JPH04506623A - ろ過における改善 - 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】 ろ過における改善 本発明は、ろ過カートリッジに関するものであり、特には排出液から汚染物及び 不純物を除去するのに使用するためのカートリッジに関する。

産業廃棄物からの汚染物及び不純物の除去及び処分という面倒な間ヌがこのとこ ろ認識されてきた。ろ過された液体が下水本管への放出に適当な品質のものであ るようにまた水源への許容しつる二次排液として扱いつるように産業廃液をろ過 するための多（の試みがなされてきた。別の廃棄物処分方法に従えば、ろ過され ていない毒性廃棄物はしばしば、公認された廃棄物処分場に投棄されるが、この ようにして投棄された液体廃棄物がそれが堆積された場所の土壌の透過係数とは 無関係に生じうる水循環サイクルに及ぼしつる有害な影響についてはほとんど認 識されていない。河川等の水流や海洋に放流される汚染液体に関連した全環境的 影響についての認識も同じく欠けている。これを契儂として、関連機関をして排 出液晶質が改善されるよう既存の基準を見直す動きが起こっている。

多くの産業界は、これまで、排出液を処理するのにろ過プラント及び他の型式の 処理プラント（例えば、溶存酸素浮遊、凝集傾斜プレートバック、薬剤投与等） を使用した。しかし、処理の結果は、使用したプラント並びに特定の排出液から 除去されるべき汚染不純物の性状に応じてかなり変動する。

これが、ろ過プラントにおいて使用のための多（の様々の型式の吸を剤フィルタ ーカートリッジの開発につながった。カートリッジは、形態及びろ過をもたらす のに使用される材料において異なっている。これらは一般に使い捨てでありそし てろ過されるべき物質の性状と関連する、変動する使用寿命期間を有している。

フィルターの寿命は、粒状物、スライム、油等を除去するのに使用される表面積 、溶液から除去されるべき汚染物の場合フィルター材料の吸着特性、そしてフィ ルター材料により利用しうる全体吸着表面積に関係する。

従来技術のカートリッジのうちに、粒状物の除去のためにろ過されている液体に 大きな表面積を与えることを意図するひだ状に折り畳んだ合成材料を備えるもの がある。表面積が大きいほど、フィルターの潜在的な寿命は大きくなる。これら フィルターはある程度成功裡に使用されたが、それらの寿命はフィルター膜の閉 塞により減少した。

吸着剤フィルターカートリッジにおいて従来使用されてきた材料の一つは活性炭 である。活性炭は、それが非常にに良好な吸着能力を有しているが故に、厳密な 処分管理を特徴とする特に毒性の産業廃棄物のろ過のために有効な材料である。

カートリッジの使用の目的は、ろ過された液体が再使用のためにプロセスに再循 環されうるような或いは下水糸路に乃至は河川等の水流乃至海河口に放流されつ るようなろ過液体純度水準を実現することである。

存在する問題の一つは、使用済みカートリッジは排出液からろ過した毒性の物質 をやはり有しているのでその処分である。従って、カートリッジの処分回数がな るべく少な（て済むようにカートリッジ寿命を増大することが所望され、これは 明らかに実際的なそして経済的な利益をもたらす。これは、−厘効率的なカート リッジの製作により為しえそしてこの面からのろ過技術こそ本発明が主に関心を 持つものである。

従って、本発明の目的は、従来のフィルターにおいて可能であったより一層効率 的でありそして一層完全なろ過を可能ならしめる物理的性質を有するろ過材料を 具備するフィルターカートリッジを提供することである。

本発明のまた別の目的は、吸着能力と透過性を低減することなくろ過を改善する フィルター材料ブレンド（ａ合物、組合せ）を開発することである。事実、本発 明は使用される特殊なフィルターブレンド材料により汚染物の吸着を顕著に改善 する。更に、従来技術のカートリッジに比較して、このカートリッジブレンドを 使用してそして所定のカートリッジ容積内でフィルター材料の一層大きな有効利 用吸着表面積が実現される。

吸着式フィルターカートリッジは産業界で広範囲使用されているので（例えば、 ドライクリーニング業界だけでも米国で年間６００万個を超えるカートリッジが 使用されていると推定される。）、また米国でのドライクリーニング機械の７０ ％に至るまでにカートリッジが使用されているので、カートリッジの効率とその 寿命の延長化における改善をもたらすことの産業界への利益及び環境への利益は 明白である。

一般に使用される従来技術のカートリッジに従えば、炭素質フィルター材料（通 常は粒状（Ｇｒａｎｕｌａｒ）活性炭）が使用され、それにより液から除去され るべき汚染物は炭素の露出表面に吸着され、これが汚染物の吸着を促進する。

理想的には、フィルターカートリッジは、利用に供しつる吸着表面積を最大限と し、良好な吸着性質を有しそして液からろ過されるべき物質の型式に相応の範囲 内に入る流体速度でフィルターを通しての流体の通過を許容する透過性を有する フィルター材料ブレンドを収納すべきである。

フィルターカートリッジにおいて粒状吸着剤材料の特定のブレンド（即ち混合或 いは組合せ）が使用されるなら、フィルターのろ過性質における顕著な改善が得 られることが経験及び実験から見出された。驚くべきろ過結果が、フィルター材 料ＡＣＴＩＶＡ■Ｄ　Ｐ４２粉末、ＡＣＴＩＶＡＩＤ　Ｆ１２繊維及びＡＣＴＩ ＶＡＩＤＦ５２繊維のブレンドが使用されるとき見出された。ＡＣＴＩＶＡＩＤ 　Ｐ４２は炭素質吸着剤粉末から実質土酸る吸着剤に対する商標名であり、同様 にＡＣＴＩＶＡＩＤＦ１２繊維及びＡＣＴＩＶＡＩＤ　Ｆ５２は、繊維質吸着剤 に対する商標名である。使用しつる他の種材料としては、ＡＣＴＩＶＡＩＤＰ４ ２の代替物としての伝統的な粉末状活性炭及び混合物のろ過性を増大するための レキ岩（ｇｒａｖｅｌ）を挙げることが出来る。

上述した成分のブレンドの代表的な比率は、２０％Ｐ４２粉末、４０％Ｆ１２繊 維及び４０％Ｆ５２繊維である。この比率の例示は、ブレンドの混合を制限する ものとして理解されるべきではない。各成分に対する可能な範囲は、Ｐ４２粉末 ５〜３５％、Ｆ１２繊維２０〜６０％そしてＦ５２繊維２０〜６０％となろう。

上記及び類似の成分の組合せが無数にあり得ることが理解されよう。

ブレンドが気体を処理するのに使用される場合には、Ｆ５２繊維が、充分な透過 性を保証しそして供給管路においての最小限の圧力降下を保証するのに使用され る唯一の成分である。レキ岩もまた透過性を更に増大するためにそうした繊維と 共に含められつる。

広い概念での一形態において、本発明は、流体放出或いは循環バイブネットワー クに接続される汚染廃棄物の源或いは溜めと、該ネットワークを通して汚染流体 廃棄物を流送するためのネットワークにおける流送手段とをを備える汚染流体廃 棄物の処理或いは処理と再処理のためのシステムであって、処理及び再処理が前 記ネットワークへの少な（とも１種の炭素質粉末と、第１の吸着性繊維質材料と 、第２の吸着性繊維質材料との予備選択されたブレンドを内部に収容して流体に 対して透過性のカートリッジを形成するよう適応する少なくとも一つの容器或い はハウジングを組み込むことによりもたらされることを特徴とするシステムから 成る。

また別の広い概念において、本発明は、繊維材料、或いは炭素質粉末と、第１の 繊維質材料と、第２の繊維質材料との少なくとも一つの組合せから成る、汚染流 体廃棄物の処理に使用されるフィルターブレンドから成る。

また別の広い形態において、本発明は、前記フィルターブレンドを容器或いはハ ウジングに収容して構成される。

好ましい具体例において、廃棄物のろ過は、粒状ブレンド材料の表面への廃棄物 の吸着のみに限らず、廃棄物物質とブレンドの粒状成分表面との間での分子間吸 引によっても起こる。

本発明を制限することを意図するもので名好ましい具体例にしたがって一層詳し く説明する。ここで、第１図は、本発明の装置面での一具体例に従うカートリッ ジの形態を示す。

第２図は、第１図のカートリッジの正面図である。

第３図は、本発明のシステム面での好ましい具体例に従う処理システムの第一の 例のレイアウトを示す。

第４図は、本発明のシステム面での好ましい具体例に従う処理システムの第二の 例のレイアウトを示す。

第５図は、本発明のシステム面での好ましい具体例に従う処理システムの第三の 例のレイアウトを示す。

第６図は、本発明のシステム面での好ましい具体例に従う処理システムの第四の 例のレイアウトを示す。

第１図を参照すると、ハウジング２を備えるカートリッジ１が示される。ハウジ ングは、その内部にフィルターブレンド３“を保持するに適応する容器３を配備 している。例示されるカートリッジの形態は決して使用されつるカートリッジ設 計の型式を限定するものとして解釈されるべきではない。カートリッジの重要部 分はブレンド３“を構成する成分の組合せにあり、そしてカートリッジの形状及 び形態としての床深さは要件に適合させるための変数である。

従来技術のフィルター方法論に従えば、伝統的な活性炭は、粉末状活性炭（ＰＡ Ｃ）　、粒状活性炭（ＧＡＣ）及び押出成形活性炭（ＥＡＣ）として入手されう る。殊にＰＡＣの形態においてフィルターカートリッジにおいて使用される伝統 的活性炭に伴う困難さは、それが本発明の態様で使用されないなら非透過性の障 壁を形成することである。もしＧＡＣが障壁の影響を改善する妥協策としての態 様で使用されるなら、利用しつる吸着表面積の量が減じる。もし、ＧＡＣとＰＡ Ｃの組合せが使用されるなら、ＰＡＣ粒子は下流面側に移動しそして最終的に非 透過性の障壁を形成しよう。ひとたび非透過性障壁が形成されると、ろ過プロセ スは停止する。

対照的に、上述したＡＣＴＩＶＡＩＤ材料のブレンドが汚染液のカートリッジろ 過において使用のために混合されるとき、驚くべき結果が達成される。第１に、 微細な粒子の移動が起こらないので障壁の形成が起こらない。第２として、粒子 の微細さによりろ過されるべき物質に対して得られる吸着表面積に顕著な増大が 存在する。第３に、穂のような先の尖った繊維の骨格構造の物理的性質により満 足しつる透過性がブレンド３°に維持される。

微細粒子の移動はブレンド内での構成粒子の適正な選択により防止される。

ブレンドの透過性の保持はろ過物質の適正なろ過速度の維持にとって重要である 。試行錯誤的実験を通して特定の物質の有効なろ過のためには特定の限界値速度 が適正であることが見出された。これは主に汚染物の吸着速度の変動によるもの である。速度の変動は、フィルターコアの設計透過能及び液体をカートリッジを 通して送給する速度により促進される。

実験から、コアを通しての液体の速度が０．０１〜１．０ｃｍ／秒の範囲内にあ るとき最適のろ過結果が実現されることが判明した。液体が汚染されている程、 コアを通しての液体の速度は遅い。例えば、染料を含む水は、例えば油、脱脂剤 、石油製品で汚染された液体よりはるかに高い速度でコアを通される。これは染 料粒子の吸着に要する時間が少なくて済むからである。

カートリッジ形態においてこのユニークなＡＣＴＩＶＡより吸着材ブレンドで処 理されつる液体及び汚染物の範囲は広い。大半の液体産業廃棄物がろ過されて、 水性栽培或いは養殖設備におけるプロセス水（真水及び海水）並びに飲用水を生 成する。

本発明のまた別の具体例において（図示なし）、カートリッジは上述のブレンド を２枚の透過膜間に挟んで成るろ過要素を具備するものとして作製される。大き な表面積を得るために、サンドイッチ膜はフィルター内でジグザグ形態で配置さ れつる。別様には、ろ過要素はブレンドをフィラメント間に挟んで形成される一 連のモジュール型パネルから構成されつる。

こうしたフィルター要素は、その有用寿命の終了点で新しいものと交換される要 素形態でありうるし、或いは別法として固定フィラメント形態として、その内部 から消耗した媒体ブレンドをとりだしそして新しい媒体プレ以下は、カートリッ ジ内部に収蔵されたＡＣＴＩＶＡＩＤブレンドを経て汚染排水のろ過の効果を示 す試験結果の表である。

表１は青色顔料染料、過酸化物及びポリ酢酸ビニルを含有する染色工場排水の未 処理及び処理済みサンプル間の定量的比較を示す。

表１ 未処理　０％　２．４４０　７．５９０処理済み 表２は、ビヒクルサービスステーションからの排水の未処理及び処理済みサンプ ル間の定置的比較を示す。

表２ 未処理　０％　３．６２１　８５４ 上記表かられかるように、ＡＣＴＩＶＡＩＤブレンドを使用してのろ過の効果は 極めて顕著である。光を透過しない高度に汚染された溶液が懸濁固形分の殆ど完 全な排除を与えるまでにろ過されつる。他の種汚染物及び化学的酸素要求量もま た減少する。

ろ過されたサンプルの目視から、ろ過された液体は透明であり、はぼ１００％の 光透過率を与えそして幾つかの場合には、飲料用水よりも透明な液体が得られた 。

本発明とその具体例についての以上の説明から、本発明が、ブレンドの最終混合 に際して考慮されねばならない液体速度、ろ過されるべき汚染物の性状、利用し うる吸着表面積の程度、ろ過ブレンドの透過率、ろ過ブレンドの組成を含めての ろ過に関与する様々のパラメータの考察により達成されたものであることが理解 されよう。

本発明の装置面からの特徴に従いブレンドを使用しての汚染排水の処理のための 実際的な試験を実施した。

この例は、戦闘機の製作及び塗装から生じた排水を大きなコンクリート製の溜め に蓄積した処理系統に関係する。

排水中の主たる汚染物は、フェノール、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）及び塩化 メチレンであった。

１７５、　ＯＯＯＩ２の汚染水を本系統を通して処理しそして処理後生物学的下 水処理プラントに放出した。研究所での分析値（これは操作の開始時及び１００ ．　ＯＯＯＩ２処理後に行なった）を参照することにより、フェノールが３１　 ｍｇ／ｌから０．０５　ｍｇ／１未満までにも減少したことがわかる。

ＭＥＫは３０　ｍｇ／ｌから０．２５　ｍｇ／ｌまで減少しそして塩化メチレン は０．３１　ｍｇ／ｌから０．０５　ｍｇ／１未満まで減少した。

これら汚染物は従来技術のプロセスでは除去困難なものとして認定されており、 従って本発明の処理プロセスを使用して得られた除去効率は極めて顕著である。

第３図を参照すると、部品４は汚染排水を収納するコンクリート製溜めを、部品 ５はポンプを、部品６は１．０００℃移送タンクを、部品７はポンプを、部品８ はセラミック吸着剤媒体を収納するフィルターモジュールをそして部品９は隔壁 を既知の高炭素フィルター粉末で被覆したフィルターモジュールを示す。

部品１０は、また別のポンプであり、他方部品１１は特殊被覆ひた折り繊維膜を 収納するまた別のフィルターモジュールである。部品１２及び１３は、本発明に 従う材料のブレンドを収納する２つのカートリッジを各装備する並列動作する２ つのフィルターモジュールである。

部品１４はまた別のポンプであり、部品１５及び１６は、本発明に従う材料のブ レンドを収納する２つのカートリッジを各装備する並列動作する２つのフィルタ ーモジニールである。

処理サンプルについての試験結果を以下表として呈示する。サンプルを研究室に 持ち運びそして指定に従って分析して次の結果を得た： 生　３　１　０．３　１　３　０ 処理後　０．０５未満　０．０５未満　０．２５未満医」。

この例は、排出液が下水への放出に対する許容水準をはるかに超えていることが 判明していたラジェター修理工場において最近行なった試験に関係する。

排水処理系塔を第４図のフローシートに従ってラジェター修理工場において組み 立てた。排水を既存のコンクリート製タンクから汲み出し、処理プラントにおい て処理しそして処理水タンクに送給した。

処理前の排水並びに処理後の処理水サンプルの分析から、非常に高い鉛含有量の １１０　ｍｇ／ｌが０．１ｍｇ／１未満まで減少し、亜鉛汚染量が５２　ｍｇ／ ｌから０．０２　ｍｇ／ｌまで減少しそしてクロム汚染量が０．３６　ｍｇ／ｌ から０．０６　ｍｇ７１未満まで減少したことがわかった。

合計溶解固形分及び合計懸濁固形分においてもまた実質上の低減が達成された。

処理水の品質は、下水への放出の溜めの容認水準を似合うものでありそしてラジ ェター修理プロセスでの再循環のための許容品質を有し、従って同工場主に相当 のコスト節約をもたらした。

第４図を参照すると、部品１７は、流入する排出液流に少量の凝集剤を送出する ための少量の点滴フィーダである。

部品１８は、既存のコンクリート製の沈降タンクである。部品１９はポンプであ る。部品２０及び２１は、懸濁油除去のために各セラミック吸着剤媒体を収納す る直列で動作するフィルターモジュールである。

部品２２及び２３は、特殊被覆ひた折り繊維膜を各収納する並列で動作するフィ ルターモジュールである。

部品２４及び２５は、本発明に従う材料のブレンドを収納する単一のカートリッ ジを各装備する直列で動作する２つのフィルターモジュールである。

部品２６は、既存のコンクリート製処理済み水タンクでありそして部品２７は既 存のポンプである。

以下は、処理したサンプルについて行なわれた試験結果である。

合計懸濁固形分　８０　１０ 匠ユ この例は、革製造工場からの排水を、懸濁固形分、りロム、硫化物、油及びグリ ースのような汚染物を除去しそして生物化学的酸素要求量（Ｂ、　Ｏ，Ｄ、　） 及び化学的酸素要求量（Ｃ，０，Ｄ、　）を減じるために処理する処理系統に関 係する。

上記の汚染物路々に対して実質量の減少が得られそしてその結果として処理水は 下水への放出に対する容認基準に合うに適当な品質のもので合った。

この場合、水は革製造工場内での再循環のための許容しつる品質のものであると 考えられ、革製造工場主に相当のコスト節減をもたらした。

この例においては、排水を処理するのに使用した処理系統は、第５図に示すよう なものであり、ここでは部品２８は生排水タンクであり、部品２９はポンプであ り、部品３０は隔壁を既知の高炭素フィルター粉末で被覆したフィルターモジュ ールを示す。

部品３１は、特殊被覆ひた折り繊維膜を各収納する並列で動作するフィルターモ ジュールである。部品３２はポンプである。部品３３は、本発明に従う材料のブ レンドを収納する単一のカートリッジを装備するフィルターモジュールである。

部品３４は、本発明に従う材料のブレンドを収納する単一のカートリッジを装備 するフィルターモジュールである。

処理及び未処理革製造工場排水サンプルについての結果を表として以下に示す。

この例は、大規模な製紙工場からの綿くず（リンター）ろ過液のサンプルから色 、Ｂ、０．Ｄ、及びＣ，Ｏ，Ｄ、を減少するために企画された処理プロセスに関 係する。

研究室での分析は、ろ過液の暗茶色（３３％の光透過率）が水口色（９６，５％ の光透過率）に変化したことを示した。ＢＯＤは１７９　ｍｇ／ｌから６６　ｍ ｇ／ｌに減じそしてＣＯＤは９８９　ｍｇ／ｌから３５６　ｍｇ／ｌに減じた。

処理水の品質は、工場から発生した他の液体で希釈されるべき許容基準のもので ありそして最終的に隣接河川に放流した。

第６図を参照すると、部品３５．３６及び３７は、綿手続補正書（放） 補正の内容　別紙の通り 図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．流体放出或いは循環バイブネットワークに接続される汚染廃棄物の源或いは 溜めと、該ネットワークを通して汚染流体廃棄物を流送するためのネットワーク における流送手段とを備える汚染流体廃棄物の処理或いは処理と再処理のための システムであって、処理及び再処理が前記ネットワークヘの少なくとも１種の炭 素質粉末と、第１の吸着性繊維質材料と、第２の吸着性繊維質材料との予備選択 されたブレンドを内部に収容して流体に対して透過性のカートリッジを形成する よう適応する少なくとも一つの容器或いはハウジングを組み込むことによりもた らされることを特徴とするシステム。
2. ２．前記カートリッジがネットワーク内に溜めとネットワークの出口或いは再処 理開始地点との間で並列、直列若しくは直列と並列において配置される請求項１ に従うシステム。
3. ３．廃物の予備処理のために前記カートリッジの上流でフィルター或いは他の処 理系統を更に含む請求項２に従うシステム。
4. ４．前記ブレンドが処理されるべき廃棄物に応じて選択される請求項３に従うシ ステム。
5. ５．特定の汚染廃棄物のろ過速度がフィルターを通しての廃棄物の速度により指 定される請求項４に従うシステム。
6. ６．廃棄物のろ過がブレンドの特定成分の表面上への廃棄物の吸引によりもたら される請求項５に従うシステム。
7. ７．フィルターブレンドが炭素質粉末の量に比べて一層多量の第１吸着性繊維材 料及び第２吸着性繊維材料の組合せを含む請求項６に従うシステム。
8. ８．ブレンドにおける炭素質粉末の比率がブレンドの５〜３５％の範囲内に入る 請求項７に従うシステム。
9. ９．第１吸着性繊維材料の比率がブレンドの２０〜６０％の範囲内に入る請求項 ８に従うシステム。
10. １０．第２吸着性繊維材料の比率がブレンドの２０〜６０％の範囲内に入る請求 項９に従うシステム。
11. １１．繊維材料、或いは炭素質粉末と、第１の繊維質材料と、第２の繊維質材料 との少なくとも一つの組合せから成る汚染流体廃棄物の処理に使用されるフィル ターブレンド。
12. １２．フィルターブレンドが炭素質粉末の量に比べて一層多量の第１吸着性繊維 材料及び第２吸着性繊維材料組合せを含む請求項１１に従うフィルターブレンド 。
13. １３．ブレンドにおける炭素質粉末の比率がブレンドの５〜３５％の範囲内に入 る請求項１２に従うフィルターブレンド。
14. １４．第２吸着性繊維材料の比率がブレンドの２０〜６０％の範囲内に入る請求 項１３に従うフィルターブレンド。
15. １５．第１吸着性繊維材料の比率がブレンドの２０〜６０％の範囲内に入る請求 項１４に従うフィルターブレンド。
16. １６．繊維質材料と炭素質粉末が廃棄物流体をろ過するための大きな吸着表面積 を提供する請求項１５に従うフィルターブレンド。
17. １７．第１及び第２繊維材料が尖った穂のような統一性（ｓｐｉｋｙｃｏｎｓｉ ｓｔｅｎｃｙ）を有する請求項１６に従うフィルターブレンド。
18. １８．ブレンドが容器或いはハウジングに収蔵される請求項１７に従うフィルタ ーブレンド。
19. １９．ブレンドが少なくとも一つのハウジング内の内側コアと同心のろ過要素空 洞内に収蔵される請求項１８に従うフィルターブレンド。
20. ２０．内側コアを通過する液体の速度が０．０１〜１．０ｃｍ／秒の範囲内にあ る請求項１９に従うフィルターブレンド。
21. ２１．ろ過要素が少なくと２つの透過膜の間に挾持される請求項２０に従うフィ ルターブレンド。
22. ２２．ろ過翼素がブレンドを内部に有しそして透過成膜間に挾持される一連のモ ジュール式パネルから構成される請求項２１に従うフィルターブレンド。