JPS5910318A - 水処理用ろ材及びろ過方法 - 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】 本発明は優れたろ過性能を有する水処理用ろ材及びそれ
を用いたろ過方法に関する。

一般に、下水等の有機物含有廃水の廃水処理は。

ＢＯＤの対象である有機物質、窒素化合物等を除去する
ために、活性汚泥法等の生物処理法を施し、次にこの処
理水を沈殿池、浮上槽等により沈殿物を分離した後、砂
ろ過性によシ微細な生物片等の懸濁物（５ｔｂｓｐｔｒ
Ｌｄｅｄ　５ｏｌｉｄ　、以下ＳＳと略す。）をろ去し
てＳＳ濃度を５〜３０００　ｐｐｒｌＬ程度に浄化する
方法が採られている。また、処理水を種々の目的に再利
用するためＳＳ濃度をｌ　ＰＰｍ以下にしたい場合には
、砂ろ過前に凝集剤を添加して微細なＳＳを凝集させ大
粒化してから砂ろ過に供する等の方法が採られている。

上記の如き水処理における砂ろ過の機構は、水に浮遊す
るＳＳを篩で掬い上げて取り除く方法と同様である。即
ち、砂層の間隙にＳＳを捕捉せしめて、水のみを通過さ
せる仕組である。砂ろ過において砂の粒径は、篩目に相
当し、処理水中のＳＳをより多く捕捉するためには、よ
り細かな砂を用いることが必要となる。しかしながら、
砂がより細かくなるにつれてＳＳの捕捉性能が高められ
る反面、ろ過抵抗の増大及びろ過速度の低下がもたらさ
れるだけでなく、ろ過層の間隙径が狭くなるため、ＳＳ
によるろ過層の目詰りが早くなり、洗浄までのろ適時間
（ろ過サイクル）が短く寿るという大きな欠点が生じる
。

従来、上記欠点を改善するため、粒径の粗い砂と細かい
沙を併用し、粒径の粗い砂を流水入口側に配列して、大
々るＳＳを流水入口側でまず捕捉し、ろ過層のＳＳ保貿
空間を最大限に有効利用する方法が採られてｂる。しか
しながら、このようなろ過方法においては、−に配欠点
の改善がなお充分で彦＜、また洗浄操作後、自動的に元
の配列に復元せしめるためには、比重が大きく異なる砂
を配合しなければならずろ材が高価なものとなるという
難点もある。

本発明者は、王制現状に鑑みて、ＳＳ捕捉性能が高く、
ろ適寸イクルが長く、ろ過抵抗が小さく、かつ安価々水
処理用ろ材を開発するため鋭意研究した結果、ろ退館を
カチオシ性ポリマーで被覆処理することにより目的が達
成されることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、ろ退館をカチオシ性ポリマーで被覆した
ことを特徴とする水処理用ろ材、及びろ退館をカチオシ
性ポリマーで被覆してなる水処理用ろ材を用いて上向流
方式でろ過することを特徴とするろ過方法に係る。

本発明におけるろ退館としては、通常この種の用途に用
いられるものをいずれも使用出来、例えば川砂、海砂、
ケイ砂等を挙げることが出来る。

粒径は、特に限定されるものではないが、０．１〜５ｍ
ｍ程度であるのが適当である。

また、本発明で用いるカチオシ性ポリマーは、粒子荷電
がガチオシ性であるポリマー、及びを分子中に有するポ
リマーであって、砂に良く固着し、かつ水に難溶性（Ｊ
ＩＳ　Ｋ−６８２８による水可溶分試験において、水可
溶分が５％以下）の皮膜を形成するものである。

その様なカチオシ性ポリマーとしては、以下のものを挙
げることが出来る。尚、以下の例示において（メタ）ア
クリレートとあるのは、アクリレート及びメタアクリレ
ートの双方を示すものとする。（メタ）アクリルとある
のも同様である。

ｆｌ）　　メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ
）アクリレート、ルーづ０ピル（メタ）アクリレート、
イソづロピル（メタ）アクリレート、ｎ−づチル（メタ
）アクリレート、ｔｇγを−づチル（メタ）アクリし一
ト、２−エチルへ士シル（メタ）アクリレート等の（メ
タ）アクリル酸エステル類、（メ５）アクリル酸ア三ド
及びそのメチロール化物、スチール、ビニルトルニジ、
α−メチルスチレシ等のスチレン系ｔツマー類、酢酸ビ
ニル、″ｊＯピオシ酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル
類、アクリロニトリル、エチレシ、塩化ビニル、塩化ピ
ニリヂシ、づタジエシ、イソづレジ、りＯＯづレジ等の
ビニル単量体（Ａとする）の少なくとも１種を２，２′
−アリビス（２−アミノジづ０バシ）塩酸塩等のカチオ
シ性開始剤を用いて重合することにより、ポリマー末端
にカチオシ構造を導入したポリマー。

（２）　　上記ビニル単量体（Ａ）に、ジメチルアミノ
エチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（
メタ）アクリレート、ｔ−づチルアミノエチル（メタ）
アクリレート、２−アミノエチルビニルエーテル、ビニ
ルピリジシ等のアミノ基を有するビニル単量体の少なく
とも１種をｌｔルチ以上共重合したポリマー。

（３）水溶性のカチオシ性熱硬化性樹脂水溶液中で、上
記ビニル単量体（、（）を乳化重合して得られるポリマ
ー（特公昭４６−２２９２２の製造法）９（４）　　カ
チオシ性オリ１マー水溶液中で、上記ビニル単量体（７
）を乳化重合して得られるポリマー（特開昭５４−２１
４８５の製造法）。

（ｆｌ）　　カチオシ性ユリア樹脂、カチ才シ性メラミ
シ樹脂、カチオン性ポリュリアーポリアミド共縮合樹脂
、カチオシ性エポ＋シ樹脂等の熱硬化性ポリマー。

上記のカチオン性ポリマーの内、通常、（１）及び（２
）は固体、■マルジョシ又は有機溶剤の溶液として、（
３）及び（４）はエマルジョシとして、並びに（５）は
水溶液として用い、砂に被覆処理する。

本発明におけるカチオン性ポリマーの被覆量としては、
特に限定されることなく広い範囲から選択され、また用
いた該ポリマーの種類によっても変動するが、通常ろ退
館１００重量部に対して０．００５〜１０重量部程度好
ましくは０．０１〜５重量部である。０．００５重量部
未満では本発明所期の効果が得られず、また１０重量部
を越えて使用してもより以上の効果は望めず経済的に好
１１−＜ない。

本発明においてカチオン性ポリマーを砂に被覆処理する
方法は、使用する該ポリマーの性状により公知の方法か
ら適宜選択すれば良い。該ポリマーの性状に応じた被覆
処理方法の例を以下に示す。

使用する該ポリマーが、■マルジョシ若しくは熱硬化性
樹脂の水溶液の場合には、該ポリマーを砂に添加後、均
一に攪拌混合しながら加熱して、水を蒸発除去し、砂粒
表面上に該ポリマーの皮膜を形成せしめる。加熱温度は
、該ポリマーの硬化温度及び水分量によって左右される
が、通常１００〜１８０℃程度である。また、使用する
該ポリマーが固体の場合には、砂を予め加熱して該ポリ
マーの融点以上とし、これに該ポリマーを添加後、均一
に攪拌混合しながら、砂粒表面上に該ポリマーの皮膜を
形成せしめる。固体ポリマーがべ′Ｊ１！シ、アセトシ
、へ十サシ等の有機溶剤に可溶である場合には、有機溶
剤に溶解した該ポリマーを砂に添加後、均一に攪拌混合
しながら、加熱して、有機溶剤を蒸発除去し、砂粒表面
上に該ポリマーの皮膜を形成しても良い。

本発明において、ろ退館にカチオン性ポリマーを被覆処
理する場合の機器としては、加熱装置を備えたリボシづ
し：、Ｉター、づラネタリーミ士す−。

ヘシシュル型高速ミ十す−、ソリッドエアー型流動乾燥
器、その他攪拌混合と加熱の両機能を有する機器であれ
ばいずれも使用できる。

斯くして得られる本発明水処理用ろ材を用いてろ過する
方法としては、下向流方式及び上向流方式あいずれも採
用し得るが、前者の場合は後者に比べてろ過抵抗が大き
く、目詰如が早いので後者の方式が％に有効である。本
発明水処理用ろ材を用りて上向流方式による急速砂ろ過
流を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明水処理用ろ材を用いてろ過する場合に
使用するろ通塔の一例を示す。第１図において、ろ過す
べき水（原水）を流入管（１）の一方から導入し、フラ
シジ（２）及びバラ士２７　（８１で固定さく６）を通
して上向流方式によりろ過する。ろ過された水（処理水
）は溢流管（７）より流出する。ろ過は１−３Ｋｙ／ｃ
Ｊ程度の加圧下に１２０〜３００ｍ／ｄａｙ程度の速度
で行なうのが好ましい。ろ過をしている間、圧力計接続
管（５）に接続した圧力計によりろ過抵抗を測定し、ろ
過抵抗が一定の値に達したときに原水を止め流入管ｆｌ
の他の一方から洗浄水を流入させ１．５〜５Ｋｙ／♂程
度の圧力で２０〜９０分程度洗浄する。

本発明の水処理用ろ材は、一般の砂ろ過例えば下水処理
、産業排水処理、中水道システム等の緩速及び急速砂ろ
過装置に用いるのに好適であり、や。１＆ｋ、従や。玩
、砂、よ６．５５□カ率ヵ１高くなる。その際、前述し
た様に、上向流方式によった場合はＳＳ除去率が高くな
るのみならず、ろ過抵抗が小さい、ろ過サイクルが長い
等の顕著な効果を奏する。また、本発明の水処理用ろ材
は本発明の水処理用ろ材が上記の如き優れたろ過性能を
示す理由は、廃水中のＳＳが、主として負に荷電してい
るため、カチオシ性ポリマーで被覆されて正に荷電した
本発明水処理用ろ材に対して静電気的に吸着されること
、及び該吸着がろ過層内で均一に起こることによると考
えられる。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明する。

実施例　１ 攪拌機、温度計及び冷却器を取り付けた丸底フラスコに
水９００重量部、アクリル酸エチル１００重量部、２．
２′−アリビス（アミノ、；づＯバ、７）塩酸塩５０重
量部を入れ、窒素雰囲気下、７０℃で攪拌し寿から、４
時間乳化重合し、カチオシ性エマルジョシポリマーを得
た。

平均粒径０．８ｍ均婢係数１．５のろ退館５Ｋｆと、粗
粒砂として平均粒径２闘の砂Ｉ　Ｋｙとを、リボシづレ
ジタ−に入れ、均一になる様子備混合後、攪拌下に上記
で得たカチオシ性エマルジョシポリマ・−を、ポリマー
成分量として１２２となる量、噴霧添加し、均一になる
まで混合して、その後、１２０℃で１時間加熱して水を
除去し、カチオシ性ポリマーを被覆したろ過砂約６〜を
得た。これを処理砂■とした。

実施例　２ 実施例１と同様に予備混合後の砂に市販のカチオシ性エ
マルジョシポリマー（商標名：　ＶＯＮＣＯＡＴＳＦＣ
７−５０、大日本イシ士化学■製）を、ポリマー成分量
として１２Ｆとなる量、噴霧添加し、均一になるまで混
合した後、１１０℃で３０分間加熱して水を除去し、カ
チオシ性ポリマーを被覆したろ過砂約６紛を得た。これ
を処理砂■とした。

実施例　３ 実施例１と同様に予備混合後の砂に、市販の力チオシ性
ユリア樹脂水溶液（商標名：ユーラミシＰ−１５００、
三井東圧■製）を、ポリマー成分量として１２９となる
量、添加し、攪拌混合しながら、１４０℃で３０分間加
熱して水を除去し、カチオシ性ポリマーを被覆したろ過
砂約６Ｋｆを得た。これを処理砂■とした。

比較例　１ 比較として、平均粒径０．８！ＩＪＩ均等係数１．５の
ろ退館５Ｋｆと、平均粒径２ｕの粗粒砂ＩＫｆとを、リ
ボシづし：Ｊイタ−均一になる様に混合し、被覆処理し
ていないろ過砂約６Ｋｆを得た。これを無処理砂とした
。

実施例　４ 処理砂Ｉ、ｎ、ｍ及び無処理砂を、第１図と同様のろ通
塔（金網から溢流管までの高さ９００襲、内径２００ｕ
のものを使用した）に充填高さ６００闘で各々充填し、
下水処理場の２次処理廃水（ＳＳ濃度９．０　ｐｐｍ　
）を、下部から上部へ流れる上向流方式により、ろ過速
度３００　ｍ　／　ｄａｙでろ過した。

ろ過量始時およびろ過開始から４時間経過後のろ過抵抗
を第１表に示す。

第　　１　　表 本実験においては、ろ過抵抗が２０００　ｍＡｇに達し
た時に１洗浄を行った。第２表に洗浄を行うまでの時間
、すなわちろ過サイクルの時間を示す。

第　　２　　表 次に、下水処理場からの２次処理廃水（原水）として、
ＳＳ濃度が２．４　ｎｍ　及ヒ９．Ｏｐｐｍ　ｏ　２　
種類のものを、処理砂１．Ｉ、厘及び無処理砂を充填し
た各々のろ通塔に通した。原水及びろ過後の水（処理水
）のＳＳ濃度並びにＳＳ除去率（％）を第３表に示す。

第　　３　　表 第１表、第２表及び第３表から明らか表様に、本発明水
処理用ろ材は、ＳＳ除去率が高い、ろ過抵抗が低い、及
びろ過サイクルが長いという優れたろ過性能を有するこ
とが判る。

実施例　５ 処理砂■及び無処理砂を実施例４で用いたろ通塔に各々
充填高さ６００Ｉ！Ｊで充填し、下向流方式又は上向流
方式により、下水処理場の２次処理廃水（ＳＳ濃度２０
　ｐｐｍ　）をろ過速度３００ｍ１を第４表に示す。

第　　４　　表 第４表から明らかな様に、本発明水処理用ろ材を下向流
方式で用いた場合、ＳＳ除去率は下向流方式よシもわず
かに高いが、ろ過抵抗は無処理砂より高く、結果として
ろ過サイクルが無処理砂より短くなる。これに対し、−
ｈ向流方式で用いた場合には、ＳＳ除去率は下向流方式
と同様に高く、かつろ過抵抗も無処理砂より相当低くな
り、結果としてろ過すイクルが長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明水処理用ろ材を用いてろ過する場合に
使用するろ通塔の一例を示すものである。 図中の各記号は以下のものを示す。 ｌ・・・・・流入管　　　　２１・・・・フラシジ３・
・・・・パラ士シ　　　４・・・・・金網５・・・・・
圧力計接続管　　６・・・・・本発明水処理用ろ材７・
・・・・溢流管 （以　上） 第１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　ろ過砂をカチオシ性ポリマーで被覆したことを特徴
   とする水処理用ろ材。 ■　カチオシ性ポリマーの被覆量が、ろ過砂１００重量
   部に対して０．００５〜ｌＯ重量部である特許請求の範
   囲第１項に記載の水処理用ろ材。 ■　ろ過砂をカチオシ性ポリマーで被覆してなる水処理
   用ろ材を用いて上向流式でろ過することを特徴とするろ
   過方法。