JPS6255885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水中に懸濁する微細粒子（以下、濁質
という。）を除去するために用いる。水処理媒体
用繊維塊を利用した高性能で洗浄容易な清澄濾過
装置に関するものである。

従来、水中の濁質を濾過する目的で使用されて
いる、繊維構造物を濾材とする濾過体としては、
網あるいは編織物等いわゆる濾布と称されるシー
ト状成型物、スポージ状マツトのごとき繊維積層
体あるいは筒状巻き繊維体が知られている。これ
らの濾過体のうち、濾布、筒状巻き繊維濾過体に
よる濾過は濾材層の厚みが小さすぎるため、被濾
過物は主に濾材層表面に捕捉されることになり、
表面濾過が支配的となつて精密さと多量の稀薄懸
濁液の処理を目的とする清澄濾過には不適当であ
る。一方、従来のスポンジ状繊維積層体において
は被濾過物が濾材層内部で捕捉される深層濾過が
支配的で清澄濾過に適するが、濾材繊維が溶融あ
るいはバインダ等の手段で一体化されており、濾
材細孔が固定されているため、通常の洗浄方式で
は捕捉物質を剥離除去することが困難で、濾材の
再生利用もむずかしかつた。

本発明者はさきに、上記のごとき従来公知の濾
過体の欠点を解消することを意図して、短繊維堆
積層を濾過体とする濾過装置を提案した（特願昭
55−56453号（特開昭56−152709号公報））。しか
し、該濾過装置では濾材の洗浄時に、濁質の種類
によつては短繊維と濁質とが一体化してマツド状
となり、洗浄用空気を吹込んでも、その部分が流
動しにくい場合もあり、また洗浄排出液中に一部
短繊維が流出することもあつた。

本発明者は上記のごとき短繊維堆積層を濾材と
する濾過装置の特長を生かしつつその欠点を改良
せんとして種々検討の結果本発明の濾過装置を完
成した。

すなわち本発明は、濾過槽内に、繊維長５〜50
mmの有機繊維からなる短繊維をからみ合わせた多
数の繊維塊を濾材として支持体上に積層した濾材
層と、濾材洗浄時に前記多数の繊維塊が自由に展
開しうる濾材展開部とを設け、かつ前記濾材層の
下方に濾材洗浄用空気吹込管を配設し、さらに前
記濾過槽の上部に被濾過液供給管を、下端部に浄
液取出管をそれぞれ配設してなる濾過装置であ
る。

本発明の濾過装置において、濾材として用いる
繊維塊は、ポリエステル、ポリアミド、ポリアク
リロニトリル、ポリビニルアルコール等からなる
合成繊維、レーヨン、酢酸セルローズ等からなる
再生或いは半合成繊維のうち必要に応じて適宜選
択した繊維長５〜50mm、太さ10〜100ミクロンの
短繊維群を、水中に分散させた状態で気体吹込
み、あるいは機械的撹拌を行ない、水流と振動に
より撹拌することにより塊状にからみ合わせて形
成することができる。ここで繊維長が５mm未満の
ものを使用すれば繊維塊が発生しにくくなり、ま
た50mmを越えるものを使用すると繊維が分離でき
ない程度にしつかりからみ合つた結び目状の形状
となり、鎖のように連結して可成り長い20cm以上
の繊維塊を形成し、濾材として使用困難である。
繊維塊の形状は第１図に示すごとき球状、あるい
は橢円球状で、最大直径が５〜100mmのものが好
ましい。

濾材層の厚さは必要に応じて任意に設定するこ
とができるが、濾過の精度、洗浄後の繊維塊を再
積層による濾材層の再形状の状態などの点から30
cm以上が好ましい。

また、濾材層上部に設ける濾材展開部の高さも
必要に応じて適宜選定すればよいが、濾材洗浄時
に前記濾材用繊維塊の１つ１つが自由に展開しう
るための場所を確保するために、濾材層厚さの1/
２以上の高さが必要である。

次に多数の繊維塊を積層した濾材層の支持体と
しては、上部に砂利層を設けた集液装置、例えば
集液ストレーナー（スリツトボール）を用いるか
又は単に集配液多孔板を用いる。砂利層を設けた
集液装置において、砂利層の砂利粒径は濾材層を
構成する繊維塊が液流とともに通過、流失しない
程度の細かさが必要であり、通常３〜50mmの範囲
で適宜選定すればよく、また砂利層の厚さは５〜
30cmが必要である。さらに、集液装置としては上
記砂利粒径より小さいスリツト幅又は孔径を有す
るものを用いる必要がある。また、単独で用いる
集配液多孔板の孔径は、濾材層を構成する繊維塊
が液流とともに通過流失しない程度の細さである
ことが望ましいが、反面通水抵抗が大きくなるこ
とを避け、かつ濾材洗浄時の濁質粒子の排出を容
易にすることも必要である。通常孔径２〜10mmの
範囲で適宜選定すればよい。

次に濾材層の下方に配設する濾材洗浄用空気吹
込管は、支持体が前記砂利層を設けた集液装置の
場合には、濾材層と砂利層との間と集液装置の下
方とに配設する。また、支持体が集配液多孔板単
独の場合には、該集配水多孔板下部に配設する。

次に本発明の濾過装置の詳細を図面により説明
する。

第２図は本発明の濾過装置の一実施例を示すも
ので、濾材層の支持体として上部に砂利層を設け
た集液ストレーナーを用いた場合の例である。適
宜の径を有する濾過槽１内の下部に砂利層２と集
液装置３とからなる濾材層支持体を設け、砂利層
２の上部に繊維長さ５〜50mmの有機繊維からなる
短繊維をからみ合わせて形成した繊維塊４を多数
積層して濾材層５を形成し、かつ該濾材層５の上
部に濾材洗浄時に繊維塊４を展開させる空間を確
保する濾材展開部６を設ける。さらに、砂利層２
の上部及び集液装置３の下方に、それぞれ開閉弁
を有する空気吹込管７，７′を配設し、また濾過
槽１の上端部に開閉弁を有する空気抜き管８と、
濾過槽１の上部に開閉弁を有する被濾過液供給管
９と、濾過槽１の下端部にそれぞれ開閉弁を有す
る浄液取出管１０、洗浄排液排出管１１及び一部
液抜き管１２とを接続する。なお、濾過槽１の下
端部に接続する一部液抜き管１２は、濾過槽１の
側方で上方に立ち上げ、その開口部１３を濾過槽
１の上端部より20〜50mm下方に位置させ、浄液取
出管１０は濾過槽１の上端部まで立ち上げる。１
４は一部抜き出した液を系外に排出する排液槽で
ある。

第３図は本発明の濾過装置の他の実施例を示す
もので、濾材層の支持体として集配液多孔板を用
いた場合の例である。濾過槽１の下部及び上部に
集配液多孔板１５，１５′を張設し、集配液多孔
板１５，１５′間に多数の繊維塊４を積層した濾
材層５と濾材展開部６を設ける。さらに、下部集
配液多孔板１５の下方に開閉弁を有する空気吹込
管７を配設し、また濾過槽１の上端部に開閉弁を
有する洗浄排液排出管１１と、濾過槽上部に開閉
弁を有する被濾過液供給管９と濾過槽１の下端部
にそれぞれ開閉弁を有する浄液取出管１０及び洗
浄液供給管１６を接続する。

次に第２図及び第３図に示す本発明の濾過装置
により濾過を行なう場合について説明する。

第２図に例示する濾過装置により濾過を行なう
場合の手順は次のとおりである。まず、空気吹込
管７，７′、洗浄排液排出管１１及び一部液抜き
管１２の開閉弁をそれぞれ閉じ、被濾過液供給管
９及び浄液取出管１０の開閉弁を開く。例えば送
液ポンプ（図示せず。）により被濾過液を供給す
ると、濾材層５は被濾過液の供給圧により砂利層
２上に圧縮され、濾材の繊維塊４の間隙が微細と
なり、被濾過液は深層濾過により濁質が捕捉さ
れ、浄液は浄液取出管１０から外部へ取出され
る。なお、濾過の進行は浄液取出管１０をポンプ
のサクシヨン側に接続して濾過装置側に適度の負
圧をかける等の適宜の手段によつて促進すること
ができる。

ある時間濾過を行ない、濾材層５が捕捉濁質に
より閉塞して濾過能力が低下しはじめると、濾過
を中止して、濾材の洗浄を行なう。

濾材の洗浄は、まず、被濾過液の供給を停止す
ると濾材層５に対する圧縮が緩和され、濾材を構
成する繊維塊４の弾性回復により嵩高性が回復し
て、繊維塊４間の間隙が広まつて洗浄が容易とな
る。次に空気吹込管７，７′、被濾過液供給管９
浄液取出管１０及び洗浄排液排出管１１の開閉弁
をそれぞれ閉じ、空気抜き管８及び一部液抜き管
１２の開閉弁を開いて、一部液抜き管１２から排
液を行ない、濾過槽１内の水位を一部液抜き管１
２の開口部１３まで下げる。次に、集液装置３下
方の空気吹込管７′から洗浄用空気を濾過槽１内
の全面にわたつて爆発的に放出させ、濾材繊維塊
４を液中で振動させ捕捉濁質を脱落させる。さら
に、空気吹込みを継続すると、濾材層５の繊維塊
４は濾材展開部６に向つて展開し、濾過槽１の下
部から上部へと流動し、さらに上、下へ流動する
間に捕捉濁質は剥離除去される。

一定時間経過後、集液装置３下方の空気吹込管
７′の開閉弁を閉じ、砂利層２上側の空気吹込管
７及び洗浄排液排出管１１の開閉弁をそれぞれ開
き繊維塊４を吹込み空気により浮上させながら、
洗浄により剥離した濁質を洗浄排液排出管１１か
ら系外に排出する。

その後、砂利層２上側の空気吹込管７、一部液
抜き管１２及び洗浄排液排出管１１の開閉弁をそ
れぞれ閉じ、被濾過液供給管９及び洗浄取出管１
０の開閉弁を開いて被濾過液を供給し、濾過槽１
内を満水状態にした後、空気抜き管８の開閉弁を
閉じると、砂利層２上に再び濾材繊維塊４が堆積
して形成された濾材層５により濾過が再開され
る。

なお、上記の洗浄操作において、空気吹込みと
同時に被濾過液を徐々に供給して、洗浄排液を
徐々に一部液抜き管１２から排出しつつ洗浄する
こともできる。

次に第３図の濾過装置において、濾過操作では
まず空気吹込管７、洗浄排液排出管１１及び洗浄
液供給管１６の開閉弁を閉じ、被濾過液供給管９
及び浄液取出管１０の開閉弁をそれぞれ開ける。
供給された被濾過液は、その供給圧により下部集
配液多孔板１５に圧縮された濾材層５により濁質
が捕捉されて、浄液として浄液取出管１０から系
外へ取り出される。また、濾材洗浄操作では、被
濾過液供給管９及び浄液取出管１０の開閉弁を閉
じ、空気吹込管７、洗浄排液排出管１１及び洗浄
液供給管１６に開閉弁を開放し、圧縮空気を供給
すると同時に、送液ポンプ（図示せず）により、
洗浄液を濾過時とは逆方向に通液する。空気吹込
管７から圧送される空気と洗浄液供給管１６から
供給される洗浄液とが濾過槽１内で混合されて、
濾材層５を下方から崩しつつ繊維塊４間隙を流動
し、個々の繊維塊４を徐々に濾材展開部６に移動
展開させ、捕捉されていた濁質を剥離しつつ流動
して、洗浄排液排出管１１から系外に排出され
る。洗浄が進行して繊維塊４の展開が完了し、濁
質の排出が終わつた時点で、空気吹込管７、洗浄
排液排出管１１及び洗浄液供給管１６の開閉弁を
閉じ、被濾過液供給管９及び浄液取出管１０の開
閉弁を開いて、被濾過液を供給すれば濾過が再開
される。

なお、本発明の濾過装置は上記のごとく、原則
として下向流方式の濾過が行なわれるが、第３図
に示す装置では被濾過液供給管９と浄液取出管１
０とを逆にすれば、上向流濾過装置として使用す
ることができる。この場合、繊維塊４は上部の集
配液多孔板１５′側に押し上げられた状態で濾材
層を形成する。

以上のごとく本発明の濾過装置においては、濾
材として有機繊維からなる短繊維をからみ合わせ
て形成した繊維塊を使用するため、空気吹込みに
よる濾材洗浄時の流動化が容易で、かつ短繊維の
流失も全く認められない。さらに、本発明の濾過
装置は、濾過圧がきわめて低く、濾過速度が50
ｍ／Hrにおいても１Kg／cm²を上まわることがな
く、５ｍ／Hrでは0.1Kg／cm²以下であり、省エネ
ルギーの観点からもすぐれている。また、従来の
砂濾過方式などと比較して濾過速度を高くするこ
とができるため、設置面積を小さくでき、しかも
濾過精度においても濾材繊維塊の構成短繊維とし
て10〜100ミクロン程度の細い繊維を選択できる
ため、きわめて良好で、被濾過液のSSにもよる
が、浄液のSSとして５mg／は常時得られ、２
mg／も可能である。

したがつて、本発明の濾過装置の用途としては
通常の排水処理、例えば活性汚泥の沈殿上り排
水、回転円板上り排水等の処理に好適である。ま
た、この濾過装置により濾過した浄水は、いわゆ
る中水道にも使用できる。この他河川水、湖沼
水、地下水などをそのまま、又は凝集剤を添加し
たのち濾過した浄水は工業用水又は上水に向ける
ことができる。さらに、魚類養殖槽水などの濾過
再利用、プール、風呂などの水の濾過、再利用に
も適用できる。しかも濾過速度を上げ得る利点を
利用し、設置面積の小さい装置をトラツクの荷台
に置き、必要に応じて移動することも可能であ
る。

以上のごとく本発明の濾過装置は構造が簡単で
操作も容易であり、大きな通液抵抗を生ずること
なく、高精度の濾過を連続的に行なうことがで
き、かつ濾材の洗浄も容易で繰返し長時間使用で
きる等のすぐれた効果を奏するものであり、種々
の目的の濾過装置として使用することができ、そ
の有する工業的意義はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の濾過装置の濾材である繊維塊
の外観模式図、第２図及び第３図は本発明の濾過
装置の簡略縦断面図である。 １……濾過槽、３……集液装置、４……繊維
塊、５……濾材層、６……濾材展開部、７，７′
……空気吹込管、９……被濾過液供給管、１０…
…浄液取出管、１１……洗浄排液排出管、１５，
１５′……集配液多孔板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 濾過槽内に、繊維長５〜50mmの有機繊維から
   なる短繊維をからみ合わせた多数の繊維塊を濾材
   として支持体上に積層した濾材層と、濾材洗浄時
   に前記多数の繊維塊が自由に展開しうる濾材展開
   部とを設け、かつ前記濾材層の下方に濾材洗浄用
   空気吹込管を配設し、さらに前記濾過槽の上部に
   被濾過液供給管を下端部に浄液取出管をそれぞれ
   配設してなる濾過装置。