JP7138356B2 - 濾過装置、濾過システムおよび濾過方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、浸漬型膜濾過装置を用いた水処理設備の運転方法が開示されている。この運転方法は、原水に予め粉末活性炭を添加した粉末活性炭混合水を膜濾過槽に流入させるか、または原水を膜濾過槽に流入させ粉末活性炭を添加して粉末活性炭混合水となして、原水中の微量有機物などの処理対象物質を粉末活性炭に吸着させるとともに、膜濾過槽内の粉末活性炭混合水を槽内に設置した浸漬型膜濾過装置により固液分離するものである。その際、膜濾過槽への流入水量に対する膜濾過水の取出量を99%以上として、粉末活性炭を膜濾過槽内に高濃度に保持することにより、処理対象物質の吸着を促進することができるという効果が開示されている。
(第1の態様)
被処理液に含まれる難分解性物質を除去する濾過装置であって、
被処理液の供給口と処理液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、外面が濾過面とされ内部が処理液の通路とされ、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と、を有し、
濾過前の状態で、前記プリーツフィルタの外面に吸着剤層を有し、
前記吸着剤層は前記難分解性物質を吸着する吸着剤を積層したものであることを特徴とする濾過装置。
第1の態様は、被処理液を濾過する前の状態で、濾過フィルタの外面に吸着剤層が形成されていることを特徴とする。このような構成にすることで、被処理液を濾過したときに、被処理液中の難分解性物質の大部分を濾過フィルタの表面に形成された吸着剤層の吸着剤に吸着することができ、被処理液中の難分解性物質を高い割合で除去することができる。
前記吸着剤層は複数層からなり、
前記吸着剤層の内側に位置する第1吸着剤層の第1吸着剤の平均粒径が、前記吸着剤層の外側に位置する第2吸着剤層の第2吸着剤の平均粒径よりも大きい前記第1の態様の濾過装置。
吸着剤は難分解性物質を吸着するにつれて吸着能力が低下する。そのため、吸着能力が一定の水準以下まで下がったときに、プリーツフィルタの表面から吸着剤層を剥離・排出し、その後、新たな吸着剤層を再度形成する必要がある。一般的に吸着剤の平均粒径は小さいものが多いため、吸着剤がプリーツフィルタの間隙に入り込んで剥離しづらい場合がある。
第2の態様の濾過装置を有する濾過システムであって、
前記第1吸着剤を含む第1溶液を貯留する第1溶液貯留槽と、
前記第1溶液貯留槽の第1溶液を前記濾過容器へ送る第1溶液輸送ルートと、
前記第2吸着剤を含む第2溶液を貯留する第2溶液貯留槽と、
前記第2溶液貯留槽の第2溶液を前記濾過容器へ送る第1溶液輸送ルートと、を有することを特徴とする濾過システム。
第2の態様に示すような複数層からなる吸着剤層を形成する場合、例えば、第1吸着剤層を形成するために第1吸着剤を含む溶液を濾過容器へ送り、第2吸着剤層を形成するために第2吸着剤を含む溶液を濾過容器へ送る必要がある。同じ種類の吸着剤を含む液体は、その吸着剤の粒径に関わらず、同一の貯留槽に貯留することが一般的である。そのため、第1吸着剤を含む第1溶液も第2吸着剤を含む第2溶液も同一の貯留槽に貯留することが一般である。
前記第1の態様の濾過装置を複数個設け、それらを並列に配置した濾過システムであって、
各濾過装置の後段に設けられ、各濾過装置から排出された処理液をそれぞれ抽出する複数の抽出経路と、
前記複数の抽出経路を集合させた集合部と、
前記集合部に設けられ、前記処理液に含まれる難分解性物質を検出する検出器と、を有することを特徴とする濾過システム。
濾過装置が複数個ある場合、各濾過装置の濾過処理が正常に機能しているかどうかを監視する必要がある。例えば、濾過装置が故障したり、吸着剤層の吸着剤が難分解性物質を多量に取り込んで吸着能力が低下したりした場合、濾過装置から排出される処理液に多量の難分解性物質が含まれる事態の発生が危惧される。このような不具合の発生を防止するため、各濾過装置から排出された処理液をそれぞれ抽出し、その処理液中の難分解性物質の量に異常がないかどうか(難分解性物質の含有量が所定値よりも高くないかどうか)を検出するため、濾過装置の数と同数の検出器を設ける必要がある。このように1つの濾過装置に対して1つの検出器を設けた場合、イニシャルコストが高くなるという問題がある。
前記第1の態様の濾過装置を複数個設け、それらを並列に配置した濾過システムであって、
各濾過装置における濾過開始からの経過時間をモニタリングする計時器と、
一部の濾過装置で濾過開始から所定時間が経過した段階で、その濾過装置に被処理液の供給を停止する被処理液供給ポンプと、を有することを特徴とする濾過システム。
濾過装置が複数個ある場合、各濾過装置で難分解性物質を適切に除去できているかどうかを監視する必要がある。吸着剤層の吸着剤は、難分解性物質を吸着するにつれて難分解性物質の吸着能力が低下する。そのため、難分解性物質を一定量吸着した吸着剤は、新たな吸着剤と交換する必要がある。
外面が濾過面とされ内部が処理液の通路とされ、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に、難分解性物質を吸着する吸着剤を含む溶液を通して、そのプリーツフィルタの外面に吸着剤層を形成する吸着剤層形成工程と、
前記吸着剤層を形成した前記プリーツフィルタに被処理液を通し、前記吸着剤層に前記難分解性物質を吸着させながら濾過する吸着・濾過工程と、
を有することを特徴とする濾過方法。
前記第1の態様と同様の作用効果を奏する。
前記吸着剤層形成工程は、
第1吸着剤を含む第1溶液を前記プリーツフィルタに通して、前記プリーツフィルタの外面に第1の吸着剤層を形成する第1吸着剤層形成工程と、
前記第1吸着剤よりも平均粒径が小さい第2吸着剤を含む第2溶液をプリーツフィルタに通して、前記第1吸着剤層の外面に第2吸着剤層を形成する第2吸着剤層形成工程と、
を有する前記第6の態様の濾過方法。
前記第2の態様と同様の作用効果を奏する。
本発明に係る濾過装置10によって濾過される被処理液Aとしては、難分解性物質Eを含む液体であり、例えば、河川や湖沼の水、海水、地下水、湧水、工場(半導体製造工場や写真フィルム製造工場など)からの排水、艦艇や船舶からの排水等を挙げることができる。
難分解性物質Eとは良分解性物質でないものをいう。本発明において、難分解性物質Eか良分解性物質かの判定は、日本国が定めた「監視化学物質への該当性の判定等に係る試験方法及び判定基準」(最終改正平成23年4月22日)に記載された前記基準を基に行う。
難分解性物質Eを吸着するための吸着剤Nを用いることが好ましい。この吸着剤Nは、除去したい難分解性物質Eの種類に応じて適宜異なった種類のものを用いることが好ましい。例えば、PFOSとその塩、PFOAとその塩及びPFOA関連物質、PFHxSとその塩及びPFHxS関連物質、PFHxAを除去したい場合は、吸着剤Nとして活性炭を用いることが好ましい。他の吸着剤Nと比べて安価で入手しやすいとともに、これらの難分解性物質Eの吸着能力が高いからである。そして、この活性炭の粒子は、粒径(投影円相当径(粒子の投影面積に等しい円の直径)をいい、各粒子の投影円相当径の平均値(平均粒径)のことをいう。この平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(例えば、商品LA-960V2シリーズ、株式会社堀場製作所製)を用いて粒度分布を測定し、累積体積が50%に相当する時の粒子径を平均粒径として定める。以下同じ。)が1~30μmのものを用いることが好ましく、粒径が5~9μmのものを用いることがより好ましい。活性炭粒子の粒径が1μmよりも小さいと、活性炭粒子間の間隙が狭すぎるため、被処理液Aの濾過処理速度が著しく遅くなってしまう。他方、活性炭粒子の粒径が30μmよりも大きいと、活性炭粒子間の間隙が広くなり、難分解性物質Eが活性炭に吸着されずに、活性炭粒子間の間隙を通りぬけて、処理液Bに多く混入してしまう。なお、前記各先行特許文献に記載されているように、難分解性物質Eを吸着するために活性炭を用いることもあるが、この場合は一般的に4~6mm程度の粒径の活性炭を用いることが多いが、本実施形態ではこれよりも明らかに小さな粒径の活性炭を用いている。このような小さい粒径の活性炭を用いることで、難分解性物質Eと活性炭の接触効率が高くなり、その結果、難分解性物質Eの除去性能を飛躍的に高めることができる。具体的には、前記4~6mm程度の粒径の活性炭粒子を用いた場合と比べて、活性炭粒子の比表面積を8万~10万倍程度にすることができるため、難分解性物質Eと活性炭の接触効率を著しく向上することができる。活性炭の比表面積を高めて、難分解性物質Eと活性炭の接触効率を向上させ、難分解性物質Eの除去効果をより高めるためには、前述のように粒径が5~9μmの活性炭を用いることがより好ましい。
被処理液Aの濾過を開始する前に、濾過フィルタ12の外面に吸着剤層47を形成することが好ましい。吸着剤層47を形成しておくことで、被処理液Aを濾過したときに、被処理液中Aの難分解性物質Eの多くを吸着剤層47(を構成する吸着剤N)に吸着することができるため、被処理液A中の難分解性物質Eを高い割合で除去することができる。すなわち、濾過フィルタ12の外面に吸着剤層47を形成することで、被処理液A中の難分解性物質Eは、濾過フィルタ12の間隙を通過する前に、吸着剤層47を通り抜けなければならないため、その吸着剤層47を通り抜ける間に、被処理液A中に含まれる難分解性物質Eの大部分を吸着剤Nに吸着させることができる。
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を濾過フィルタ12で濾過し、処理液B(例えば濾液。以下、「濾液B」という。)、吸着剤層47を構成していた吸着剤N、および吸着剤層47の外面に形成されたケーキKを排出する全量濾過(デッドエンド濾過)型の装置である。
濾過装置10は濾過フィルタ12を格納する濾過容器11を備えている。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の上方に筒状の濾過フィルタ内蔵部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、内部に濾液通路12rが形成された筒状体12sが設けられる。図に示したものは円筒形であって、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。筒状体12sの形状や姿勢は特に限定されず、筒状体12sの形状を角筒形等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の中心軸が水平方向になるように濾過容器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り、筒状体12s内の空間は濾液通路12rとなる。
前記筒状体12sの壁面の外側には、濾過膜12mが設けられている。この濾過膜12mとしては、表面積(濾過面積)が大きいことから、平坦な濾材をジグザグに(蛇腹状に)折り曲げつつ、筒状体12sの外周面に巻き付けて、円筒状に形成したプリーツフィルタを用いることが好ましい。濾材を折り曲げていない単なる平坦な濾過フィルタと比べて、プリーツフィルタを用いることで、フィルタの表面積が大きくなるため、被処理液Aの単位時間当たりの処理能力を格段に高くすることができる。被処理液A中の難分解性物質Eをできるだけ多く除去するためには、被処理液Aが濾過フィルタ12を通る速度をできる限り遅くする必要があるため、一般的に単位時間当たりの濾過処理量が少なくなる傾向がある。しかし、そのような場合であっても、平坦なフィルタではなく、プリーツフィルタを用いることで、被処理液Aの濾過処理量が少なくなってしまうことを抑止できる。
襞の内面に(濾過膜12mの裏面12bと接するように)、その襞形状に沿うように、ハニカムメッシュや金網等をジグザグに折り曲げた支持板(フィルタ支持体29)を配することが好ましい。濾過膜12mの表面12fにケーキKが積層するにつれて、プリーツフィルタの襞が押し潰され、襞内の空間が無くなる「閉塞」の生じる可能性があるが、フィルタ支持板29を設けることでこの閉塞を防ぐことができる。
濾過容器11の側面に被処理液Aの供給口4を設けることができる。図1の実施形態では、この供給口4を濾過容器11の下部に設けているが、濾過容器11の上部または中間部(濾過容器11の高さ方向LDにおける上部と下部の間の部分)に設けたりするなど、任意の箇所に変更することができる。
濾過容器11の上部には、濾過容器11の外に濾液Bを排出する排出口15が設けられている。濾液Bは、濾液通路12rの上端開口から排出口15を経て排出管16へ導かれる。なお、前述のように図1の実施形態では、濾液Bの排出口15を濾過容器11の上部に設けたが、濾過容器11の下部または中間部に設けたりするなど、任意の箇所に変更することができる。
濾過装置10で濾過を行うと、被処理液A中の難分解性物質Eが吸着剤層47の吸着剤Nに吸着されるが、吸着剤Nが吸着できる難分解性物質Eの量には限界があり、次第に難分解性物質Eを吸着できなくなる。そのため、難分解性物質Eの吸着力が低下した吸着剤層45を濾過フィルタ12から剥離して、濾過装置10から排出する必要がある。
図1に示した洗浄装置35は、濾過容器11の外側に配置した洗浄液タンク36と、洗浄液タンク36のうち、濾過フィルタ12と対面する側に設けられた吹き出し口37を有している。この吹き出し口37は、対面する濾過フィルタ12の軸方向に沿って延在するスリットにすることが好ましい。
洗浄液Cには粉粒体Fを混入させることが好ましい。洗浄液C中の粉粒体FがケーキK、吸着剤層47および濾過フィルタ12に衝突することで、濾過フィルタ12からケーキKと吸着剤層47を剥離しやすくなる。
洗浄液Cとしては水道水などの浄化された液体を用いてもよいが、濾過フィルタ12の洗浄に用いた後の洗浄液Cを濾過などによって浄化する必要があるため、経済性や効率性の観点から被処理液Aを用いることが好ましい。
なお、濾過フィルタ12の洗浄は、濾過容器11と濾過フィルタ12の間の間隙50から被処理液Aを排出した状態で行うことが好ましい。間隙50から被処理液Aを排出した後は、その間隙50に気体が充満した状態になるため、洗浄液Cの噴射時の勢いがそれほど落ちることなく、洗浄液CがケーキK、吸着剤層47および濾過フィルタ12に当たることになる。そのため、ケーキKおよび吸着剤層47の剥離力が高いものになる。反対に、間隙50に被処理液Aが充満した状態で洗浄液Cを噴射すると、洗浄液Cの噴射時の勢いが間隙50にある被処理液Aによって減衰するため、ケーキKおよび吸着剤層47の剥離力が弱くなる。
洗浄液タンク36の供給口48の近傍には、平板をV字状に折り曲げた整流バッフル51を、洗浄液タンク36の上端から下方へ向かって延在するように設けることが好ましい。このとき、図示したように、折り曲げ部分を供給口48側に、先端部分をスリット37側に配置すると良い。この整流バッフル51を設けることにより、供給口48から洗浄液タンク36内に供給された洗浄液Cが、整流バッフル51に当たって、その流れ方向を変える。具体的には、洗浄液Cの一部は、整流バッフル51の側面を回ってスリット37の上部から吹き出るが、洗浄液Cの他部は、洗浄液タンク36の下方へ向かって流れ、スリット37の中部または下部から吹き出る。このように整流バッフル51を設けることで、スリット37から吹き出される洗浄液C量を、スリット37の上部、中部、下部に関わらず、均質にすることができる。
スリットノズル37の差圧(洗浄タンク36と濾過容器11の差圧)は、80kPa~150kPaが好適である。80kPaより低い場合は、ケーキKが剥離しづらい。また、150kPaよりも高い場合は、洗浄液Cが当たった衝撃によって濾過膜12mが痛んでしまう。この吹き出し圧力は、ケーキKの付着力(ケーキKを構成する粒子の種類、ケーキKの含水量等)を考慮して決めると良い。
図3に示すように、スリット37の周縁部が、濾過フィルタ12に向かって突出した形状にしても良い。より好適には、スリット37の周縁部のうち、横方向の両端部を濾過フィルタ12へ向かって突出させ、突出部45の両端部の隙間Sが、濾過フィルタ12へ向かうにつれて狭くなる構造にすると良い。そして、この突出部45の両端部の隙間のうち、最も濾過フィルタ12に近い先端部の長さを0.5mm~1.5mm、より好ましくは1mmにすることが好ましい。このような構造にすることで、ケーキKを効果的に剥離することができる。また、洗浄液Cによって、洗浄タンク36の内側から外側へ向かって常に圧力がかかるため、その内圧によってスリット37の幅Sが広がりやすいが、スリット37を突出形状にすることで、内圧に対する抵抗力が上がり、幅Sの広がりを抑えることができる。
以下に図4を参照しながら濾過方法の一例を説明する。
まず、混合液貯留槽24に吸着剤Nと希釈液Hを入れ、ハンドミキサー65(ミキサー以外の攪拌装置を用いてもよい)でそれらを攪拌して混合液Gを生成する。この希釈液Hとしては水道水や被処理液Aなどを用いることができる。希釈液Hとして水道水を用いるよりも被処理液Aを用いる方が、ランニングコストが安いという利点がある。ただし、被処理液A中には難分解性物質Eが含まれているため、吸着剤層47を形成しようとして混合液Gを濾過フィルタ12へ送ると、混合液G中の難分解性物質Eが濾過フィルタ12を通り抜けてしまうおそれがある。このような不都合を防止するため、混合液貯留槽24内において、希釈液H(被処理液A)中の難分解性物質Eのほぼすべてを吸着剤Nに吸着させた後で、混合液Gを濾過フィルタ12へ送るようにすることが好ましい。このようにすることで、希釈液H(被処理液A)中に含まれていた難分解性物質Eを吸着した吸着剤Nが濾過フィルタ12の外面に留め置かれるため、混合液G中の難分解性物質Eが濾過フィルタ12を通り抜けてしまう不都合を解消することができる。なお、希釈液H(被処理液A)中の難分解性物質Eのほぼすべてを吸着剤Nに吸着させるためには、混合液貯留槽24内に入れる吸着剤Nの量を多くしたり、ミキサー65によって攪拌を十分に行ったりすることが有効である。以上のように、吸着剤Nと希釈液Hを混合して混合液を生成する工程を混合液生成工程という。
次に、吸着剤層47を生成する(吸着剤層生成工程)。この吸着剤層47は、濾過フィルタ12の外面全体(全面)に満遍なく形成することが好ましい。濾過フィルタ12の外面に吸着剤層47が形成されていない部分があると、被処理液Aを濾過装置20内に供給したときに、吸着剤層47が形成されていない部分では、被処理液A中の難分解性物質Eが吸着剤Nに吸着されずに濾過フィルタ12を通り抜け、処理液Bの中に入った状態で排出されてしまうからである。また、吸着剤層47は濾過フィルタ12の外面全体(全面)に均一な厚さ(均一な密度)で形成することが好ましい。吸着剤層47の厚さにムラがある場合、吸着剤層47の厚さが厚い部分では被処理液Aがあまり通液できないため、被処理液Aは吸着剤層47の厚さが薄い部分を通過しようとする傾向がある。そして、吸着剤層47の厚さが薄い部分には吸着剤Nの量が十分にないため、被処理液A中の難分解性物質Eの一部が吸着剤Nに吸着されずに濾過フィルタ12を通り抜けてしまうおそれがある。
濾過フィルタ12の表面に吸着剤層47を形成し終えた後、被処理液Aの濾過を行う。具体的には、バルブV1~V5の開閉を特に変更せずに、被処理液貯留槽7中に設置された被処理液供給ポンプ8aを起動する。すると、被処理液Aが被処理液Aの供給管13を介してストレーナ9へ送られ、ストレーナ9内で被処理液Aに含まれるゴミなどが除去される。その後、ストレーナ9から排出された被処理液Aは、供給管14を介して、濾過容器11内に供給される。なお、濾過容器11内に供給される被処理液Aの流速は、例えば0.001m/s~0.004m/s(FLUXが50LMH~200LMH)程度とすることが好ましく、0.0017m/s~0.0025m/s程度にすることがより好ましい。吸着剤Nが難分解性物質Eを吸着する効率(吸着効率)の高低は、吸着剤Nの粒子と被処理液Aの接触効率が重要な因子となる。この接触効率は、吸着剤Nの粒子と被処理液Aの接触面積と接触時間(すなわち被処理液Aの流速)に依存する。そのため、吸着効率を高めるためには、吸着剤Nの粒子の粒径(平均粒径)を小さくするとともに、被処理液Aの流速を遅くして、被処理液Aが吸着剤層47を通過する速度を遅くする必要がある。そのため、前述のように、被処理液Aの流速を遅くすることが好ましい。
次に、濾過工程の後に行う、気体を用いたパージ(purge)工程(「気体パージ工程」ともいう。)について説明する。
まず、バルブV1、V2、V4を閉じ、バルブV3、V5を開いて、コンプレッサー6を起動する。コンプレッサー6の圧力は、例えば20kPa程度にすることができる。すると、コンプレッサー6から送られた気体D(例えば空気。空気を用いた場合は、エアパージという。また、空気に換えて窒素等の他の気体を用いても良い。)は、送気管19、16(送気管16は濾液Bの排出管を兼ねている。)を経て、濾液通路12r内へ導かれる。濾過工程の終了直後は、濾液通路12r内に濾液Bが残存しているが、送られた気体Dにより、濾液Bが濾過膜12mの内側から外側へ押し出される。その結果、濾液Bは濾過容器11の下部に落下した後、排出管22を通って洗浄液貯留タンク30へ返送される。このパージ工程が進むにつれて、濾過容器11内の濾液通路12rやプリーツフィルタ12の外側の空間(間隙50)に、気体Dが充満した状態となる。
次に、パージ工程後の洗浄工程について説明する。
洗浄工程では、濾過膜表面12fに形成されたケーキK、吸着剤層47を剥離して濾過膜表面12fを初期状態に戻す。この洗浄工程では、コンプレッサー6の運転を継続し、バルブV1、V2、V5を閉じ、バルブV3、V4を開ける。洗浄液供給ポンプ8cにより、洗浄液貯留タンク30に貯留された洗浄液Cは、洗浄液供給管30を通って、洗浄液タンク36へ送られる。洗浄液タンク36には、洗浄液Cが一時的に充満するが、充満した洗浄液Cは、ポンプ8の圧力によって、スリット37から濾過フィルタ12へ向かって吹き出される。このとき、スリットノズル37の差圧(洗浄タンク36と濾過容器11の差圧)は、80kPa~150kPaとすることが好適である。差圧が80kPaの時のノズル噴流速度は8m/s、120kPaの時のノズル噴流速度は12m/とすることが好ましい。なお、ケーキKや吸着剤層47が厚い場合は、洗浄液Cの吹き出し圧力を強める必要があり、例えばケーキ厚が2mm(2000g/m2)のときは、150kPa(15m/s)の圧力が必要となる。吹き出された洗浄液Cは、濾過フィルタ12に衝突し、その衝撃によって濾過フィルタ12に付着したケーキKや吸着剤Nを剥離する。また、前記洗浄液Cには粉粒体Fが含まれているため、ケーキKや吸着剤Nの剥離効果が高いものとなる。なお、スリット37は洗浄液タンク36の延在方向に延在しているため、洗浄液Cがスリット37から平板状に吹き出され、濾過フィルタ12の軸方向に沿ってライン状に当たり、ケーキKや吸着剤Nを漏れなく剥離することができる。
前述のような各工程を経て、洗浄液貯留タンク30には、ケーキK、吸着剤N、粉粒体F、被処理液Aおよび濾液Bなど(これらを廃液Uという。以下同じ。)が供給される。また、この洗浄液貯留タンク30の近傍には粉粒体Fを分級する粉粒体分級装置34が設けられている。洗浄液貯留タンク30内に供給された廃液Uは、廃液輸送ポンプ8dによって、粉粒体回収管33を通って粉粒体分級装置34へ送られ、その粉粒体分級装置34で廃液U中の粉粒体Fが回収される。回収された粉粒体Fは、洗浄液貯留タンク30内へ戻される。そして、粉粒体分級装置34によって粉粒体Fが除去された廃液Uは、廃液輸送ポンプ8dによって、廃液排出管31を介して脱水装置27へ送られる。脱水装置27は種々のフィルタやフィルタープレスなどからなり、この脱水装置27で廃液U中のケーキKや吸着剤Nが捕捉される。脱水装置27で捕捉されたケーキKや吸着剤Nは、この濾過システムの外へ排出されて、廃棄される。以上の工程をスラリー脱水工程という。なお、洗浄液貯留タンク30の廃液Uのすべてを粉粒体分級装置34へ送るのではなく、廃液Uの一部は洗浄液貯留タンク30に残したままにすることが好ましい。洗浄液貯留タンク30内の廃液Uは、洗浄工程で、洗浄液Cとして利用するからである。
上記の説明では、濾過フィルタ12の軸心が縦になる縦型濾過装置10について説明したが、濾過フィルタ12の軸心が横になる横型濾過装置10であっても良い。この横型濾過装置10では、洗浄液タンク36を濾過フィルタ12の下側に配置し、洗浄液Cを下側から噴き付けるようにすると良い。濾過フィルタ12から剥離したケーキKが、重力によって排出口11Sに落下しやすいからである。
濾過装置10の設置数は1台に限られるものではなく、図5に示した第二実施形態のように、複数台の濾過装置10を用いることもできる。そして、複数個の濾過装置10を並列に配置した濾過システムを用いた濾過方法であって、吸着・濾過工程の後に、濾過処理によって難分解性物質Eを吸着した吸着剤Nを濾過フィルタ12から剥離し、剥離した吸着剤Nを濾過容器11内から排出する剥離・排出工程と、を有し、複数の濾過装置10のうちの一部の濾過装置10が吸着剤層形成工程または剥離・排出工程を実施しているときに、他の濾過装置10が吸着・濾過工程を実施し、濾過システム全体で被処理液Aの濾過処理を継続するようにしてもよい。
図7の7Bに示すように、吸着剤層47を複数の層から構成してもよい。7Bに示した例では、吸着剤層47を2層構造にしている。このとき、吸着剤層47の内側に位置する第1吸着剤層47Aの第1吸着剤N1の平均粒径を、吸着剤層47の外側に位置する第2吸着剤層47Bの第2吸着剤N2の平均粒径よりも大きくすることが好ましい。
被処理液A中の難分解性物質Eの濃度に関係なく、難分解性物質Eを高い確率で除去できる。また、PFOS以外の難分解性物質(例えば、PFOA、PFHxS、ビスフェノールA、トリハロメタン、PCB、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、DDT、ベンゼンなど)も、PFOSとは分子量が異なるが、分子量の違いに関わらず、吸着・除去が可能である。また、濾過フィルタ12としてプリーツフィルタを用いることで、濾過装置全体がコンパクトになるため、フットプリントを小さくすることができる。また、吸着剤Nとして活性炭を用いた場合、活性炭Nが難分解性物質Eを吸着する効率(吸着効率)が高く、活性炭Nが難解性物質Eを吸着しても吸着能力が低下しにくい利点がある。また、活性炭Nの通液抵抗も低いため、輸送ポンプの動力の消費を抑えることができ、ランニングコストを低いものにすることができる。また、吸着剤Nとして活性炭を用いた場合、その活性炭は可燃物になるため、廃棄処理が容易である。さらに、濾過システム全体を全自動で運転することが可能であり、省力化が可能である。
Claims (7)
- 被処理液に含まれる難分解性物質を除去する濾過装置であって、
被処理液の供給口と処理液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、外面が濾過面とされ内部が処理液の通路とされ、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と、
前記プリーツフィルタの外側に配置され、前記プリーツフィルタの外面に向かって洗浄液を吹き出す洗浄装置と、を有し、
濾過前の状態で、前記プリーツフィルタの外面に吸着剤層を有し、
前記吸着剤層は前記難分解性物質を吸着する吸着剤を積層したものであり、
前記吸着剤層は複数層からなり、
前記吸着剤層は、
前記難分解性物質を吸着する第1吸着剤の粒子を積層した第1吸着剤層の外面に、前記難分解性物質を吸着する第2吸着剤の粒子を積層した第2吸着剤層が積層されており、
前記第1吸着剤層の第1吸着剤の粒子の平均粒径が前記第2吸着剤層の第2吸着剤の粒子の平均粒径よりも大きく、
前記第1吸着剤層の第1吸着剤の粒子の平均粒径は前記プリーツフィルタの間隙よりも大きい、ことを特徴とする濾過装置。 - 前記第1吸着剤は活性炭であり、前記第2吸着剤は前記第1吸着剤の活性炭よりも平均粒径の小さい活性炭である請求項1記載の濾過装置。
- 前記第1吸着剤はプルシアンブルーであり、前記第2吸着剤は前記第1吸着剤のプルシアンブルーよりも平均粒径の小さい活性炭である請求項1記載の濾過装置。
- 請求項1に記載した濾過装置を複数個設け、それらを並列に配置した濾過システムであって、
各濾過装置の後段に設けられ、各濾過装置から排出された処理液をそれぞれ抽出する複数の抽出経路と、
前記複数の抽出経路を集合させた集合部と、
前記集合部に設けられ、前記処理液に含まれる難分解性物質を検出する検出器と、を有することを特徴とする濾過システム。 - 請求項1に記載した濾過装置を複数個設け、それらを並列に配置した濾過システムであって、
各濾過装置における濾過開始からの経過時間をモニタリングする計時器と、
一部の濾過装置で濾過開始から所定時間が経過した段階で、その濾過装置に被処理液の供給を停止する被処理液供給ポンプと、を有することを特徴とする濾過システム。 - 外面が濾過面とされ内部が処理液の通路とされ、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に、難分解性物質を吸着する吸着剤を含む溶液を通して、そのプリーツフィルタの外面に吸着剤層を形成する吸着剤層形成工程と、
前記吸着剤層を形成した前記プリーツフィルタに被処理液を通し、前記吸着剤層に前記難分解性物質を吸着させながら濾過する吸着・濾過工程と、
前記プリーツフィルタの外側に配置された洗浄装置から前記プリーツフィルタの外面に向かって洗浄液を吹き出し、前記プリーツフィルタの外面に形成されたケーキおよび前記吸着剤層を剥離する洗浄工程と、を有し、
前記吸着剤層形成工程は、
前記プリーツフィルタの間隙よりも平均粒径が大きい第1吸着剤の粒子を含む第1溶液を前記プリーツフィルタに通して、前記プリーツフィルタの外面に前記第1吸着剤の粒子が積層された第1吸着剤層を形成する第1吸着剤層形成工程と、
前記第1吸着剤の粒子よりも平均粒径が小さい第2吸着剤の粒子を含む第2溶液を前記プリーツフィルタに通して、前記第1吸着剤層の外面に前記第2吸着剤の粒子が積層された第2吸着剤層を形成する第2吸着剤層形成工程と、を有することを特徴とする濾過方法。 - 前記吸着・濾過工程の終了後、かつ前記洗浄工程の開始前に、
前記プリーツフィルタの内部の処理液の通路へ気体を供給し、前記処理液の通路、および前記プリーツフィルタの外面と濾過容器の間の間隙を気体で充満させるパージ工程と、 を有する請求項6の濾過方法。
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