパ5が濾過フィルタ12の軸方向に沿って移動するときに、このケーキKが邪魔をして移動しづらくなる可能性がある。このとき、スクレーパ5の位置がフレキシブルに多少動くことができるため、完全に固定した場合と比べて、スクレーパ5を移動させやすいという利点がある。さらに、複数の往復移動装置6の複数の移動体7の位置が上下方向に異なる場合や、複数の往復移動装置6が同心円上状に配置されていない場合であっても、前記空間9Sを設けることにより、スクレーパ5の位置がフレキシブルに動くため、スクレーパ5が水平に近い状態になりやすいという利点がある。
固定治具8は、往復運動装置6の移動体7と連結されている。往復運動装置6の移動体7は、濾過フィルタ12の軸方向に往復運動する。往復運動装置6は、特に限定されないが、例えばシリンダやボールねじを用いることができる。特に、濾過容器11を小型化することができるため、ロッドシリンダーよりもロッドレスシリンダーが好ましい。また、ロッドレスシリンダーとしては、移動体7を気体の圧力で動かすエアー式ロッドレスシリンダーがある。しかし、エアー式ロッドレスシリンダーの移動体7は、ケーキKがあまり堆積していない部分を素早く通過する一方、ケーキKがたくさん堆積している部分をなかなか通過しないという性質がある。そのため、ケーキKが濾過フィルタ12の周方向にムラを生じさせながら堆積しているとともに、周方向に複数のエアー式ロッドレスシリンダーを設けた場合は、複数の移動体7の移動速度がバラバラとなるため、移動体7と連結しているスクレーパ5に傾きが生じ、濾過フィルタ12の襞2に突っかかって動かなくなってしまうおそれがある。そのため、このような移動体7の移動速度にバラツキが生じにくい油圧式ロッドレスシリンダーを用いることが好ましい。図1や図7には、往復運動装置6として、油圧式ロッドレスシリンダーを用いた例を示している。この油圧式ロッドレスシリンダーは、上端部と下端部にそれぞれ供給口(図示しない)が設けられており、この供給口に機械油が供給され、この機械油の油圧によって移動体7が押されることによって、軸部4に沿って移動体7が高さ方向に往復移動する形態になっている。なお、油圧式ロッドレスシリンダー6は、図示しない固定具によって、濾過容器11の内壁に固定することができる。
濾過フィルタ12のケーキ付着面12fにおけるケーキ厚を計測する手段を設けることが好ましい(図示略)。ケーキ厚を計測する手段としては、実際のケーキ厚を計測する装置のほか、被処理液Aに含まれる粒子濃度、被処理液Aの供給速度、濾過時間を計測し、これらの各値からケーキ厚を推定する装置を用いても良い。
次に、濾過装置10による濾過工程の一例について説明する。
まず、被処理液の供給管13を介して、被処理液Aを濾過容器11内に加圧供給する。被処理液Aを供給する速度は遅い方が好ましく、例えば10LMH〜100LMH程度にすることができる。被処理液Aの供給速度を遅くすることによって、被処理液Aの濾過速度が遅くなるため、濾過フィルタ12の表面に多少ケーキKが存在していたとしても、濾過を行うことができる。したがって、濾過フィルタ12の表面12fに形成されたケーキKを掻き取った後、濾過フィルタ12の表面12fにケーキKが多少残っていたとしても、引き続き濾過することができる。その結果、濾過フィルタ12の表面12fにスクレーパ5の凸部5tを接触しなくても良くなるため、濾過フィルタ12を長寿命化することができる。本発明者が試算したところでは、濾過フィルタ12の表面12fにスクレーパ5の凸部5tを接触させて掻き取る場合、濾過フィルタ12を半年程度で交換しなければならないが、本発明のように濾過フィルタ12の表面12fとスクレーパ5の凸部5tが直接接触しない場合は、濾過フィルタ12の交換頻度が2年〜4年に1回とすることができる。
図1では、濾過フィルタ12を縦に配置した縦型濾過装置10について説明した。本発明はこのような形態に限られるものでなく、濾過フィルタ12を横に配置した横型濾過装置10にしてもよい。
図1では、濾過フィルタ12を一つ備えた濾過装置10について説明してきたが、これに限られるものではなく、複数の濾過フィルタ12を備えた濾過装置10にしてもよい。
本発明に係る濾過装置10によれば、以下に掲げる効果の少なくとも一つを得ることができる。
(1)高精度のプリーツフィルタ(例えば、親水性ポリテトラフルオロエチレンやポリエステルスパンボンド)を用いることにより、濾過装置10は濃縮効率を高めることができる。例えば、親水性ポリテトラフルオロエチレンのプリーツフィルタを搭載した濾過装置10に約2〜3VOL%の被処理液Aを供給した場合、約60〜70VOL%の濃縮液Dを得ることができる。以上のように、含水率の低い濃縮液Dを得ることにより、後段の脱水工程や乾燥工程の負荷を減らすことができる。また、前記プリーツフィルタと空気圧を用いて脱水することも可能であり、その場合は45VOL%程度のより低い含水率の濃縮液Dを得ることができる。
(2)プリーツフィルタを用いているため、プリーツのない平坦なフィルタを用いた場合よりも、大量の被処理液Aを濾過処理することができる。
(3)従来の濾過装置は、ケーキKを除去する際に、例えば、濾過作業を中止し、濾過容器11と濾過フィルタ12の間の間隙50の被処理液Aを濾過容器11外に排出し、ケーキKを乾燥させた後、洗浄水や洗浄空気を噴射してケーキKを剥離していた。本発明においては、濾過処理中にケーキKの掻き取りを行うことにより、濾過処理を停止しなくてもよい。そのため、濾液Bや濃縮液Dを連続して生産することができる。すなわち、濾過作業を停止するロスがなくなる。
(4)従来、河川工事、ダム工事、基礎工事、浚渫工事などの大量の高濃度濁水が発生する現場では、無機凝集剤や高分子凝集剤を大量に添加して脱水処理を行い、その脱水ケーキを産業廃棄物として埋め立てる等するため、高額な費用を要していた。
そこで、本発明に係る濾過装置10を用いて、土木作業現場で生じた被処理液Aを濾過した後、濃縮液D(濁水濃縮スラリー)にセメントを混ぜて一般土とすることにより、その一般土を運搬することなく、現場で処分する(例えば散布する)ことが可能となる。その結果、大幅なコストダウンを図ることができる。
(5)従来技術で述べたように、金属メッシュフィルタを搭載した濾過装置は、凝集剤の使用が不可欠である。本発明に係る濾過装置10では、必ずしも凝集剤を使用する必要はない。そのため、ランニングコストの大幅な低減を図ることができる。
(6)プリーツフィルタを用いることにより、平坦なフィルタを用いた場合よりも、濾過装置10の濾過容器11を小型化することができる。濾過装置10を小型化することにより、フットプリントを小さくすることも可能となる。本発明者の試算によれば、本発明に係る濾過装置10は、平膜フィルタを搭載した従来品の1/5程度の大きさにすることが可能である。
(7)本発明の濾過対象物は、気体でなく液体である。そのため、濾過フィルタ11の表面に多少粒子が付着しても、引き続き濾過を行うことが可能である。特に、被処理液Aの供給速度を遅くする(例えば、10LMH〜100LMH)と、ケーキKの厚さが1mm程度になっても濾過が可能である。その結果、ケーキKを掻き取る際に、スクレーパ5と濾過フィルタ12を直接接触させる必要がなくなり、濾過フィルタ12が痛みにくい。特に、スクレーパ5の移動速度を遅くすると、濾過フィルタ12への負荷をさらに減らすことができる。その結果、濾過フィルタ12を長寿命化することができ、フィルタ交換のメンテナンスも容易となる。
(8)隣接襞間空間2nを開放状態にすることで、濾過膜12mの外面に付着した付着物を除去することができ、濾過膜12mの衛生状態を保つことができる。その結果、プリーツフィルタ12の寿命を延ばすことができる。
(9)襞2の内側の空間を閉鎖状態にすることで、処理物Bがプリーツフィルタ12の外部へ漏れ出ることを防ぐことができる。その結果、濃縮物Dの濃度が低くなることを防ぐことができる。また、処理物Bを漏れなく回収することができるため、全体として濾過効率が向上する。
Claims (4)
- 被処理物の供給口と処理物の排出口を有する濾過容器と、
前記濾過容器の内部に設けられ、外面が濾過面であり内部が処理物の通路である筒状の濾過フィルタと、を有する濾過装置であって、
前記濾過フィルタは、平坦な濾材を蛇腹状に折り曲げて複数の襞を形成しつつ、筒状に形成したプリーツフィルタであって、
前記プリーツフィルタの軸方向両側のうちの少なくとも片側において、
前記襞の内側の空間が封鎖されており、前記襞の外側の空間であって、隣接する前記襞の間の空間が封鎖されておらず、
前記濾過フィルタの前記襞の内部には、
複数の貫通孔が設けられた平坦な板材を蛇腹状に折り曲げたスペーサーが設けられており、
前記スペーサーは、前記襞の基端側から先端側へ向かって、ジグザグに折り曲がりながら延在しており、
前記襞の内側の空間のうち、封鎖された部分に前記スペーサーが存在せず、封鎖されていない部分に前記スペーサーが存在することを特徴とする濾過装置。 - 前記襞の内側の空間は、その空間に埋め込まれた樹脂によって封鎖されている請求項1記載の濾過装置。
- 前記濾過装置は、複数の凸部を備えたスクレーパを有し、
前記襞の外側の空間であって、隣接する前記襞の間に、前記スクレーパの前記凸部を挿入した状態で、前記スクレーパを前記濾過フィルタの軸方向に移動させることにより、前記濾過フィルタの外面に付着した付着物を前記スクレーパが掻き取る構成である請求項1または2に記載の濾過装置。 - 前記スクレーパは、その中央部に、厚み方向に貫通する貫通孔を設けた板材であり、
前記スクレーパの前記貫通孔の周縁部には、前記貫通孔の中心側へ向かって突出する複数の前記凸部が全周にわたって形成されている請求項3に記載の濾過装置。
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