JP7309120B2 - 液体用フィルタならびに液体の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は層状複水酸化物を用いた液体用フィルタならびに液体の処理方法に関する。

層状複水酸化物は、陰イオン交換作用を有していることが知られている。そして、この陰イオン交換作用によって、ヒ素、フッ素、ホウ素、セレン、六価クロム、亜硝酸イオン、その他の陰イオン系の有害物質を固定化すれば、廃棄物の安全性向上技術、無害化環境改善技術において、汚染水の水質改善、有害物質の溶出防止、土壌改良、廃棄物処分場での有害物質の安定化促進等に寄与できるものと期待されている。そして、層状複水酸化物をフィルタに適用する提案もなされている（例えば特許文献１）。

特開２０１９―８２８号公報

しかしながら、層状複水酸化物にはまだ改善の余地があり、層状複水酸化物が供給されているハウジングに通水した際に顆粒状の層状複水酸化物が崩れてしまうという課題があった。
また、ハウジングに供給された層状複水酸化物の交換時期については具体的な提案がなかった。

そこで、本第１発明および本第３発明では、層状複水酸化物が通水などにより崩れてもハウジングが詰まることを低減した液体用フィルタを提供することを目的とする。
本第２発明では、ハウジングに供給された層状複水酸化物の交換時期を容易に検出する液体の処理方法を提供することを目的とする。

本第１発明に係る液体用フィルタは、液体に含まれる有害物質を吸着する層状複水酸化物が収容されたハウジングと、前記ハウジング内の前記層状複水酸化物を移動させる移動装置と、前記移動装置の駆動時間と、前記移動装置の駆動回数との少なくとも一方に基づいて前記層状複水酸化物の交換を判定する制御装置と、を備えている。
本第２発明に係る液体用フィルタは、液体に含まれる有害物質を吸着する層状複水酸化物が収容されたハウジングと、前記ハウジング内の前記層状複水酸化物を移動させる移動装置と、前記ハウジングに対して前記液体を供給するかしないかを切り替えるバルブを備え、前記バルブの状態に応じて、前記バルブの一部の色が変化する。

本第１発明によれば、制御装置が移動装置の駆動時間と、移動装置の駆動回数との少なくとも一方に基づいて層状複水酸化物の交換時期を判断するので、使い勝手のよい液体用フィルタを実現することができる。
本第２発明によれば、バルブの状態に応じて、バルブの一部の色が変化するので、バルブの状態を外部から識別でき、注意を喚起することができる。

本第１実施形態の濾過装置を表す概要図である。 移動装置を駆動させた後のハウジング内を表す概要図である。 供給部（排出部）の変形例を示す図である。 制御装置による濾過処理のフローチャートである。 本第２実施形態の濾過装置を表す概要図である。 本第２実施形態の変形例を表す概要図である。 本第３実施形態の濾過装置を表す概要図である。 本第４実施形態の濾過装置を表す概要図である。 本第５実施形態の濾過装置を表す概要図である。 本第５実施形態の変形例を示す濾過装置の概要図である。

以下に、本発明の第１の実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の濾過装置１００を表す概要図である。本実施形態では有害物質としてヒ素を吸着する場合について説明するが、これに限定されるものではなくフッ素、ホウ素、セレン、六価クロム、シリカなども吸着可能である。
本実施形態の濾過装置１００は、液体用フィルタ１と、この液体用フィルタ１に濾過すべき液体を供給する供給部１０と、液体用フィルタ１にて濾過された液体を排出する排出部２０と、供給部１０と排出部２０との差圧を検出する差圧計３０と、後述の層状複水酸化物３を移動させる移動装置４０と、濾過装置１００全体を制御する制御装置５０と、を有している。

液体用フィルタ１は、ハウジング２と、このハウジング２に収容される層状複水酸化物３と、を有している。ハウジング２は、フェノール樹脂やポリプロピレン樹脂などの樹脂や、ステンレスなどの金属を用いることができる。ハウジング２は、供給部１０と螺合する供給部側螺合部と、排出部２０と螺合する排出部側螺合部と、を有している。なお、層状複水酸化物３の大きさは、実際の大きさとは異なり、視認しやすい大きさとして図示している。
本実施形態のハウジング２は、円筒状であり、図１に示してあるようにＸ方向の寸法がＹ方向の寸法（高さ方向の寸法）より３倍から８倍、好ましくは４倍から５倍大きくなっている。これは、液体用フィルタ１に供給部１０からヒ素などが含まれた液体を通水していくと、図１に示すように上側の層状複水酸化物３ａ（小さな粒径の層状複水酸化物３ａともいう）の形状が崩れるが、この小さな粒径の層状複水酸化物３ａが泥状化してＸ方向全体に拡がって液体用フィルタ１内が詰まってしまうのを抑制するためである。すなわち、ハウジング２のＸ方向の寸法を大きくすることによりハウジング２のＸ方向の断面積（図１の横断面であり、Ｙ軸に垂直な断面）が大きくなる。これにより、ハウジング２に供給される液体の線速度（Linear Velocity）を低くすることができるので層状複水酸化物３が崩れにくくなり、液体用フィルタ１が小さな粒径の層状複水酸化物３ａに起因して詰まってしまうのを抑制することができる。

一方、ハウジング２のＸ方向の寸法を大きくしてハウジング２の高さ方向の寸法が小さくなると、ハウジング２に供給される液体の空間速度（Space Velocity）が大きくなる。このため、ハウジング２に供給される液体に含まれるヒ素が層状複水酸化物３と接触する接触時間が短くなり、ヒ素が層状複水酸化物３に十分吸着されなくなる可能性がある。詳細は後述するものの、移動装置４０を設けることによりハウジング２のＹ方向の寸法をＸ方向の寸法より３倍から８倍、好ましくは４倍から５倍大きくして、ヒ素と層状複水酸化物３との接触時間を長くするようにしてもよい。なお、移動装置４０は、Ｙ方向の寸法がＸ方向の寸法よりも大きなハウジングにも適用することもできる。また、ハウジング２の形状は、円筒状に限定されるものではなく、円錐状や矩形状でも構わない。

層状複水酸化物３の製造方法は、本願出願人が先に出願した国際出願番号PCT/JP2017/046943（WO2018/124,190）などに開示されている。したがって、詳細な説明は省略するが、２価の金属イオンと３価の金属イオンを含む酸性溶液とアルカリ性溶液とを混合し、層状複水酸化物３を合成し、洗浄、フィルタプレス、乾燥などの各工程を経て顆粒状の層状複水酸化物３を製造することができる。顆粒状の層状複水酸化物３の粒径は、本実施形態において０．４ｍｍ～１．５ｍｍより好ましくは０．５～１．２ｍｍになるように製造管理をしている。液体の通水により顆粒状の層状複水酸化物３は、泥状になるので、泥状および泥状になる前（例えば、粒径０．３ｍｍ以下）の層状複水酸化物３を移動装置４０により移動させることが好ましい（詳細後述）。

供給部１０は、ヒ素などの有害物質が含まれた液体を不図示の容器または井戸などの水源からハウジング２に供給するものである。本実施形態において、供給部１０は１時間あたり３リットルから１２リットルの範囲で液体を供給するものとするが、供給部１０からの液体の供給量はハウジング２の大きさ（容積）に応じて適宜決めることができる。なお、供給部１０は、図１において、右端側に１つ設けられているが、複数設けてもよく、供給部１０の取り付け位置も任意に設定することができる。また、供給部１０は、ハウジング２内に供給される液体がＸ方向に拡散するようにシャワーヘッドのような拡散部を備えていてもよい。この場合、拡散部は、供給部１０のハウジング２側に設けることが好ましい。これにより、供給部１０から供給される液体が特定箇所にある層状複水酸化物３のみで吸着されることを防ぐことができる。

排出部２０は、層状複水酸化物３によりヒ素が吸着された後の液体をハウジング２外に排出するものである。層状複水酸化物３が排出部２０から排出されないように、排出部２０は、層状複水酸化物３の通過を防止するフィルタを設けることが好ましい。この場合、フィルタには、小さな粒径の層状複水酸化物３ａおよび泥状化した層状複水酸化物３を通過させるような開口を形成してもよい。あるいは、フィルタには、小さな粒径の層状複水酸化物３ａは通過させず、泥状化した層状複水酸化物３を通過させるような開口を形成してもよい。
排出部２０は、図１において、左端側に１つ設けられているが、複数設けてもよく、排出部２０の取り付け位置も任意に設定することができる。
なお、本実施形態ではハウジング２の上方から液体を供給してハウジング２の下方から液体を排出したが、ハウジング２の下方から液体を供給してハウジング２の上方から液体を排出してもよい。また、詳細は後述するものの、複数のバルブを切替えて供給と排出とを切替えるようにしてもよい。

差圧計３０は、供給部１０を流れる液体の圧力と、排出部２０を流れる液体との差圧を計測するものである。差圧計３０は、一端が供給部１０に接続され、他端が排出部２０に接続され、計測結果が制御装置５０に出力される。差圧計３０で計測される差圧が小さい場合には層状複水酸化物３の崩れに起因する詰まりは発生していない一方、差圧計３０で計測される差圧が大きい場合には層状複水酸化物３の崩れに起因する詰まりが発生している、もしくは詰まりが発生する可能性があると考えられる。本実施形態では、１００ＫＰａ以上もしくは１５０ＫＰａ以上の差圧が生じた場合に、ハウジング２内で詰まりが生じている、もしくは、詰まりが発生する可能性があるものとする。なお、ハウジング２の耐圧に応じてハウジング２内で詰まりが生じていると判断すべき差圧を設定してもよい。

移動装置４０は、ハウジング２内で詰まりが生じないように、層状複水酸化物３を移動させるものである。本実施形態において、移動装置４０は、ハウジング２に対して上下方向（Ｙ軸方向）に振動を与えられるものであればよく、例えば超音波振動を発生させる超音波振動子や、ＭＥＭＳ振動子などを用いてもよい。図１においては、ハウジング２の下面に２つの移動装置４０を設けたが、その数は任意に設定することができ、移動装置４０はハウジング２の側面や上面に設けてもよい。また、移動装置４０は、左右方向（Ｘ軸方向）に振動を生じさせられるものであってもよい。なお、移動装置４０をハウジング２内に設けてもよい。

図２は、移動装置４０を駆動させた後のハウジング２内を表す概要図である。図１では液体の通水により上側の層状複水酸化物３の形状が崩れてしまい、上側に小さな粒径の層状複水酸化物３ａが数多くある。これに対して、移動装置４０を駆動することにより、図２に示すように、小さな粒径の層状複水酸化物３ａが拡散するので、小さな粒径の層状複水酸化物３ａに起因するハウジング２内の詰まりの発生を低減することができる。

なお、移動装置４０は、供給部１０や排出部２０を変形させて構成することもできる。図３は供給部１０（排出部２０）の変形例を示す図であり、その構成については同様のため供給部１０を例にして説明を続ける。供給部１０は、供給バルブ１１を介して有害物質が含まれた液体を蓄えた不図示の容器に接続されるとともに、排出バルブ１２を介して層状複水酸化物３によりヒ素が吸着された後の液体をハウジング２外に排出する配管に接続されている。また、供給バルブ１１、排出バルブ１２は制御装置５０に接続されている。

制御装置５０は、差圧計３０の計測値が１００ＫＰａを超えた場合に、供給部１０の供給バルブ１１を開状態から閉状態に切替えて液体の供給を停止するとともに、供給部１０の排出バルブ１２を閉状態から開状態に切替えて供給部１０からハウジング２内の液体を不図示のポンプを用いて排出可能な状態にする。
また、制御装置５０は、排出部２０の排出バルブ１２を開状態から閉状態に切替えて液体の排出を停止するとともに、排出部２０の供給バルブ１１を閉状態から開状態に切替えて排出部２０からハウジング２に液体を不図示のポンプを用いて供給可能な状態にする。

すなわち、制御装置５０は、ハウジング２の下側から液体を供給するとともに、ハウジング２の上側から層状複水酸化物３によりヒ素が吸着された後の液体をハウジング２外に排出する。このように、液体の供給方向と排出方向とを切替えることにより（逆流させることにより）、小さな粒径の層状複水酸化物３ａがハウジング２内で拡散するので、ハウジング２内の詰まりの発生を低減することができる。
なお、振動子を用いた移動装置４０と、供給バルブ１１と排出バルブ１２とを用いた移動装置４０とを併用するようにしてもよい。

これに代えて、ハウジング２の上面に供給部１０と排出部２０とを設けるとともに、ハウジング２の下面に供給部１０と排出部２０とを設けるようにして小さな粒径の層状複水酸化物３ａをハウジング２内で拡散させてもよい。
この場合も、振動子を用いた移動装置４０と併用するようにしてもよい。

制御装置５０は、各種演算処理を行うＣＰＵや、プログラムやデータを記憶するメモリを備え、濾過装置１００全体を制御するものである。制御装置５０は、上述の供給バルブ１１、排出バルブ１２の切替制御などのハウジング２内の詰まりを低減する制御および層状複水酸化物３の交換に関する制御を行っている。

（フローチャートの説明）
図４は制御装置５０による濾過処理のフローチャートであり、以下、図４のフローチャートに基づき説明を続ける。なお、図４の処理が開始される段階では、移動装置４０の駆動回数を示すパラメータＮは、初期化（Ｎ＝０）されている。

制御装置５０は、ハウジング２に層状複水酸化物３が供給され、ヒ素などが含まれた液体を通水するタイミングで計時を開始する（ステップＳ１）。なお、制御装置５０は、計時に代えて通水を開始する日時を記憶するようにしてもよい。いずれの場合においても通水を行ったトータルの時間が分かればよい。また、制御装置５０は、通水が連続して行われない場合、通水の終了に合わせて計時を停止し、通水の再開に合わせて計時を再開すればよい。

制御装置５０は、ヒ素などが含まれた液体の通水時に差圧計３０による計測を行い、供給部１０と排出部２０と差圧が閾値以下かどうか判定する（ステップＳ２）。本実施形態において閾値は１５０ＫＰａとし、制御装置５０は、差圧計３０による差圧が１５０ＫＰａ以下の場合にハウジング２内の詰まりは発生していないとしてステップＳ２を繰り返す。一方、制御装置５０は、差圧計３０による差圧が１５０ＫＰａを超える場合にハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生する可能性があるとしてステップＳ３に進む。

制御装置５０は、ステップＳ２の判断がＮｏの場合に移動装置４０を駆動して、ハウジング２の上部に位置する小さな粒径の層状複水酸化物３ａ（図１参照）を拡散させる（ステップＳ３）。移動装置４０としては、振動子を用いるもの、供給バルブ１１と排出バルブ１２とを用いるもの、上面と下面とのそれぞれに供給部１０と排出部２０とを設けたものを単独もしくは適宜組み合わせて駆動することができる。

制御装置５０は、移動装置４０の駆動により差圧が閾値以下になったかどうかを判断する（ステップＳ４）。制御装置５０は、差圧が閾値以下になるまでステップＳ４の判断を繰り返す。なお、制御装置５０は、移動装置４０を所定時間（例えば５分から６０分）駆動しても差圧が閾値以下にならない場合や、差圧が低くならない場合や、差圧が高くなる場合に濾過装置１００に何等かの異常があると判断してもよい。このように判断した場合、制御装置５０は、通水を停止したり、層状複水酸化物３の吸着性能が劣化したとして層状複水酸化物３を交換したりしてもよい。
ここでは、移動装置４０の駆動により差圧が閾値以下になったとして説明を続ける。

制御装置５０は、差圧が閾値以下になったので移動装置４０の駆動を停止し（ステップＳ５）、移動装置４０の駆動回数Ｎを１回増やして（Ｎ←Ｎ＋１）メモリに記憶させる（ステップＳ６）。制御装置５０が移動装置４０の駆動回数Ｎをメモリに記憶させるのは、層状複水酸化物３の交換時期を判断するためである。

次いで、制御装置５０は、層状複水酸化物３を交換するかどうかの判断を行う（ステップＳ７）。本実施形態において、層状複水酸化物３が１ｋｇで液体６０００リットルから８０００リットルに含まれるヒ素を吸着できるとし、例えば供給部１０が１時間あたり５リットルの液体を供給すると、１２００時間（５０日）から１６００時間（約６７日）が層状複水酸化物３を交換する目安となる。このため、制御装置５０は、ステップＳ１で取得した計時時間に基づいて層状複水酸化物３の交換時期を判断すればよい。また、これに代えて、もしくはこれと併用して、制御装置５０は移動装置４０の駆動回数Ｎや移動装置４０の駆動時間に基づいて層状複水酸化物３の交換時期を判断してもよい。移動装置４０の駆動時間を用いて判断する場合、移動装置４０の駆動する度に、駆動開始から停止までの時間を計測して、合計するようにすればよい。

１ｋｇの層状複水酸化物３でも６０００リットル通水できる場合と、８０００リットル通水できる場合とがあるのは、ヒ素の濃度に起因しており、ヒ素の濃度が高い場合は６０００リットルの通水で層状複水酸化物３の吸着性能が劣化してしまう。このため、気温が高く液体が蒸発しやすい場合は液体のヒ素濃度が上昇するので、交換時期を短くするような補正係数をメモリに記憶させておけばよい。一方、雨季などで大量の雨が降った場合は液体のヒ素濃度が低下するので交換時期を長くするような補正係数をメモリに記憶させておけばよい。なお、無線通信や有線通信などの各種通信装置を濾過装置１００に備えれば、気温や湿度や降雨量といった気象情報を入手することができ、上述の補正係数の設定や変更することができる。また、ヒ素の濃度は、井戸などの水源に起因することが多いので、どこの水源からの液体かといった水源データや、位置情報などをメモリに記憶させておき上述の補正係数に反映させてもよい。

また、層状複水酸化物３の交換の判断として、前述したようにステップＳ４の判断において所定時間が経過しても差圧が閾値以下にならない場合や、差圧が低くならない場合や、差圧が高くなる場合を用いてもよい。すなわち、ハウジング２の容積および形状と、ハウジング２に供給する層状複水酸化物３の供給量と、供給部１０から供給する液体の供給量と、を設定して、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生しそうな時期とをほぼ一致させるようにすればよい。この場合、移動装置４０を省略することも可能となる。

また、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生しそうな時期とが一致しない場合に、制御装置５０は、移動装置４０を駆動させることにより層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生しそうな時期とを一致させるようにしてもよい。この場合、制御装置５０は、差圧計３０の差圧に基づいて移動装置４０を駆動させてもよく、液体の通水時間または液体の通水量に基づいて移動装置４０を駆動させてもよい。なお、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生しそうな時期とをほぼ一致させる場合に、層状複水酸化物３の交換時期をハウジング２内の最初（１回目）の詰まりの発生もしくは発生しそうな時期としてもよく、２回目以降の詰まりの発生もしくは発生しそうな時期としてもよい。

制御装置５０は、ステップＳ７の判断をＹｅｓとすると、層状複水酸化物３および小さな粒径の層状複水酸化物３ａの交換のための各種処理を行ない（ステップＳ８）、本フローチャートを終了する。

本実施形態の液体用フィルタ１によれば、移動装置４０が小さな粒径の層状複水酸化物３ａを拡散させるので、ハウジング２内の詰まりの発生を低減することができる。また、本実施形態の液体用フィルタ１によれば、制御装置５０が差圧計３０の測定結果に応じて層状複水酸化物３の交換時期を判断するので、使い勝手のよい液体用フィルタ１を実現することができる。また、制御装置５０が移動装置４０の駆動時間と、移動装置４０の駆動回数との少なくとも一方に基づいて層状複水酸化物３の交換時期を判断するので、使い勝手のよい液体用フィルタ１を実現することができる。

本実施形態では、ハウジング２の高さ方向（Ｙ方向）の寸法と、この高さ方向と交差する方向（Ｘ方向）の寸法とを設定し、ハウジング２に供給する液体の単位時間あたりの供給量を設定し、層状複水酸化物３のハウジング２への供給量を設定し、液体の通水による層状複水酸化物３の形状の変化に伴うハウジング２に詰まりが生じた際に層状複水酸化物３を交換している。これにより、層状複水酸化物３の吸着性能の劣化を検出するセンサーを設けることなく、適切なタイミングで層状複水酸化物３を交換することができる。なお、ハウジング２は、Ｙ方向の寸法がＸ方向の寸法よりも大きなものにも適用することもできる。

（第２実施形態）
以下、図５を用いて第２実施形態につき説明するが、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を割愛もしくは簡略化する。図５は、本第２実施形態の濾過装置１００を表す概要図であり、第２実施形態ではハウジング２を傾けて設けている。

ハウジング２のＸ方向の寸法をＹ方向の寸法よりも大きくした場合においても、ハウジング２を３度から４０度、好ましくは５度から３０度傾けることにより流体の空間速度を小さくすることができる。これにより、液体に含まれるヒ素が層状複水酸化物３と接触する時間を、ハウジング２を傾けない場合に比べて長くすることができる。なお、ハウジング２を傾ける角度が３度未満ではヒ素が層状複水酸化物３と接触する時間がさほど長くならず、ハウジング２を傾ける角度が４０度を超えると液体が排出部２０に向かう速度が速くなり過ぎる。このように、本第２実施形態によれば、効率良くヒ素を吸着することができる液体用フィルタ１を実現することができる。

（第２実施形態の変形例）
図６は、本第２実施形態の変形例を表す概要図であり、泥状化した層状複水酸化物３をハウジング２外に排出する第２排出部２１を設けている。なお、図面を簡単にするために、差圧計３０の図示を簡略化している。
泥状化した層状複水酸化物３は、ハウジング２の上部に溜まりやすく、本実施形態のようにハウジング２を傾けた場合には、傾斜に従って図６の左側に移動する。このため、本変形例では、ハウジング２の上部の左端（ハウジング２の高さ方向が低い側の一端）に泥状化した層状複水酸化物３を通過させ、泥状化していない層状複水酸化物３を通過させない開口部を設けて、第２排出部２１としている。第２排出部２１は、管部材であり、本変形例では排出部２０に接続して、泥状化した層状複水酸化物３をハウジング２外に排出しているが、排出部２０とは独立した排出管路としてもよい。

また、ハウジング２の上部の左端（ハウジング２の高さ方向が低い側の一端）に形成された開口は、小さな粒径の層状複水酸化物３ａを通過させるような大きさとしてもよい。なお、本変形例において、移動装置４０を省略してもよい。
また、本変形例の第２排出部２１を第１実施形態に適用してもよい。この場合、第２排出部２１は、ハウジング２の左端と右端とのいずれか一方に設けてもよく、ハウジング２の左端と右端との両方に設けるようにしてもよい。このように、本変形例では、泥状化した層状複水酸化物３を排出することができるので、ハウジング２の詰まりを低減することができる。

（第３実施形態）
以下、図７を用いて第３実施形態につき説明するが、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を割愛もしくは簡略化する。図７は、本第３実施形態の濾過装置１００を表す概要図であり、ハウジング２内に移動装置４０を設けるとともに、ハウジング２に新たな層状複水酸化物３を供給する第２供給部６０を設けている。更に、本実施形態では、泥状化した層状複水酸化物３および小さな粒径の層状複水酸化物３ａを通過させ、それ以外の層状複水酸化物３を通過させない選択部５と、この選択部５を通過した泥状化した層状複水酸化物３および小さな粒径の層状複水酸化物３ａをハウジング２外に排出する第３排出部２２を設けている。なお、図面を簡単にするために、差圧計３０の図示を簡略化している。

本実施形態の移動装置４０は、ベルトコンベア４１と、このベルトコンベア４１の上面を図中の矢印方向に駆動するロール部材４２と、を備えている。
ベルトコンベア４１は、泥状化した層状複水酸化物３および小さな粒径の層状複水酸化物３ａを搬送できればよく、例えば小さな粒径の層状複水酸化物３ａよりも小さな穴が形成されたメッシュ状とすることができる。この場合、メッシュ状のベルトコンベア４１は、泥状化した層状複水酸化物３も搬送できるようにメッシュの番手を決めることが望ましい。
ロール部材４２は、樹脂や金属製であり、不図示のモータにより半時計方向に回転してベルトコンベア４１の上面を矢印方向に繰り返し駆動している。

選択部５は、Ｙ方向に延びた板状の部材であり、小さな粒径の層状複水酸化物３ａおよび泥状化した層状複水酸化物３を通過させる一方、それ以外の層状複水酸化物３を通過させない大きさの開口を有している。このため、ベルトコンベア４１により搬送された小さな粒径の層状複水酸化物３ａおよび泥状化した層状複水酸化物３は、この開口を通過してハウジング２の廃棄部２ａに搬送される。本第３実施形態においては、廃棄部２ａの下方に第３排出部２２を設けているので、小さな粒径の層状複水酸化物３ａおよび泥状化した層状複水酸化物３をハウジング２の外部に廃棄することができる。なお、小さな粒径の層状複水酸化物３ａは、第３排出部２２から排出しないよう選択部５の開口の大きさを設定してもよい。

なお、ベルトコンベア４１を矢印方向に駆動し続けると、選択部５の開口を通過できない層状複水酸化物３が選択部５付近に溜まってしまう虞がある。この場合、制御装置５０は、不図示のモータを時計方向に回転してベルトコンベア４１の上面を矢印方向と逆の方向に駆動すればよい。また、ハウジング２の右端側にも選択部５と、廃棄部２ａと、排出部２０とを設けることが好ましい。なお、選択部５の開口をより小さくして小さな粒径の層状複水酸化物３ａは選択部５を通過させずに、泥状化した層状複水酸化物３が選択部５を通過するようにしてもよい。

第２供給部６０は、新しい層状複水酸化物３を供給する供給路６１と、制御装置５０に接続されたバルブ６２とを有している。
制御装置５０は、定期的にバルブ６２を閉状態から開状態にする制御を行って、ハウジング２に新しい層状複水酸化物３を供給することができる。
第３実施形態では、泥状化した層状複水酸化物３はハウジング２の外部に排出する一方、新たな層状複水酸化物３をハウジング２に提供しているので、ハウジング２の詰まりをより低減することができる。なお、第３実施形態において、差圧計３０を省略してもよく、第２供給部６０を省略するようにしてもよい。
また、第３実施形態の廃棄部２ａや、選択部５や、移動装置４０や、第２供給部６０は、第２実施形態にも適用することができる。

（第４実施形態）
以下、図８を用いて第４実施形態につき説明するが、第１実施形態から第３実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を割愛もしくは簡略化する。
図８は、本第４実施形態の濾過装置１００を表す概要図であり、本第４実施形態ではハウジング２は、Ｙ方向の寸法がＸ方向の寸法よりも大きなものとなっている。また、本第４実施形態では、供給部１０にバルブ１３が設けられている。バルブ１３は、不図示のコンプレッサーからの空気圧により開状態と閉状態とが切り替わり、開状態のときにハウジング２に液体が供給され、閉状態のときにハウジング２に液体が供給されないようになっている。また、バルブ１３の一部は、開状態と閉状態とで色が切り替わるようになっており、例えば閉状態のときは、黄色や赤色などの注意を喚起する色となっており、外部から識別できるようになっている。

本第４実施形態において、制御装置５０は、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生しそうな時期とが一致したときに、バルブ１３を開状態から閉状態に切替えて、ハウジング２への液体の供給を停止している。また、前述のようにバルブ１３の一部が注意を喚起する色に変わるので層状複水酸化物３の交換時期を報知することができる。
なお、色による注意喚起に代えて、もしくは、併用して、制御装置５０は、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生もしくは発生しそうな時期とが一致したときに、音を発生させて注意を喚起するようにしてもよい。

（第５実施形態）
以下、図９を用いて第５実施形態につき説明するが、第１実施形態から第４実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を割愛もしくは簡略化する。
図９は、本第５実施形態の濾過装置１００を表す概要図であり、本第５実施形態では側面に孔部７を有したパイプ６と、ハウジング２内でパイプ６を保持する保持部材８と、を有している。

パイプ６は、供給部１０から供給される液体をハウジング２のＹ方向に沿ってハウジング２の中部や下部側に導くものである。パイプ６の材質は、樹脂や金属などを用いることができる。パイプ６は、図９に示してあるように、一端（上部側）が層状複水酸化物３よりも上方に位置している。これは、小さな粒径の層状複水酸化物３ａや泥状化した層状複水酸化物３がパイプ６内部に入るのを防ぐことにより、パイプ６が詰まるのを避けるためである。なお、ハウジング２の上側に液体が満たされていない空間がある場合には、パイプ６は、一端（上部側）が液面よりも上方に位置することが好ましい。

また、パイプ６は、一端側（上部側）よりも他端側（下部側）のほうが孔部７の数が多くなっており、一端（上部側）から５ｍｍ～５０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ～２５ｍｍくらいまでは孔部７が形成されていない。これは、供給部１０から供給される液体をハウジング２の上部には供給しないようにするためである。本実施形態では、パイプ６やパイプ６に設けられた孔部７により供給部１０から供給される液体をハウジング２の下部側に供給しているので、ハウジング２の上部にある小さな粒径の層状複水酸化物３ａが泥状化しにくくなり、ハウジング２が詰まるのを低減している。なお、孔部７の大きさは、層状複水酸化物３および小さな粒径の層状複水酸化物３ａの大きさよりも小さいことが好ましい。これにより、パイプ６が層状複水酸化物３や小さな粒径の層状複水酸化物３ａにより詰まることを防止することができる。また、孔部７の大きさは、パイプ６の入口側（Ｙ方向上部）に比べてパイプの真ん中（Ｙ方向中部）付近または出口側（Ｙ方向下部）付近で大きくすれば、供給部１０から供給される液体をハウジング２の中部や下部に導くことができる。なお、孔部７の大きさは、パイプ６の出口側付近に比べてパイプ６の真ん中付近で大きくしてもよい。
また、本第５実施形態において、パイプ６の内径は、孔部７の大きさよりも大きいので、１つの孔部７から排出される液体の排出量は、パイプ６の下部から排出される液体の排出量よりも少なくなっている。

本第５実施形態では、２本のパイプ６を図９に示しているが、パイプ６の数は１本でもよく３本以上でもよい。小さな粒径の層状複水酸化物３ａが泥状化する場合に、上層からＴセンチ（例えば５センチ）程度泥状化することがある。このため、パイプ６を複数設ける場合には、Ｘ方向に２Ｔセンチ（例えば１０センチ）以上の間隔をあけて設けることにより、泥状化した層状複水酸化物３により２つのパイプ６の間が詰まってしまうのを防ぐことができる。また、パイプ６を複数設ける場合には、ほぼ等間隔に設けることが好ましく、例えば放射状となるように配置してもよい。
また、パイプ６のＹ方向の長さも任意に設定することができ、ハウジング２のＹ方向の真ん中付近までの長さにしてもよく、パイプ６のＹ方向の下部付近までの長さにしてもよい。なお、複数のパイプ６を同じ長さとしてもよい。

保持部材８は、パイプ６を保持する部材であり、パイプ６を保持できればどのような形状でもよく、材質としては樹脂や金属などを用いることができる。例えば、保持部材８として、樹脂製の網部材を用い、網の目においてパイプ６を保持するようにしてもよい。保持部材８として網部材を用いた場合には、網部材の弾性変形を利用してパイプ６を保持することができる。また、網の目でパイプ６を保持すれば、１つの保持部材８で複数の保持部材８を保持することができる。なお、図９では、保持部材８が１か所でパイプ６を保持しているが、Ｙ方向に離間して保持部材８を複数設けて複数個所でパイプ６を保持するようにしてもよい。

本第５実施形態によれば、パイプ６が供給部１０から供給される液体をハウジング２の下部に導くので、泥状化した層状複水酸化物３がハウジング２の上部にのみ形成されるのを防ぐことができる。これにより、ハウジング２が詰まるのを低減することができる。
また、パイプ６の数や、長さや、径や孔部７の数などを調整して、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生する時期もしくは発生しそうな時期とをほぼ一致させれば、差圧計３０の計測結果に基づいて、層状複水酸化物３の交換時期を容易に検出することができる。なお、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生する時期もしくは発生しそうな時期とをほぼ一致させるために移動装置４０を駆動してもよい。この場合、第１実施形態から第４実施形態のどの移動装置４０を用いてもよい。なお、移動装置４０を用いなくても、層状複水酸化物３の交換時期と、ハウジング２内の詰まりが発生する時期もしくは発生しそうな時期とをほぼ一致させることができる場合には、移動装置４０を省略することも可能となる。

（第５実施形態の変形例）
図１０は、本第５実施形態の変形例を示す濾過装置１００の概要図である。第５実施形態においては、パイプ６の内径は、孔部７の大きさよりも大きいので、パイプ６の下部から排出される液体の排出量が多く、パイプ６の下部付近で小さな粒径の層状複水酸化物３ａが泥状化する可能性がある。また、パイプ６によりハウジング２の下部に導かれた液体は、排出部２０に近いので、パイプ６の下部から排出された液体は、層状複水酸化物３と接触する接触時間が短くなり、ヒ素が層状複水酸化物３に十分吸着されなくなる可能性がある。

このため、本変形例では、図１０に示すようにパイプ６の形状をパイプの下部に向けて（排出部２０に向けて）外径および内径が小さくなるようなテーパ形状としている。このため、本変形例では、パイプ６の下部から排出される液体の排出量を第５実施形態に比べて少なくすることができるので、パイプ６の下部付近で小さな粒径の層状複水酸化物３ａが泥状化することを低減することができる。また、パイプ６の下部から排出される液体の排出量を少なくしているので、層状複水酸化物３と接触する接触時間が短い液体の量を少なくすることができる。
なお、パイプ６の内径をテーパ形状とした場合でも、パイプ６の下部の内径は、孔部７の大きさと同等以上とすることが好ましい。

以上説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。例えば、差圧計３０に代えて供給部１０と排出部２０とに流量計を設けてもよく、供給部１０を流れる流量と、排出部２０を流れる流量との差からハウジング２が詰まっているかどうかを判断してもよい。また、液体用フィルタ１をカートリッジ交換式としてもよい。供給バルブ１１、排出バルブ１２、バルブ１３およびバルブ６２は、空気弁としてもよく、電磁弁としてもよい。また、第１実施形態から第５実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ 液体用フィルタ ２ ハウジング ３ 層状複水酸化物
３ａ 小さな粒径の層状複水酸化物 １０ 供給部 １１ 供給バルブ
１２ 排出バルブ ２０ 排出部 ３０ 差圧計 ４０ 移動装置
５０ 制御装置 １００ 濾過装置

Claims (17)

1. 液体に含まれる有害物質を吸着する層状複水酸化物が収容されたハウジングと、
   前記ハウジング内の前記層状複水酸化物を移動させる移動装置と、
   前記移動装置の駆動時間と、前記移動装置の駆動回数との少なくとも一方に基づいて前記層状複水酸化物の交換を判定する制御装置と、を備えた液体用フィルタ。
2. 前記移動装置は前記ハウジングの外側に設けられている請求項１記載の液体用フィルタ。
3. 前記移動装置は、前記ハウジングに接続された第１配管部から液体を供給し、前記ハウジングに接続された第２配管部から液体を排出する状態と、前記第２配管部から液体を供給し、前記第１配管部から液体を排出する状態と、を切り替える切替部を有する請求項２に記載の液体用フィルタ。
4. 前記移動装置は前記ハウジング内に設けられている請求項１記載の液体用フィルタ。
5. 前記移動装置は、前記層状複水酸化物が拡散するように前記層状複水酸化物を移動させる請求項１から４のいずれか一項に記載の液体用フィルタ。
6. 前記移動装置は、前記ハウジングに振動を与える振動部材を有している請求項１から５のいずれか一項に記載の液体用フィルタ。
7. 前記ハウジングに供給される液体と、前記ハウジングから排出する液体との差圧を測定する差圧計と、前記差圧計の測定結果に応じて前記移動装置を制御する制御装置と、を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載の液体用フィルタ。
8. 前記制御装置は、前記差圧計の測定結果に応じて前記層状複水酸化物の交換を判定する請求項７記載の液体用フィルタ。
9. 前記制御装置は、前記ハウジングの容積と、前記ハウジングに供給する前記層状複水酸化物の供給量と、前記液体の供給量とに基づいて、前記層状複水酸化物の交換を判定する請求項１から８のいずれか一項に記載の液体用フィルタ。
10. 前記層状複水酸化物の交換を判定する基準が、前記液体の前記有害物質の濃度に関連する情報に基づいて設定される、請求項８又は９に記載の液体用フィルタ。
11. 前記ハウジングが水平面に対して傾けて設置される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の液体用フィルタ。
12. 前記ハウジングが水平面に対して３～４０度傾けて設置される、請求項１１に記載の液体用フィルタ。
13. 前記ハウジングには、前記層状複水酸化物のうち泥状化した層状複水酸化物を外部に導出する管路が設けられている、請求項１～１２のいずれか一項に記載の液体用フィルタ。
14. 前記移動装置は、前記ハウジング内において泥状化した前記層状複水酸化物を前記管路に向けて移動させるベルトコンベアである、請求項１３に記載の液体用フィルタ。
15. 液体に含まれる有害物質を吸着する層状複水酸化物が収容されたハウジングと、
    前記ハウジング内の前記層状複水酸化物を移動させる移動装置と、
    前記ハウジングに対して前記液体を供給するかしないかを切り替えるバルブを備え、前記バルブの状態に応じて、前記バルブの一部の色が変化する液体用フィルタ。
16. 前記ハウジングの容積と、前記ハウジングに供給する前記層状複水酸化物の供給量と、前記液体の供給量とに基づいて、前記層状複水酸化物の交換を判定する制御装置を備えた請求項１５記載の液体用フィルタ。
17. 前記移動装置の駆動時間と、前記移動装置の駆動回数との少なくとも一方に基づいて前記層状複水酸化物の交換を判定する制御装置を備えた請求項１５記載の液体用フィルタ。

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