JPH04200660A - 静電式濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気絶縁性溶剤溶液中に誘導静電場を利用し
た静電式濾過装置の改良に関するものである。

従来技術 電気絶縁性溶剤溶液中に誘導静電場を利用した汚水また
は廃液処理用の濾過装置は、本発明者によって開発され
、既に、特公昭４０−１５５４９号公報、特公昭５１−
３９４１号公報、特公昭５１−３９４２号公報、特公昭
５１−２３７４２号及び特公平１−２２８２１号公報な
どとして公にされている。

これらの装置は、電気絶縁性溶剤溶液を収容したタンク
に、被処理液を導入するための人口と処理済液を排出す
るための出口を設けるとともに、前記溶剤溶液層の液面
より上方の位置において、浮遊不純物排出口を付設し、
一方、前記タンク内部に、前記溶剤溶液内において一対
の電極を配置し、この電極間に高圧直流電圧を印加する
ものであり、前記被処理液人口から導入した被処理液の
含有する有機物質を前記一対の電極によって形成される
静電場の作用で前記溶剤溶液中に溶解せしめ、かつｆ４
１ｆｑ溶液層の上面に形成される中間層の浮遊不純物を
前記浮遊不純物排出口から排出し、かつ　前記中間層の
上面に形成される処理済液層の処理済水を前記処理済液
出口から排出するようにしたものである。

この種の従来の静電式濾過装置によって、汚水ないし廃
液は非常に効率よく処理され、不純物含有量の少ない処
理済水を排出できるようになったが、被処理液に溶解さ
れていたガスが静電場で分離され浮上する際に伴う、溶
剤及び永いずれにも溶けないガム賞や溶剤の微粒子の混
入は避けられず、処理済水を排水基準に合わせて排水す
るためには更に二次処理を必要とすることが多い、なお
、排水の有機物質含有量に対する規制は近年ますます厳
しくなってきている。

発明が解決しようとする課題 地球環境に有害なフロン系溶剤が世界的に製造禁止、使
用禁止となり、塩素系溶剤による地下水の汚染も正に地
球的規模の危機に直面している。

そこで、本発明は、これらの溶剤等による汚染水を処理
するに当たり、その含有溶剤の９０％以上を回収し、更
に、処理済の水中に残存する溶剤等をほぼ完全に除去で
きる、コンパクトな静電式濾過装置を提供することを課
題とする。

課題を解決するための手段 本発明の装置は、電気絶縁性溶剤溶液を収容したタンク
に、被処理液を導入するための入口を設け、前記タンク
内部に前記溶剤溶液内において一対の電極を配置し、こ
の電極間に高圧直流電圧を印加するようにした静電式濾
過装置であって、前記タンクの側壁を二重壁にして、そ
の内側壁と外側壁との間にポケットを形成し、前記内側
壁の上縁は前記溶剤溶液の液面よりも上方に形成し、溶
剤溶液層の上面に形成される中間層の浮遊不純物が前記
内側壁の上縁から前記ボケ−／　Ｉ−へ浴出するように
したものを、下記のように改良することによって、上記
課題を非常に効率的に解決した。

即ち、本発明では、上記一対のｔｆｆｉをタンク内部の
片側に偏った状態で、水平面に対して２５〜４０“の角
度で上方に傾斜して存在させ、しかも主ポケットを、上
記電極の上端縁が存在する側のタンク側壁に設け、タン
ク内部の、上記電極と上記主ポケットを構成する上記内
側壁上端の間に多孔性整流板を実質的に水平に設けると
共に、上記多孔性整流板の上方にタンクの中央部から主
ポケットの上方に向けて上方に傾斜した盲の邪魔板を設
け、更に、この盲の邪魔板の上方に、実質的に垂直状態
に多孔性板を取付けるものであり、処理水の排水口は、
タンクの、上記主ポケットと対向する壁面の上端部に設
けたのである。

被処理液導入口が上記タンクの底部に設けられており、
該導入口の上方に整水器が設けられていることは従来通
りであるが、更に、溶剤自動排出用パイプを、その溶剤
吸込口がタンク内部の上記整水器の水平位置より下方に
位置するように、−タンクに取付けることにより、溶剤
をも純粋に近い状態で効率よく取り出し可能としている
。

更に、タンク内部、譬の邪魔板と排水口の間の水層中に
、電着可能な多孔性吸着材充填層を、溶剤溶液層との間
に間隔を開けた状態で、水層と接するように設けるのが
好ましく、そうすることによって、静電処理時の処理済
水の残留電荷を連続的に利用して、処理済の水中に残存
する溶剤等を全てを完全に除去可能となる。

かかる多孔性吸着材としては、活性炭、スポンジ状金属
塊、多孔性金属板などがいずれも使用できる。

本発明においては、濾過用の溶剤として下記の条件を具
備するものを使用するのが好ましい。

■　引火性、爆発性でない。

■　誘電率が２．０〜７．０（２０℃）である。

■　比重が１．３０（２０／２０℃）以上である。

■　ＫＢ値（カウリ樹脂の溶解性を示す尺度）は９０以
上の物性をもつ。

■　融点が０℃以下である。

本発明では、かかる溶剤層中に架設された電極間に、負
の直流高電圧で、約４０〜６０ＫＶが印加されるが、電
極間の距離は一般にテトラクロロエチレン−誘電率２．
３５（１５℃）−で、負の直流高電圧印加ＫＶ当たり２
〜３１１ｍとなる。

例えば、テトラクロロエチレンに汚染された地下水等を
清浄化する場合：その汚染物テトラクロロエチレンの含
有量が１％（１００００ｐｐｍ）であっても、電極間の
距離をＫＶ当たり２．５−一に設定し、負の直流高電圧
６０ＫＶに印加した静電場で処理すると、処理済水中の
残留テトラクロロエチレンの数値はａｐｐ−前後となり
、約９９．９２％のテトラクロロエチレンが溶剤層中に
回収される。

更に、溶剤層の全体が、電極間に常時印加される６０Ｋ
Ｖによる電荷をチャージしていることから、溶剤層中の
溶解水分は、凝集し、水滴となり、静電処理済の水と同
時に順次浮上分離されることとなる。

このことは、静電的抽出により処理された水層に、溶剤
物質が再び混入することなく、安定して良好な水質が得
られることを保証する。

また、このことにより、溶剤層による電気絶縁機能が低
下せず、溶剤層に対する加水分解等の危険性がなくなり
、化学的に安定して、連続的な長期使用が保障される。

なお、回収された溶剤の含水分は、８　ｐｐ＋１１前後
となるため、新鮮な溶剤と変わらず、そのまま再利用が
可能となる。

かかる本発明の効果は、下記のようにして生ずる。

まず、本発明における静電場の構造は、前述の如く、タ
ンクの中心より右か左の片側一方向に、一定の斜角度（
水平面に対して２５〜４０”の角度で上方に傾斜）をも
った陰電極（極片付設）と陽電極（極片付設）を架設す
るものであるが−この電極の斜角度は溶媒層として使用
する溶剤の誘電率と比重等に対する処理水の相関関係に
よって決定される−１このように、タンク内に、斜角状
電極を偏在させる結果、本発明では、静電処理済の水が
、静電槽で電極の存在する側の側面に沿って浮上するよ
うになり、このようにして処理された処理水は、溶媒層
を浮上して、その上方に水平に存在する多孔性整流板に
突き当たり２、浮上加速度が減速され、その結果、処理
水とそれに伴って浮上した溶剤がより精度よく分離され
ることとなる。

次いで、浮上水中の微粒状の固形物は上方の水層中で撹
乱状を呈するが、その上方に盲の斜角状邪魔板が存在す
るため、該固形物は、その外側に付設されたスラッジ沈
澱室すなわち主ポケットに自動的に落下るる、また、こ
の斜角状邪魔板によって、浮遊固形物と分離された水層
部は、斜角状邪魔板上部の垂直多孔性板部分を通り、そ
れに対向して位置する排水口に向けて、浄化水層に効率
よく流入する。

なお、回収溶剤に対する連続自動排出口は、その溶剤流
入口を、静電層下方、整水器の水平位置より下方に設定
するが、これは、回収溶剤中の含水骨を最低に保持する
ためである。

このようにして、本発明では、非常に効率よく被処理液
を静電処理し、自動的に、そこに含まれる不純物を溶剤
に溶解又は固液分離して、純粋な状態で水層を取り出す
ことができるのであるが、かかる水層の浄化は、水層中
に、電着可能な多孔性吸着材充填層を設けることによっ
て、下記の遺り、より確実なものとなる。なお、電着可
能な多孔性吸着材充填層としては、例えば活性炭、多孔
性金属塊、金属細線などを水の流入通過可能な室に充填
したもの、あるいは、多孔性金属板の積層体などが、い
ずれも有効に利用できる。

本発明では、水層に関しては、負の直流の高電圧４０〜
６０ＫＶを印加された静電場を通過した帯電水が、溶剤
層の上部に直接水層を形成するように設計されており、
この上下両液面は直接接液しており、常時電位差が維持
されている。

この帯電水が、水層中に設けられた活性炭層等を一定の
流水で反対側の排水口に向かって横水平式に通過する時
、その電荷による吸着効果は倍加され活性炭等への吸着
作用が急速に低下しない。

この作用効果により、前記静電処理後の水層中に残存す
る溶剤の量（Ｂｐｐ−前後）が、活性炭層などの使用に
よって、更に０．００１〜０．００６ｐｐ曽と減少し、
排水口から、完全に無害の清澄水を得ることができる。

水層部に架設する、電着可能な多孔性吸着材充填層の下
端は、下方の溶剤液面より一定の距離をもって設定し、
下方に常時一定の電荷をもつ溶媒層と直接接液する一定
の水層部を形成するのが好ましく、これにより、電着可
能な多孔性吸着材充填層を一定方向に連続的に通過する
水層部の電荷を最後まで保持することが可能となる。

なお、本発明では、前述した如く、静電処理済の水の完
全処理を容易に達成するため、その浮上水側と反対側に
所定の排出口を用意し、静電場を通過後の浮上水を反対
側に横水平的に一定の流れ現象を安定化することで、０
．５〜１．０ミクロン程度の微粒固形物等を完全に接液
部に中間層として静電的に凝集させる。連続的に自動的
にスラッジ沈澱室に落下する構造になっている。

その結果、水層部に架設された多孔性吸着剤充填層にス
ラッジ分が混入しないので、活性炭等の充填層に目詰ま
り現象が起きない。

更に、本発明では、活性炭等の充填層の底部より強制通
風を行って好気性の菌を活性炭等の表面上に繁殖させて
、活性炭等に吸着した溶剤等の有機勧賞を、その表面で
菌によって時間をかけて分解させ活性炭等のライフサイ
クルを更に長期化させる方法を組み込むことも可能であ
る。

なお、本発明の装置でｔよ、上記主ポケットの存在しな
いタンク壁面にも、上記主ポケツト同様の補助ポケット
を設けるのが好ましく、特に、排水口の存在しない、二
側面には、内側壁の高さが主ポケットと同様の高さとな
る補助ポケットを設けるのが好ましい。補助ポケットは
独立して設けられても、また、主ポケットに連結して設
けられてもよく、いずれにしても、これら補助ポケット
の存在によって、水層と溶剤層の間に形成されるスラッ
ジ分の自動的な除去がより完全となる。

主ポケット及び補助ポケットいずれにおいても、内側壁
の上縁は■ノツチ形状に形成するのが好ましい。

実施例 次に、本発明を図面に示す一例に従って、説明する。

この例では、第１図に示す如く、濾過タンク（１）の底
部に、濾材である溶剤溶液（２）の流入口が存在し、か
つタンク（１）の底部中央には、適当な高さに被処理液
導入口（３）が設けられている。

被処理液導入口（３）は、タンク（１）の前後方向に適
当な長さを有し、その外周面に多数の小孔を有しており
、また、その上方には更に多数に微小孔を有する整水器
（４）が配置されている。

タンク（１）内の溶剤溶液層（５）の中には、陽極（６
）と陰極（７）とからなる一対の電極が配置されている
が、これらは、タンク（１）の左側に偏って位置する。

高圧電極に接続された陰極（７）は、タンク（１）の前
後方向にのびる平坦な傾斜（８）を有するものであり、
この傾斜（８）は左側が高く形成されており、また、陽
極（６）は、その内側傾斜（９）が、陰極（７ン　　と
火花放電を起こさないように、適当な間隔を開けて、陰
極（７）の傾斜（８）と対面するように、陰極（７）の
外側に配置されている。

なお、陰極（７）及び陽極（６）それぞれ対面する側す
なわち傾斜（８）　（９）には、図示されていないが、
独特の極片が設けられている（特公昭５１−２３７４２
号公報参照）。

なお、陽極（６）は、陽極吊持部材（図示されていない
）を介してタンク蓋（図示されていない）に固定されて
いる。このようにして、陰極（６）と陽極（７）の間に
は、水平面に対して、一定の角度（２５〜４０°）で左
上方に傾斜する接触帯域（１０）が前後方向に延びて形
成されることとなる。

陰極（７）は高圧導電線（１１）に接続されるとともに
、このＸｔ線（１１）を収容した支持管（２０）によっ
て機械的に支持されている。

タンク（１）の左側の側壁は二重壁になっており、その
外側壁（１２）と内側壁（１３）の間に主ポケット（１
４）が形成されている。主ポケット（１４）は内部に溜
まった不純物を取り出しやすいように先細りに形成され
ている。

また、タンク（１）の上記主ボケッ）　（１４）を形成
する内側壁（１３）と対向する側壁（右側壁）の上方に
、水層（２１）の排出口（２７）が形成されており、上
記内側壁（１３）と高圧法ｉｉ　ｉ　（１１）の支持管
（２０）の間には、上記内側壁（１３）の上端部近くに
、上記陰極（７）と陽極（６）間の上方開口部を覆うよ
うに、多孔性整流板（１５）が実質的に水平に設けられ
ている。

更に、この多孔性整流板（１５）の上方には、タンクの
中央部から主ポケット（１４）の上方に向けて上方に傾
斜した盲の邪魔板（１６）が設けられており、この盲の
邪魔板（１６）の上方は、多孔性板（１７）が垂直に取
付けられている。なお、多孔性整流板（１５）、その上
方に形成される傾斜した盲の邪魔板（１６）及び垂直多
孔性板（１７）はいずれも、タンク（１）を前後方向に
横切って前後壁間全域に取付けられている。

また、溶剤自動排出用パイプ（２２）は、その溶剤吸込
口（２３）が、タンク（１）内部の、整水器（４）の水
平位置より下方に位置するように取付けられているもの
であり、その溶剤排出口は、タンク（１）外部で、主ポ
ケット（１４）の上端より上方に位置するようになって
いる。

なお、図面の例では、該溶剤自動排出用パイプ（２２）
の途中に伸縮管（２４）が取付けられており、排出口の
高さの調節が可能となっている。

更に、この例では、タンク（１）の前後壁面に、補助ボ
ケント（１４″）が設けられており、補助ポケット（１
４’）　の内側壁の上端（１８°）は、主ポケット（１
４）の上端（１８）と同し高さに形成されており、共に
Ｖノンチ形状となっている。

なお、主ボケフ）　（１４）と対向した位置にある右壁
上方には、処理済の水層（２１）の上澄液の水面（２６
）が溢流するように樋（２５）が設けられており、この
樋（２５）に排水口（２７）が取付けられている。

次に、この装置を使用した工業廃液の静電処理方法につ
いて簡単に説明する。

まず、電気絶縁性または誘電性で水より比重の大きな溶
剤、例えばパークロルエチレンを濾過タンク（１）内に
流入口（２）より流入し、一定の液面（１９）まで充満
させ、更に、その上層には水道水を予定水位まで流入し
、水層（２１）を形成する。

次いで、陰極（７）に負の直流高電圧を印加する−なお
、本発明では内側電極を陽極とし、外側電極を陰極とす
ることもでき、この場合は電極（７）が陽極で、此れに
直流工高電圧が印加されることとなる−０ このように準備しておいて、被処理液〔タンク（１）に
充満した溶剤すなわちパークロルエチレンと混合したエ
マルジョン化した被処理液を使用するのが好ましい〕を
導入口（３）からタンク（１）内に導入する。導入口（
３）に導入された被処理液は速度が急速に低下し、多数
の小孔を設けた導入口（３）の外周面によって小さな粒
滴となり、さらにその上方において多数の微小孔を設け
たゆるやかな山形状の整水器（４）によって、より小さ
な粒滴となり陰極（７）の中心に向かって比重差により
上昇する。

陰極（７）の斜面（８）に接して負に帯電した粒滴は、
静電場の作用で、陰極（７）に付設された極片の先端か
ら陽極（６）の方に高速度で吸引され、陽極斜面（９）
に達した粒滴は今度は正に帯電し、再び陰極（７）に向
かって飛散する。粒滴が両極（６）（７）間を往復飛走
する間に被処理液に含まれていた油分は、溶剤溶液（５
）に溶解し、また固形物その他の不純物も水分から分離
され、ゆるやかな速度で上昇し、固形物その他の浮遊不
純物は中間層を形成し、水分は水層（２１）の下方より
順次平面的に上昇し、押し上げられた水面（２６）が樋
（２５）に溢流し、排水口（２７）から流出される。

この装置では、電極が主ポケット（１４）の存在する内
側壁（１３）の方に偏って位置するため、静電分離され
た水分及び固形物は、該内側壁（１３）に沿って上方し
、その上方に位置する多孔性整流板（１５）に突き当た
り、浮上速度が減速され、溶剤とよりよく分離され、こ
れらは層状となって、溶剤溶液層（５）の上に浮上する
。

次いで、浮上水中の浮遊不純物は、上方の水層中で撹乱
状を呈するが、多孔性整流板（１５）の上方に位置する
盲の斜角状邪魔板（１６）により、主ポケット（１４）
上方に導かれ、主ポケット（１４）内に自動的に落下し
、該不純物と分離された水が、その上方に位置する垂直
多孔性板（１７）を通過し、排水口（２７）に向けて流
れる。なお、主ポケット（１４）は先細りに形成されて
いるため、不純物は速やかに沈降濃縮され、その下端の
取り出し口から排出できる。なお、多孔性整流板（１５
）の存在しない側、タンク（１）右側の溶剤溶液層に浮
上してきた不純物は、補助ポケット（１４°）に落下す
る。補助ポケット（１４’）　　は、主ポケット（１４
）と同様に先細りに形成されているが、ここに落下する
不純物の量は少量であるため、本装置では、主ポケット
（１４）より浅く形成されている。

このようにして、本発明では、タンク（１）の片側で非
常に効率よく溶剤、水及び不純物の分離がなされ、しか
も、その上に存在する多孔性整流板（１５）、盲の斜角
状邪魔板（１６）を経て、より精度よ（分離された水が
、タンク（１）上方の垂直多孔性板（１７）を通して、
対向して存在する排水口（２７）に導かれるので、被処
理液から、再利用可能な状態で水を回収することが可能
となる。

更に、本発明では、タンク（１）内部の下方（１１極の
下方であるのが好ましい）、被処理液の導入口（３）上
に配置された整水器（４）より下に、溶剤自動排出用パ
イプ（２２）の熔剤喋込口（２３）を配置しているため
、比重の重い溶剤は、水分をほとんど含まない、純粋に
近い状態で回収でき、そのまま再利用可能となる。

本発明では、更に純粋な水を回収するために、第２図の
如く、盲の斜角状邪魔板（１６）と排水口（２７）の間
の水層（２１）中に、電着可能な多孔性吸着材充填層（
２８）を設けるのが好ましい。

この例では、活性炭を充填した筒状体が上下を多孔性金
属板（２９）で覆い、側面を盲の金属板（３０）で互い
違いに上下させて遮蔽した状態で３個並列させて、多孔
性吸着材充填層（２日）を形成しているものであり、タ
ンク（１）内で静電分離された水分は、矢印の方向に、
該多孔性吸着材充填層（２日）を通り、排水口（２７）
に導かれる。

該多孔性吸着材充填層（２８）の下方には、溶剤溶液層
（５）との間に水層（２１）がなお存在しているため、
多孔性吸着材充填層（２８）を通る水は、常に電荷を帯
びた状態で移動し、溶剤や不純物を活性炭（１１着可能
な多孔性吸着材）で非常に効率よく吸着分離しうる。こ
のようにして処理した水は、溶剤含有量０．００１ｐｐ
ｍ以下の、無害な状態で回収できる。

なお、活性炭の代わりに、多孔性吸着材として、ステン
レスウールなどを使用してもよい。

また、第３図の如く、波形の多孔性金属板（２９）を積
層して、多孔性吸着材充填層（２８）を形成してもよい
。

発明の効果 本発明では、非常にコンパクトにして、効率のよい静電
式濾過装置を提供できるため、クリーニング店など小企
業でも、使用済の塩素系溶剤などを、効率よく処理回収
可能となる。

なお、本発明では、処理後の水及び溶剤を共に、そのま
ま再使用可能な状態で回収可能であり、特に、溶剤等に
よる汚染水を処理するに当たり、その含有溶剤の９０％
以上を回収可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一例を示す断面図、第２図及び
第３図はそれぞれ本発明の異なる装置の要部断面図であ
る。 （１）タンク　　　　　（１４）　　主ポケット（３）
被処理液導入口　（１５）　　多孔性整流板（４）整水
器　　　　　（１６）　　邪魔板（５）溶剤溶液　　　
　（１７）　　多孔性板（６）陽極　　　　　　（２１
）　　水層（７）陰極　　　　　　（２３）　　溶剤吸
込口（２７）　　排水口 （２８）　　吸着材充填層 外１石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気絶縁性溶剤溶液を収容したタンクに、被処理
   液を導入するための入口を設け、前記タンク内部に前記
   溶剤溶液内において一対の電極を配置し、この電極間に
   高圧直流電圧を印加するようにした静電式濾過装置であ
   って、前記タンクの側壁を二重壁にして、その内側壁と
   外側壁との間にポケットを形成し、前記内側壁の上縁は
   前記溶剤溶液の液面よりも上方に形成し、溶剤溶液層の
   上面に形成される中間層の浮遊不純物が前記内側壁の上
   縁から前記ポケットへ溢出するようにしたものにおいて
   、 上記一対の電極がタンク内部の片側に偏って、水平面に
   対して２５〜４０゜の角度で上方に傾斜して存在するこ
   と、 主ポケットを、上記電極の上端縁が存在する側のタンク
   側壁に設けられていること、 上記タンク内部の、上記電極と上記主ポケットを構成す
   る上記内側壁上端部の間に多孔性整流板が実質的に水平
   に設けられていること、上記多孔性整流板の上方にタン
   クの中央部から上記主ポケットの上方に向けて上方に傾
   斜した盲の邪魔板が設けられており、かつ、該盲の邪魔
   板の上方には、実質的に垂直状態の多孔性板が取りつけ
   られていること、 処理水の排水口が、タンクの、上記主ポケットと対向す
   る壁面の上方に設けられていること、被処理液導入口が
   上記タンクの底部に設けられており、該導入口の上方に
   整水器が設けられていること、及び 溶剤自動排出用パイプの溶剤吸込口が、タンク内部で、
   上記整水器の水平位置より下方に位置することを特徴と
   する静電式濾過装置。
2. （２）タンク内部で、上記盲の邪魔板と上記排水口の間
   の水層中に、電着可能な多孔性吸着材充填層が、上記溶
   剤溶液層との間に間隔を開けた状態で、水層と接するよ
   うに配置されていることを特徴とする請求項（１）記載
   の静電式濾過装置。