JPH06262011A - 固液分離用濾過体および固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】洗浄が容易で、かつ低圧吸引で透過水量の大き
な濾過体を提供する。 【構成】単糸繊度が１０デニール以下の無数の熱収縮繊
維を集合させてなる糸条を素材として編加工もしくは織
加工して中空円筒状の濾過材を成形し、この濾過材を熱
収縮させて剛性を付与してなる固液分離用濾過体１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚濁の進行した河川
水、湖沼水、し尿、下水あるいは産業廃水などを生物学
的に浄化する固液分離用濾過体およびこの固液分離用濾
過体を用いた固液分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＵＦ膜やＭＦ膜といった高分子系の膜
は、従来からし尿処理場や、ビルの中水道の設備に使わ
れてきた。主に管状膜や平膜が中心で、外付けタイプの
ものが殆どである。外付けタイプのものは曝気槽とは別
に膜分離装置が置かれるため、原水供給ポンプが必要と
なる。供給圧は２００〜３００ｋＰａと大きな圧力が必
要で、濾過方式は目詰まりを起こしにくいクロスフロー
方式であるため、１ｍ／ｓｅｃ以上の膜面流速が要求さ
れ、ランニングコストである電力費がかさむ。また、膜
自体が高価なものであり、頻繁な交換ができないという
問題がある。

【０００３】ポンプの電力費を削減するために、最近で
は曝気槽に平膜や中空糸膜を浸漬し、膜の外側から内側
に水を透過させ、濾過液として槽外へ取り出す濾過方式
が研究されている。中空糸膜モジュールでは１本の中空
糸膜を折り返し、その先端を多数本固着し、膜の形状が
Ｕ字型をなしたモジュールを使う。中空糸膜モジュール
は曝気槽に浸漬され、運転を繰り返すうちに膜の折り返
し部や、固着部に汚泥が堆積し、吸着して透過水量が減
少していく。この段階で、高分子系の中空糸膜では、膜
自体の曲げや引っ張りに対する強度や脆さから折れてし
まうことがある。また、膜抵抗や濾過液が中空糸膜の内
部を通るときの液抵抗から吸引圧は−２０ｋＰａ以下と
なる。

【０００４】高分子系の膜ではポアサイズが決まってお
り、外側からや内側からの圧力による変形が殆どないの
で、細孔の目詰りは膜の透過側からの空気による逆洗で
は剥離しにくいという問題があった。

【０００５】利用の点では高分子系の膜では１度購入し
た膜のポアサイズを変更することはできず、使用目的に
合わないときは再度購入することが必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来からし尿処理場や
ビルの中水道設備として使われている外付けタイプの高
分子膜は透過水量に対して膜面流速が大きく、さらに高
い圧力を必要とし運転上、消費電力がかさむ。また、省
電力タイプの浸漬型曝気槽でも、高分子膜では膜の折り
返し部や固着部に汚泥の堆積などがあり、長期の運転で
は膜の強度や脆さから折れるなどの問題があった。ま
た、細孔に詰まったものはポアの形状が逆洗によって、
殆ど変わらないことから除去しにくいという問題もあっ
た。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、省電力タイプの浸漬型曝気槽で、強度的に脆さのあ
る高分子膜の代替品として、繊維を素材とした中空状の
濾過材を使い、膜のコストを低減し、かつ取扱いを容易
にし、目詰まりが生じた場合でも容易に洗浄できる固液
分離用濾過体および固液分離装置を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するものであって、第１の発明の要旨は、単糸繊
度が１０デニール以下の無数の熱収縮繊維を集合させて
なる糸条を素材として編加工もしくは織加工して中空円
筒状の濾過材を成形し、この濾過材を熱収縮させて剛性
を付与してなることを特徴とする固液分離用濾過体を要
旨とするものであり、また第１の発明の要旨は、この固
液分離用濾過体を充填した活性汚泥処理装置の曝気槽
と、前記固液分離用濾過体の外側から内側へ処理水を送
る手段とから構成したことを特徴とする固液分離装置を
要旨とするものである。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。前記濾過
体の素材となる熱収縮繊維は単糸繊度が１０デニール以
下で、特に２．５デニール以下が好ましい。単糸繊度が
１０デニールを超えると濾過精度が悪くなったり、濾過
精度を上げるためにフィラメント数を上げると、膜抵抗
が大きくなるという問題がある。単糸繊度が小さな糸条
ではフィラメント数が多くても中空円筒状に編まれた濾
過材の内径と外径の差が小さく、膜自身の抵抗が小さく
なる。また、−１〜−２０ｋＰａの低圧の吸引で透過水
が得られるので運転上有利になる。また、細い繊維を使
った濾過材は熱処理を行なっても、柔軟性、伸張性を兼
ね備え、逆洗を行なったときに編目が広がり、目詰まり
の回復性に富む。熱処理による編目と伸縮性の調整は使
用目的により使い分けることができる。熱収縮繊維とし
てはポリアミド系、ポリオレフィン系、ポリエステル
系、ビニロン系、再生セルロース系、ナイロン系の繊維
などがある。特にポリエステル系熱収縮繊維が強度、耐
薬品性、剥離性、伸張性などの面から適当である。

【００１０】繊維を素材とした中空円筒状の構造体は他
にもあるが、熱収縮繊維を用いなければ、濾過材の内部
空間を負圧にしたときに、空間を維持できず、潰れてし
まう。また、熱収縮するときに収縮強度の大きなものを
用いないと、編目にばらつきができ、均一な濾過材を形
成できない。熱収縮繊維を用いた濾過材でなければ、固
液分離に適した濾過材が得られない。

【００１１】図１および図２に本発明によって製造され
た濾過体を示し、１は単糸繊度が１０デニール以下の無
数の熱収縮繊維を集合させてなる糸条を素材として編加
工もしくは織加工して得られた中空円筒状の濾過材を熱
収縮させて剛性を付与し、熱処理時間、熱処理温度を変
えることで濾過精度の調整ができる濾過体であり、この
濾過体１を用いて図３に示すように多数本束ねて、一端
で集結させ、他端を塞いだ状態にしたモジュール２や、
図４に示すように個々に折り返して、その折り返えし部
とは反対側の端部を集結させたモジュール３を形成する
ことができる。

【００１２】このような濾過体１は図５に示すように固
液分離装置の曝気槽に組み込まれ、タイマーおよび透過
水量で制御される。図５に示す固液分離装置について説
明すると、原水槽４内の原水は原水ポンプ５の作用によ
り管路６内を通って曝気槽７に送られる。曝気槽７には
前記した濾過体１のモジュール（図面では図４に示すモ
ジュール３）が浸漬され、このモジュール３の集結端に
透過液を系外に排出したりあるいは逆洗時のエアーが通
る管路８が結合されている。透過液を系外に排出すると
き水は濾過体１の外部から内部に透過し、逆洗時は濾過
体１の内部から外部に加圧された空気が流れる。前記管
路８は途中で管路９と管路10に枝分かれし、管路９には
管路８との接続部側からバルブ11と逆洗用のコンプレッ
サー12が設けられている。また、管路10には管路８との
接続部側からバルブ13、処理水吸引用ポンプ14、流量計
15が設けられている。前記バルブ11、バルブ13、処理水
吸引用ポンプ14はタイマー16により制御され、バルブ13
が開でバルブ11が閉のとき処理水吸引用ポンプ14が稼働
し、またバルブ11が開のときはバルブ13が閉で処理水吸
引用ポンプ14は停止状態に制御される。さらに、接点付
き流量計によって所定流量を割り込んだことを検出した
ときは逆洗動作に入るように制御される。17は前記曝気
槽７内の液面を検出するリレーである。

【００１３】図６に逆洗時の濾過体１の状態を示す。コ
ンプレッサー12から加圧空気を管路８を介して濾過体１
のモジュール３の集結端に送り込むことにより、濾過体
１は図６（Ａ）から（Ｂ）に示すように変形し、編目１
ａが広がって、編目１ａに詰まったケーキを効率的に剥
離除去する。さらに詳しくは、モジュールに処理水の流
出口から４０ｋＰａ以上の加圧空気を吹き込み、濾過体
を膨らませ、濾過体の編目を開かせて、目詰まり物質を
効率良く除去するのである。そしてこの逆洗動作とし
て、１０〜２０分間の吸引工程を行なった後に３０〜６
０秒間の加圧空気による逆洗を行ない、また１０〜２０
分間の吸引工程に移して、吸引工程と逆洗工程とを繰り
返し行なう。

【００１４】

【作用】本発明によると、−１０〜−１６ｋＰａ程度の
通水抵抗で大きな抵抗を生じることもなく、濾過を連続
的に行なえ、低圧で透過水量が大きく、省エネルギーが
図れ、濾過体の洗浄も簡単に行なえ、繰り返し利用でき
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例１ 単糸繊度が約１．５３デニールのポリエステル系熱収縮
繊維を５５０ｄ／３６０ｆにして用いて、組紐組織で
２．８ｍｍφに織上げ中空円筒状としたものを１００℃
の熱水中で３時間熱処理を行ない、外径が２．３ｍｍφ
の中空円筒状濾過材を形成する。この濾過材を冷水で冷
却し、乾燥して製造が完了する。このようにして作られ
た中空円筒状の濾過材を適当な長さに切断後、一端をガ
スバーナーを用いて、熱処理で塞ぎ、他端を内径３００
ｍｍφの円筒に、約８０本固定し一体化する。このよう
にしてモジュールを製作する。

【００１６】このモジュールを汚泥濃度４０００〜５０
００ｍｇ／リットルの活性汚泥の曝気槽に浸漬し、−１
０ｋＰａで２０分吸引濾過し、０．８分逆洗する運転方
法を１ヶ月間繰り返した結果、１〜０．５ｍ³ ／ｍ² ／
日の透過水量が得られた。処理水中のＳＳは１〜２ｍｇ
／リットル程度であった。

【００１７】実施例２ 単糸繊度が２．５デニール、２４０ｄ／９６ｆのポリエ
ステル系熱収縮繊維と単糸繊度が約１．５３デニール、
５５０ｄ／３６０ｆのポリエステル系熱収縮繊維を用い
た場合の熱処理時の温度と時間による濾過性能を、カオ
リンを濾過した場合について図７に示す。また、図８に
原水に対する粒径毎の除去率を示す。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、省電力タイプの浸漬型
曝気槽において、低コストで、かつ取扱いが容易な固液
分離用濾過体を提供でき、目詰まりが生じた場合でも濾
過体を容易に洗浄できるようにすることができる。ま
た、熱処理温度と熱処理時間を変えることで目的にあっ
た濾過精度にコントロールでき、図７に示すように熱収
縮強度の大きなＨＰＹ濾過材は、濾過材の肉厚も大き
く、熱収縮によって繊維が密着することから濾過精度が
高い。一方、熱収縮強度がＨＰＹに比べて小さなＰ０Ｙ
はフィラメント数が多く、肉厚が小さいが、繊維間に隙
間があるため、カオリンの漏れが見られる。熱処理につ
いては温度が高く時間が長いほど濾過精度が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固液分離用濾過体の一例を示す斜視図
である。

【図２】本発明の固液分離用濾過体の一例を示す拡大斜
視図である。

【図３】本発明に用いられるモジュールの一例を示す斜
視図である。

【図４】本発明に用いられるモジュールの他の例を示す
斜視図である。

【図５】本発明の固液分離装置の一例を示す概略図であ
る。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は本発明の固液分離用濾過
体の逆洗による変化を示す要部拡大図である。

【図７】本発明の固液分離用濾過体の熱処理時の温度と
時間による濾過性能を示すグラフである。

【図８】本発明の固液分離用濾過体の原水に対する粒径
毎の除去率を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 濾過体 ２ モジュール ３ モジュール ４ 原水槽 ５ 原水ポンプ ７ 曝気槽 ８ 管路 ９ 管路 10 管路 12 コンプレッサー 14 処理水吸引用ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単糸繊度が１０デニール以下の無数の熱
   収縮繊維を集合させてなる糸条を素材として編加工もし
   くは織加工して中空円筒状の濾過材を成形し、この濾過
   材を熱収縮させて剛性を付与してなることを特徴とする
   固液分離用濾過体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の固液分離用濾過体を充填
   した活性汚泥処理装置の曝気槽と、前記固液分離用濾過
   体の外側から内側へ処理水を送る手段とから構成したこ
   とを特徴とする固液分離装置。