JPH11151405A

JPH11151405A - 水処理用濾材

Info

Publication number: JPH11151405A
Application number: JP31932497A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Ishikawa; 智則石川; Hiroyuki Takami; 博幸高見; Hiroshi Matoba; 浩的場; Mitsuhiro Fujita; 三洋藤田; Takahiro Komaguchi; 孝広駒口
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JP3681090B2

Abstract

(57)【要約】【課題】浮遊物や懸濁物の除去静および捕捉性に優
れ、しかも高速濾過が可能であり、長期間使用しても濾
過性能の低下や濾材の変形の少ない水処理用濾材を提供
する。【解決手段】捲縮率が１５％以上で融点が１７０℃以
上である高融点繊維５〜８０重量％と、融点が２００℃
以下で、かつ前記高融点繊維の融点より低い熱融着性繊
維９５〜２０重量％とを混繊した繊維束に、熱処理を施
し、繊維間に接着点を形成せしめるとともに、繊維束表
面には高融点繊維からなる毛羽を羽毛状に突出せしめた
棒状繊維束成形体を切断してなる粒状の水処理用濾材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川や湖沼水中の
浮遊物や懸濁物を濾過する、または汚水中に存在する浮
遊物や懸濁物を濾過する際に用いられる濾過材であっ
て、浮遊物や懸濁物の除去性および捕捉性に優れ、しか
も高速濾過が可能であり、長期間使用しても濾過性能の
低下や濾材の変形の少ない水処理用濾材に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体用濾過材としては主として、
砂、濾紙、濾布、金網、セラミック等が用いられ、用途
に応じて使い分けられてきたが、河川や湖沼水を上水道
に利用する際の浮遊物や懸濁物の濾過、および工場廃水
や下水処理において河川に放流する前の浮遊物や懸濁物
の除去のための濾過においては、大容量であるため、砂
濾過が一般的に広く使用されている。しかし、砂濾過の
場合は、濾過速度が遅いために濾過面積を広くする必要
があり、上水処理場、工場排水処理場または下水処理場
では、広大な濾過池が設けられている。

【０００３】近年、生活排水や工場排水などによって、
湖沼や内海等の富栄養化が進み、それがアオコや赤潮な
どを引き起こし社会問題化され、それに伴って河川等へ
の排出放流水の規制も厳しくなっている。一方、一般家
庭や工場等における水の使用量が毎年増え続けており、
それに伴って排水量も増加し、処理能力を上げ得る技術
が求められている。特に、大都市近辺では、広大な濾過
池が必要とされる砂濾過では、地価高騰の影響で対応し
きれなくなっているのが現状である。

【０００４】そこで、砂濾過に変わる水処理技術として
繊維を濾材に応用した各種の提案がなされている。例え
ば、長繊維の繊維束を開繊した状態で積層する方法、
数ｃｍの長さの繊維束の中央をひも状物で縛りボール
状となしたものを積層する方法、数ｍｍから数ｃｍの
繊維を渦流等でからみ合わせて扁平玉状化させたものを
積層する方法、熱融着性繊維等を用いて接着させ棒状
に成形切断して粒状となしたものを積層する方法等が実
際に使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの繊維濾材は、
主として砂濾過よりも濾過速度を上げることを目指した
ものであるが、実用面では問題点も多い。上記および
の方法は、水流によって繊維が圧着された状態とな
り、圧力損失が大きい欠点がある。また、上記の方法
は、濾過効率は高いが、玉状部から短繊維が抜け出てく
る欠点がある。

【０００６】この短繊維の抜け出る欠点を防ぐ目的で提
案されたのが上記の方法（特開平５−３２９３１２号
公報参照）であるが、この粒状濾材を長期間にわたって
汚水等の浮遊物、懸濁物の濾過に使用した場合、粒状の
内部の繊維網状構造部に微少な固形物が詰まってきた
り、網状構造部で微生物が繁殖し、ゼリー状態となって
詰りが生じ、極端に濾過効果が低下してくるという問題
があった。この網状構造部の内部に詰まった微少固形
物、懸濁物や増殖しゼリー状化した微生物は、繰り返し
濾過の為の逆流洗浄（以下逆洗と称す）のばっ気攪拌で
も取り除くことが難しいという問題があった。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決し、長期間
繰り返し使用し、濾材内部に懸濁物等が詰まっても、濾
過性能の低下が少なく、高速濾過が可能でしかも汚泥等
の捕捉能力が高く、濾過継続時間も長くできる耐久性に
優れた水処理用濾材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】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討した結果、捲縮率の高
い高融点繊維と熱融着性繊維を混繊し熱処理することに
よって、高融点繊維を繊維束表面から毛羽状に突出させ
た繊維収束体を切断した濾過材により、この目的が達成
されることを見出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明の第一は、捲縮率が１５
％以上で融点が１７０℃以上である高融点繊維５〜８０
重量％と、融点が２００℃以下で、かつ前記高融点繊維
の融点より低い熱融着性繊維９５〜２０重量％とを混繊
した繊維束に、熱処理を施し、繊維間に接着点を形成せ
しめるとともに、繊維束表面には高融点繊維からなる毛
羽を羽毛状に突出せしめた棒状繊維束成形体を切断して
なる粒状の水処理用濾材を要旨とするものである。また
本発明の第二は、第一の発明の棒状繊維束成形体の断面
形状が異形である水処理用濾材を要旨とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明の水処理用濾材は、捲縮率が１５％以上で融
点が１７０℃以上である高融点繊維５〜８０重量％と、
融点が２００℃以下で、かつ前記高融点繊維の融点より
低い熱融着性繊維９５〜２０重量％とを混繊した繊維束
を処理して得られるものである。本発明で用いられる高
融点繊維は、捲縮率が１５％以上であることが必要であ
り、２０％以上の高捲縮率の繊維がより好ましい。ここ
でいう捲縮率は、ＪＩＳＬ１０１５の測定法により得ら
れた値をいう。また、ここでいう捲縮は、潜在捲縮であ
っても構わない。このような捲縮を有するものとして
は、特に潜在捲縮性を有するサイドバイサイド型または
偏芯芯鞘型の複合糸が、熱融着性繊維を溶融させる温度
で熱処理されても、捲縮率の低下が少ないまたはより捲
縮率が高められるため最も好ましい。天然繊維や、通常
の合成繊維で３デニール以下の機械的な折り曲げによっ
て付与された捲縮を有する繊維は、捲縮率が１５％未満
のために繊維束として熱処理され所定形状に成形した際
に熱融着性繊維に抱合され、表面毛羽のないものとなる
ので好ましくない。本発明で用いられる高融点繊維は、
さらに融点が１７０℃以上であることが必要である。高
融点繊維の融点が１７０℃未満になると、熱融着性繊維
を溶融させる為の熱処理によって高融点繊維が軟化した
り捲縮発現性が低下し、繊維束を成型した後に表面毛羽
のないものとなり採用できない。

【００１１】本発明で用いられる高融点繊維の具体例と
しては、捲縮率が高く、しかも熱によって捲縮のヘタリ
のない、サイドバイサイド型複合繊維で片側に平均重合
度１００〜１１０、もう一方に平均重合度７０〜８０の
ポリエチレンテレフタレート繊維を有したものや、また
単一ポリマーで機械的な折り曲げによって付与された捲
縮糸などが挙げられる。これらのなかで特に、一般に詰
め綿用途に広く使われている５デニール以上のポリエス
テル系のサイドバイサイド型複合繊維（例えば、ユニチ
カ製デラックスエアロールＨ３８Ｆタイプ）が好ましく
用いられる。これは、捲縮率が２０％以上であり、しか
も熱による捲縮の伸び、ヘタリがなく、繊維束を熱処理
し、所定形状の口金を通して成形したときに、この捲縮
の強さによって繊維束表面から羽毛状に高融点繊維が突
出してくる。この高融点繊維の大部分は繊維束内部で熱
融着性繊維によって接着固定されており、抜け出たり脱
落することがないものとなる。

【００１２】本発明で用いられる熱融着性繊維は、融点
が２００℃以下で、かつ前記した高融点繊維の融点より
低い融点を有するものであり、単一ポリマー型や共重合
型の繊維のいずれでもよい。このようなものとしては、
イソフタル酸／テレフタル酸のモル比が２０〜４０／８
０〜６０である共重合ポリエステル繊維、ポリエチレン
繊維、ポリプロピレン繊維等が挙げられる。これらのな
かで特に、芯がポリエチレンテレフタレートであり、鞘
がイソフタル酸を２０〜４０モル％共重合した低融点ポ
リエステルで構成された芯鞘複合型の熱融着性繊維が有
効に用いられる。これは、繊維間の接着点を芯部の高融
点繊維によって連鎖状につなぎ合わせる状態となり、外
力等によって変形や損傷等のない耐久性の高いものとな
る。

【００１３】本発明における繊維束は、上記した高融点
繊維が５〜８０重量％と、上記した熱融着性繊維が９５
〜２０重量％混繊されたものである。高融点繊維の比率
が５重量％以下になると繊維束表面からでる毛羽が少な
くなり、濾過効果が低下する。また、８０重量％を超え
ると熱融着繊維による接着力が小さくなり、逆洗等によ
り流動させたときに表面から脱落する繊維が多くなり、
長期間の使用時の耐久性に問題が生じてくる。

【００１４】本発明の水処理用濾材では、高融点繊維が
熱融着性繊維によって接着しているものであり、外力等
によって変形や損傷等のない耐久性の高いものとなって
いる。また、濾材表面には、高融点繊維からなる毛羽が
羽毛状に突出しているものである。

【００１５】本発明の濾材の断面形状は、円形断面でも
十分な濾過性能が得られるが、図１〜図４に示した如く
の円周上に３〜６個の突起を有する様な異形断面形状と
することによって繊維束の表面積が増え、表面から突出
する毛羽も増えることによって、濾過効果を一段と高め
ることができる。

【００１６】本発明の濾材の直径および切断長は、使用
される濾過装置および条件に応じた大きさにすることが
望ましく、濾床からの抜け出しや逆洗時の流動不良等に
支障がないもので、濾過塔の形状、濾材層の積層高さ、
被濾過水の水質、処理水の水質、濾過速度、圧力損失、
濾過継続時間等の諸条件に適した大きさを選択すれば良
い。一般的に濾材を積層する場合、直径（太さ）と長さ
（切断長）を等しくすることが積層斑を少なくする上で
好ましいが、本発明の濾材の場合は柔軟性や断面形状等
によって、切断長は直径の０．５〜５倍程度が好まし
い。

【００１７】次に本発明の濾材の製造法について説明す
る。まず、高融点繊維と熱融着性繊維とを混繊して繊維
束を作製する。その際、これらを短繊維の綿状として混
綿し、紡績用カード機でスライバー状となすことで容易
に繊維束を得ることができる。また、捲縮が付与された
長繊維トウ状のものを空気流で絡み合わせて繊維束とし
て供給することもできる。

【００１８】次に繊維束を熱処理するが、その方法とし
ては、熱融着性繊維の融点より２０〜５０℃高い熱風を
繊維束に直接吹きかけることにより数秒間で繊維束内部
まで均一に熱処理できる。単に高温雰囲気中を通す場合
は、熱処理速度が遅くなり、熱処理ゾーンを長くしたり
供給速度を下げる必要があり効率的でない。この熱処理
により、熱融着性繊維の低融点部が溶融した後、引き続
き成形口金に導入する。この場合、熱風を吹きかける繊
維束は出来るだけ自由な状態で供給され、次に成形口金
で圧縮される。成形口金から引き取られた繊維束は捲縮
の強さにより成形口金状より少し大きくなり、その繊維
束表面から表層部の高捲縮繊維が羽毛状に突出してく
る。この羽毛状の毛羽の両端は繊維束中に埋め込まれた
状態で、接着固定されており、抜け出たり脱落の少ない
繊維束が得られる。

【００１９】最後に、この棒状繊維束成形体を通常用い
られる切断法により、所定の長さに切断する。以上のよ
うにして本発明の水処理用濾材を製造することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。なお、実施例中の捲縮率は、ＪＩＳＬ１０１５の測
定法で測定した。実施例１高融点繊維として、融点２５５℃、捲縮率２５％のサイ
ドバイサイド型複合ポリエステル繊維（１３デニール）
を３０重量％用いた。熱融着繊維として、融点１１０℃
のユニチカ製のメルティ４０８０タイプ（４デニール）
を７０重量％用いた。これらを混綿して１ｍ当たりの重
量が８ｇのカードスライバーを得た。このスライバーに
直接１７０℃に加熱された空気を吹きかけ図４に示した
如くの外接円の直径が９ｍｍの六葉断面形状の成形口金
に通し、連続した成形繊維束を得た。得られたこの成形
繊維束は外接円の直径が１０ｍｍでその表面に図５に示
した如くの羽毛状の毛羽を有したものであった。この成
形繊維束を長さ１０ｍｍに切断し、粒状の水処理濾材Ａ
とした。この水処理濾材Ａの１Ｌ当たりの重量は９０ｇ
であった。

【００２１】この濾材Ａを直径２５ｃｍの濾過塔に高さ
１ｍになる様に積層し、濾過開始時の液面が１．２ｍに
なる様に処理水の取り出し位置を調整し、活性汚泥処理
された生活排水を原水として、１時間当たり３３ｍの速
度で下降流で通水した。通水を１１．５時間、逆洗を
０．５時間行う様に自動運転させ１ケ月継続し、濾材投
入時の濾過性能と１ケ月経過したときの濾過性能を調査
した。

【００２２】濾過性能の評価は、濾材投入時から１時間
毎の原水と処理水のＳＳ量（浮遊および懸濁物質等の固
形分重量）を測定し、１１回の平均値を表１に示した。
また、１ケ月繰り返し使用した濾材の逆洗を行った後の
１時間毎の原水と処理水のＳＳを測定し、１１回の平均
値を表１に示した。原水のＳＳをＳ１とし、濾過処理水
のＳＳをＳ２とし、(S1-S2／S1×100)でＳＳ除去率を求
め、この除去率が濾材投入時に対して、１ケ月使用後で
変化があるか調べた。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例２高融点繊維として、融点２５５℃、捲縮率２１％のサイ
ドバイサイド型複合ポリエステル繊維（６デニール）を
４０重量％用いた。熱融着繊維として、融点１１０℃の
ユニチカ製メルティ４０８０タイプ（４デニール）を６
０重量％を用いた。実施例１と同様に１ｍ当たりの重量
が７ｇのカードスライバーを得た。このスライバーを実
施例１の条件の内、図１に示した外接円の直接が７ｍｍ
の三葉断面形状の成形口金を使用し、その他の条件は実
施例１と同一にして成形繊維束を得た。この成形繊維束
の外接円の直径は８ｍｍでその表面に図５に示した如く
の羽毛状の毛羽を有したものであった。この成形繊維束
を長さ８ｍｍに切断し、粒状の水処理濾材Ｂとした。こ
の水処理濾材Ｂの１Ｌ当たりの重量は９５ｇであった。

【００２５】実施例３実施例１と同一のスライバーを用いて直径９ｍｍの円形
断面の成形口金を用いて、その他の条件を実施例１と同
一にして成形繊維束を得た。この成形繊維束の直径は１
０ｍｍで繊維束表面には羽毛状の毛羽を有したものが得
られた。この成形繊維束を長さ１０ｍｍ切断し、粒状の
水処理濾材Ｃとした。この水処理用濾材Ｃの１Ｌ当たり
の重量は８８ｇであった。

【００２６】比較例１機械により折り曲げられた捲縮を付与したポリエステル
繊維（３デニール）で捲縮率が１２％の高融点繊維３０
重量％と、実施例１の同じ熱融着繊維７０重量％を 1ｇ
当たりの重量が７ｇのカードスライバーを得た。このス
ライバーを用いて実施例３と全く同一の条件で円形断面
の成形繊維束を得た。この成形繊維束の直径は成形口金
と同じ９ｍｍで表面には毛羽が殆ど見られず滑らかなも
のが得られた。この成形繊維束を長さ１０ｍｍに切断
し、粒状の水処理濾材Ｄとした。この水処理濾材Ｄの１
Ｌ当たりの重量は９０ｇであった。

【００２７】実施例２および３と比較例１で得られた水
処理用濾材Ｂ〜Ｄを実施例１と全く同一の濾過塔を並べ
て使用し、実施例１と同一条件に設定し、実施例１に用
いた原水を分配して濾過を行った。この濾過試験結果を
表１に示す。

【００２８】１ケ月使用し、逆洗した後の水処理用濾材
Ａ〜Ｄを濾過塔から取り出して調べたところ、いずれの
濾材も繊維束内部は浮遊物や懸濁物質および微生物増殖
によると思われるものが詰まった状態で着色していた
が、Ａ〜Ｃは新品濾材と同等の濾過性能であった。しか
し、表面毛羽のないＤは極端に濾過性能が低下する結果
であった。また、繊維束の断面形状を異形化し、繊維束
表面積を上げることにより、濾過性能の向上が確かめら
れた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の水処理用濾材は、濾材表面にお
いて、高融点繊維が羽毛状に突出しているので、被濾過
水中の浮遊物や懸濁物質が捕捉されると共に毛羽の内部
に堆積されるため、濾過効果が良く、長時間の濾過が可
能となる。また、毛羽状部に堆積された浮遊物や懸濁物
質は繰り返し濾過のための逆洗によって、簡単に取り除
くことが出来、長期間の使用によって濾過性能が低下す
ることもないものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾材の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の濾材の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の濾材の一例を示す断面図である。

【図４】本発明の濾材の一例を示す断面図である。

【図５】本発明の濾材の繊維束の一例を示す拡大模式図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田三洋京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内 (72)発明者駒口孝広京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】捲縮率が１５％以上で融点が１７０℃以
上である高融点繊維５〜８０重量％と、融点が２００℃
以下で、かつ前記高融点繊維の融点より低い熱融着性繊
維９５〜２０重量％とを混繊した繊維束に、熱処理を施
し、繊維間に接着点を形成せしめるとともに、繊維束表
面には高融点繊維からなる毛羽を羽毛状に突出せしめた
棒状繊維束成形体を切断してなる粒状の水処理用濾材。
【請求項２】棒状繊維束成形体の断面形状が異形であ
る請求項１記載の水処理濾材。