JPS63315110A - 高速濾過器 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は土工水道水、河川水、湖沼水、凝集沈殿上澄水
、各種工程中間水、各種回収水、各種廃水等の原水中の
懸濁物を除去するための高速濾過器に関するものである
。

〈従来の技術〉 原水中の懸濁物を除去する目的で、従来から各種の濾過
器が用いられている。

たとえば原水中の比較的大きい懸濁物を金網等のスクリ
ーンで除去するものも濾過器の一種であるし、また微細
孔を有する濾過膜を用いて原水中の微粒子を精密濾過す
るのも濾過器の一種である。

また濾過支持体に濾過助剤をプレコートして当該プレコ
ート層で懸濁物を濾過するのも濾過器の一種である。

このように原水の種類やその目的に応じて種々の濾過器
が用いられているが、最も普通に用いられているのが充
填層型濾過器である。

当該充填層型濾過器は、濾過塔内に濾過砂、アンスラサ
イト等の粒状濾過材あるいは短繊維、繊維ポール等の濾
過材を充填し、当該充填層に下降流もしくは上昇流で原
水を通水して原水中の懸濁物を当該充填層で捕捉し、濾
過水を得、また圧力損失の増加、あるいは濾過水の水質
悪化により濾過を終了し、当該充填層を水流もしくは水
流と空気等によって膨張あるいは攪拌させて捕捉した懸
濁物を洗浄し、洗浄後の充填層で再び前記濾過を行うも
のである。

当該充填層型濾過器においては、濾過工程では高流速で
濾過してもそれ程圧力損失が増加せず、かつ濾過水の水
質が良好であること、また洗浄工程では充填層に捕捉し
た懸濁物を、少ない洗浄水量で短時間で、かつ確実に除
去できることが望まれている。

しかしながら従来のたとえば砂、アンスラサイト等の粒
状濾過材を用いる濾過器においては、通水速度が最大で
も２０ｍ／Ｈ程度であり、また懸濁物の種類によっては
すぐ目詰まりを起こして圧力損失が比較的早期に上昇し
てしまうという欠点があり、また洗浄においても、粒状
濾過材が塔外に流出しない程度の流速による洗浄である
から洗浄が不充分となり易く、懸濁物が次第に蓄積し、
時にはマッドボール等が形成されるという欠点もあり、
さらに洗浄水量も比較的多量に必要とし、懸濁物の濃縮
倍率が小さいという欠点もある。

また短繊維や繊維ポール等の濾過材を用いる濾過器は、
使用する濾過材として任意の大きさのものを選定できる
ので、原水の懸濁物の種類に応じて最適のものを選定で
きるという利点があるものの、使用する濾過材が極めて
軽いので、洗浄中に塔内から濾過材が流出しないような
スクリーン等を設けることが必須であり、構造が複雑と
なり易く、また前記スクリーンが障害となって洗浄時に
懸濁物が塔外に排出しにくくなり、結局洗浄が不充分と
なって懸濁物が次第に蓄積するという欠点を有している
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は従来の充填層型濾過器における上述した欠点を
解決し、高流速で濾過でき、しがもそれ程圧力損失を上
昇させず、かつ短時間で少ない洗浄水量で確実に洗浄で
きる高速濾過器を提供することを目的とするものである
。

〈問題点を解決するための手段〉 かかる目的を達成するための本発明の技術手段は、濾過
塔の内部に支持体を横設もしくは充填し、当該支持体の
上部に長繊維束の下端を固定するとともに、その上端を
自由端とした濾過体を形成し、長繊維束の上端から下端
に向がって下降流で原水を通水し、長繊維束内の空隙部
で懸濁物を捕捉することを特徴とする高速濾過器である
。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施態様の一例を示す模式断面図であ
って、濾過塔１内の下方内部に多孔板からなる支持体２
を横設し、当該支持体２に長繊維束３の下端を固定し、
当該長繊維束３の上端を自由端とする。また濾過塔１の
上部に原水流入管４を連通ずるとともに、当該原水流入
管４に逆洗水流出管５を分岐して接続する。

さらに濾過塔１の下部に濾過水流出管６を連通し、当該
濾過水流出管６に逆洗水流人管７および空気流入管８を
分岐して連通ずる。なお９．１０．１１．１２．１３は
それぞれ弁を示す。

なお長繊維束３の充填量は、比較的畜流速の原水を下降
流で通水しても、長繊維束３がやや屈曲してその高さが
若干縮みはするが、長繊維束３がその水流により水平状
に折れ曲がらず、濾過塔１内で全体的に直立しているよ
うな充填量とする。

このような充填量とすることにより空隙率の極めて大き
な濾過体を形成することができる。

〈作用〉 本発明の濾過器で原水を濾過する場合は、以下のように
する。

すなわち弁９および弁１３を開口し、原水流入管４から
懸濁物を含む原水を下降流で流入する。

当該原水の水流により前述したごとく長繊維束３はやや
屈曲してその高さが若干縮みはするが、長繊維束３は全
体的に濾過塔１内で直立しており、したがって直立する
長繊維束３の上端から下端に向かって原水が下降流で通
過し、長繊維束３の空隙部で懸濁物が捕捉され、濾過水
流出管６から濾過水が流出する。

また下降流の水流により長繊維束３がやや屈曲するため
、屈曲してない垂直状の長繊維束よりやや密に充填され
、その結果原水が長繊維束をショー　ｌ−バスすること
なく、原水中の懸濁物を当該長繊維束で効果的に捕捉す
ることができる。なお原水中の懸濁物が微細粒子の場合
は、原水にポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムや
カチオン性、アニオン性、ノニオン性の高分子等の凝集
剤を添加しても差し支えない。

当該通水の続行により長繊維束の空隙に懸濁物あるいは
、懸濁物の凝集物が捕捉され、次第に圧力損失が増加し
て行く。なお当該圧力損失の増加に伴い長繊維束の屈曲
の度合が増加し、長繊維束の直立している高さが次第に
減少して行く現象が生ずる。

このような通水の続行により、圧力損失が既定の値、あ
るいは濾過水の水質の低下により通水を止め以下の逆洗
を行う。

すなわち弁９および弁１３を閉じ、弁１０および弁１２
を開口して空気流入管８から圧縮空気を流入する。

当該圧縮空気の流入により濾過塔１内の水が攪拌される
とともに長繊維束が振動し、繊維間で形成していた空隙
が破壊されて懸濁物の集合体あるいは懸濁物の凝集物が
破壊され、また長繊維束に付着していた懸濁物や前記凝
集物が剥離される。

次いで当該圧縮空気の流入を続行したままあるいは弁１
２を閉じて圧縮空気の流入を止め、弁１０は開口したま
ま弁１１を開口して逆洗水流人管７から逆洗水を流入す
る。

長繊維束３の下端が支持体２に固定されているとともに
、その上端が自由端となっているので、流入した逆洗水
の上昇流により、長繊維束３は第２図に示したように支
持体２を固定部とした吹き流しのようになって伸長する
とともに、各繊維が振動する。

したがって長繊維束に懸濁物がとどまることができず、
長繊維束から懸濁物が離脱し、当該懸濁物を多量に含む
逆洗排水が逆洗水流出管５がら流出する。

本発明の濾過器においては長繊維束３の下端が支持体２
に固定されているので、高流速の逆洗水を流入しても長
繊維束３が濾過塔１外に流出することがない。

したがって従来の砂やアンスラザイト等の充填材を用い
る濾過器と比較してより以上の高流速の逆洗水を流入す
ることができるとともに、濾過塔の上方にスクリーン等
の障害物が一切付設されていないので、本発明の濾過器
は短時間で、かつ効果的に懸濁物を逆洗により除くこと
ができる。

第３図は本発明の他の実施態様を示す模式断面図であっ
て、濾過塔１の断面積が比較的大きい場合の構造を示す
ものである。

すなわち濾過塔１の断面積が大きくなると、第１図に示
したように、通水中において長繊維束３を全体的に直立
させることが困難となり、通水中に長繊維束３が水平状
に折れ曲がる傾向となる。

長繊維束３が通水中に水平状に折れ曲がると長繊維束３
が密に充填されることとなり、それだジノ圧力損失が大
となるので好ましくない。

したがって第３図に示したごとく濾過塔１内に複数の分
割板１４を立設し、当該分割板１４により濾過塔内を縦
割状に分割するとよい。

当該分割板１４は長繊維束３が水平状に折れ曲がるのを
防止する障壁板として作用し、たとえ断面積が大なる濾
過塔であっても長繊維束が水平状に折れ曲がることなく
、本発明の目的を達成できる。

なお通水および逆洗の操作は第１図および第２図に示し
た濾過塔と同じである。

第１図ないし第３図に示した実施態様は支持体２として
多孔板を用いたものであるが、第４図に示したように支
持体２としてスチールウール１５を用いることもできる
。

すなわち第４図のごとくスチールウール１５からなる支
持体に長繊維束３の下端を固定し、その上端を自由端と
するものである。なおスチールウール１５の下部に、ス
チールウール１５を固定支持するスクリーン１６を横設
する。なお他の構成は第１図ないし第２図と同様である
。

第４図に示した本発明の濾過器においては、長繊維束３
の下部にスチールウール１５からなる充填層が存在する
ので、通水中に長繊維束３を通過してしまうような原水
中の微細な懸濁物を当該スチールウール１５で捕捉し得
るので、濾過水の水質をより向上させることができる。

なお濾過後における逆洗は前述したと同様に、弁１２お
よび弁１０を開口してまず空気流入管８から圧縮空気を
流入してスチールウール１５の充填層および長繊維束３
を攪拌、振動させ、次いで逆洗水流人管７から逆洗水を
流入して懸濁物を除去する。また第４図に示したスチー
ルウール１５に変えて、長繊維束３の支持体として焼結
金属あるいはセラミックなどの多孔質積層体を用いても
よい。

このような多孔質積層体を用いてもスチールウール１５
と同様な効果を達成する。

第５図は本発明の他の実施態様を示す模式断面図であっ
て、多孔板からなる支持体２の下部に長繊維束３の水平
状積層体１７からなる充填層を設けた複合濾過体を形成
させたものである。なお水平積層体１７の下部に、水平
積層体１７を固定支持するための多孔板からなる支持体
２を横設する。

他の構成は第１図ないし第２図と同様である。

第５図に示した実施態様においては、弁９および弁１３
を開口して懸濁物を含む原水を下降流で通水することに
より、前述したごとく長繊維束３はやや屈曲してその高
さが若干縮みはするが、長繊維束３は全体的に濾過塔１
内で直立しており、したがって直立する長繊維束３の上
端から下端に向かって原水が下降流で通過し、長繊維束
３の空隙部で懸濁物が捕捉される。また長繊維束３を通
過した濾過水は支持体２を介して、さらに水平積層体１
７を通過するので、前記濾過水中に含まれる少量の微細
な懸濁物は、水平積層体１７でさらに捕捉され、清澄度
のより高い濾過水が濾過水流出管８から得られる。

水平積層体１７は長繊維束３を水平状に積層したもので
あるからその充填密度は支持体２上に固定した直立状の
長繊維束３より大きく、したがって懸濁物の捕捉能力は
大きい。

しかしながら当該水平積層体１７の充填層高をあまり高
くするとそれに比例して圧力損失が増加する。したがっ
て水平積層体１７の充填層高は、それ程高くすることは
得策でなく、たとえば３０酊程度の厚さで充分である。

なお第５図に示した濾過器における逆洗は前述した他の
実施態様の濾過器と基本的には全く同様なので説明を省
略する。

また第５図における水平積層体１７に変えて、この部分
を充填層高の比較的低い砂、アンスラサイト等の粒状充
填物あるいはスチールウールあるいは焼結金属やセラミ
ック等の多孔質積層体としてもその効果は同様である。

なお第５図における水平積層体１７に変えてスチールウ
ールあるいは多孔質積層体を用いる場合は、長繊維束３
の下端を支持体２を介して固定するか、あるいはスチー
ルウールあるいは多孔質積層体に直接長繊維束３の下端
を固定するかの違いだけで、複合濾過体を形成すること
については第４図に示した実施態様と基本的には同じと
言える。

次に本発明に用いる長繊維束３について説明する。

本発明に用いる長繊維束３は前述したごとく、比較的高
流速の原水を下降流で通水しても、長繊維束がやや屈曲
してその高さが若干縮みはするが、長繊維束が水平状に
折れ曲がらず濾過塔１内で通水中においても全体的に直
立しているような腰の強さと、充填量が必要で、アクリ
ル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの合成
繊維、あるいは綿、羊毛などの天然繊維を用いることが
できる。

なおこれらの合成繊維あるいは天然繊維の素材である太
さ５０μ以下、通常２０μ前後の非撚単繊維の集合体を
用いることが好ましい。

但し、通水中において水平状に折れ曲がらず、濾過塔１
内で全体的に直立するような長繊維束であれば、撚糸の
集合体でも差し支えない。

本発明に用いる長繊維束の集合密度が大なれば大なる程
黴細な懸濁物までも除去でき濾過水の水質は向上するが
、しかし逆に圧力損失は大となる。

また前記集合密度が小さくなるにしたがい濾過水の水質
は低下するが、逆に圧力損失は小となる。

したがって原水の懸濁物の質あるいは量によって最も適
した集合密度の長繊維束を選定して用いるとよい。

通常は０．４〜１．０ｍ程度の長さの長繊維束を用い、
たとえば長さが０．４　ｍで２０μの非撚単繊維の集合
体からなる長繊維束を用いた場合において、濾過断面積
１ｍ当たり３０〜９０ｋｇ（乾燥重量）の長繊維束とな
るような充＠密度とするとよい。

〈効果〉 以上説明したごとく本発明の濾過器は濾過体として、濾
過中において濾過塔内に全体的に直立するような長繊維
束を用いるので、通水における圧力損失が小さく、した
がって高流速で濾過することができ、特に製紙工場等で
排出される繊維状の懸濁物を含有する白水等の従来の砂
やアンスラザイトを充填した濾過器では濾過しにくい原
水の濾過に適している。

また濾過塔の径に対して全面的に長繊維束が直立してい
る濾過体を用いるので、多数の繊維間を原水が通過する
際に懸濁物が効果的に除去され、濾過水の水質も良好と
なる。

さらに当該長繊維束の下方にスチールウール、多孔質積
層体、粒状濾過材、長繊維束の水平状積層体等の充填層
を形成して複合濾過体を形成することにより、濾過水の
水質をさらに良好なものとすることができる。

また本発明の濾過器においては長繊維束の下端が支持体
で固定されているため、高流速の逆洗水を通過させても
長繊維束が濾過塔からａｉＩｌ脱することがなく、よっ
て高流速の逆洗水で短時間に逆洗工程を実施することが
でき、従来の濾過器と比較　ａ して逆洗時間を大幅に短縮することができ、がっ逆洗工
程により確実に懸濁物を塔外に排出することができ、従
来の濾過器のように懸濁物が蓄積するようなことがない
。

なお従来の濾過器に比較して濾過流速を著しく大とする
ことができるので、濾過塔の断面積を小さくすることが
でき、設置コストおよび設置面積等を大幅に低減できる
ことば言うまでもない。

以下に本発明の効果をより明確とするために実施例を示
す。

実施例 （１）直径６５龍、高さ５５０ｍ（直線部）のアクリル
樹脂製の濾過筒の下部に多孔板を付設し、太さ２０μ、
長さ４００ｙｎのアクリル製の非撚単繊維の集合体から
なる充填ｉｉ１２Ｂｇ（乾燥重量）の長繊維束の下端を
固定し、その上端を自由端とした第１図に示したような
濾過器を構成し、当該濾過器の上方からカオリンを１０
■／ｐ含む原水にポリ塩化アルミニウムを５■／ｌ添加
しながら、これを下降流線速度７５ｍ／■］で通水した
。

この通水における通水時間と処理水濁度（点線）および
圧力損失（実線）の関係を第６図のグラフ線図Ａとして
示した。

（２）また上記実施例における長繊維束の充填量を２５
５ｇ　（乾燥重量）とした他は全く同様な濾過器、同様
な原水を同条件で通水したときの結果を第６図のグラフ
線図Ｂとして示した。

（３）実施例（１）で用いた濾過筒の多孔板の下部に直
径６５ｍ、高さ５０ｍの濾過筒を接続し、この接続した
濾過筒内に実施例（１）で用いたと同じ長繊維束を水平
状に敷き詰め、第５図に示したような濾過器を構成した
。なお水平に敷き詰めた長繊維束は、太さ２０μのアク
リル製の非撚単繊維の集合体からなるもので、充填量２
２ｇ（乾燥型Ｎ）で厚さ、２０１１となしたものである
。当該複合濾過体を形成した濾過器の−１一方からカオ
リンを１０■／ｐ含む原水にポリ塩化アルミニウムを５
■／ｌ添加しながら、これを下降流線速度７５ｍ／Ｈで
通水した。

この通水における通水時間と処理水濁度（点線）および
圧力損失（実線）の関係を第６図のグラフ線図Ｃとして
示した。

なお実施例（１）、（２）、（３）とも濾過終了後、濾
過塔の下部から圧縮空気を流入した後、上昇流線速度１
００ｍ／Ｉ（で９０秒間逆洗したところ、濾過中に捕捉
された懸濁物はその全部が効果的に除去できることが確
認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の一例である濾過器を示す模
式断面図であり、第２図は第１図で示した濾過器の逆洗
の状態を示す模式断面図である。 また第３図、第４図、第５図は本発明の他の実施態様で
ある濾過器の模式断面図である。また第６図は実施例（
１）　、（２）　、（３）における通水結果を示すグラ
フで縦軸に処理水濁度、圧力損失を示し、横軸に通水時
間を示す。 １・・・濾過塔　　　　　　２・・・支持体３・・・長
繊維束　　　　　４・・・原水流入管５・・・逆洗水流
出管　　　６・・・濾過水流出管７・・・逆洗水流人管
　　　８・・・空気流入管９．１０．１１．１２．１３
・・・弁 １４・・・分１１１ＪｔＮ　　　　　　１５・・・スチ
ールウール１６・・・スクリーン 第１図　　　　　　　第２図 第３図 第４図 第５図 手続補正書（自発） 昭和６２年６月３０日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 ２、発明の名称 高速濾過器 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　東京都文京区本郷５丁目５番１６号名　称　
　（４４０）　　オルガノ株式会社代表者　　　永　　
井　　邦　　夫 ４、代理人〒１１３ 置、　　８１１−５１５１ ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄明
細書中の下記事項を訂正願います。 １、特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。 ２、第２頁７行目に「土工水道水、河川水」とあるのを
「土工水道水、下水、河川水」と訂正する。 ３、第２頁８行目〜９行目に「各種廃水等の原水中の１
とあるのを「各種廃水、生物処理装置の処理水あるいは
有価物含有液、酒、油等の原液中の」と訂正する。 ４、第２頁１２行目、同頁１４４行目同頁１６６行目第
３頁７行目に「原水中」とあるのを「原液中」と訂正す
る。 ５、第３頁１行目、同頁７行目、第４頁１３行目、第５
頁１３行目、第１６頁５行目、同頁９行目に「原水」と
あるのを「原液」と訂正する。 ６、第３頁８行目、同頁９行目、同頁１６６行目第１６
頁１０行目、同頁１４４行目「濾過水」とあるのを「濾
過液」と訂正する。 ７、第３頁９行目に「水質悪化」とあるのを「液質悪化
」と訂正する。 ８、第４頁１行目〜２行目に「通水速度」とあるのを「
通液速度」と訂正する。 ９、第５頁１４行目、第１６頁１行目に「通水」とある
のを「通液」と訂正する。 １０、第５頁１６行目に「本発明を図面を」とあるのを
「本発明を原液として懸濁物を含む水を例にして図面を
」と訂正する。 以上 特許請求の範囲 １、濾過塔の内部に支持体を横設もしくは充填し、当該
支持体の上部に長繊維束の下端を固定するとともに、そ
の上端を自由端とした濾過体を形成し、長繊維束の上端
から下端に向かって下降流で原板を通丞、シ、長繊維束
内の空隙部で懸濁物を捕捉することを特徴とする高速濾
過器。 ２、支持体が多孔板である特許請求の範囲第１項記載の
高速濾過器。 ３、支持体が多孔質積層体である特許請求の範囲第１項
記載の高速濾過器。 ４、支持体がスチールウールである特許請求の範囲第１
項記載の高速濾過器。 ５、支持体の下部に充填層を設置して複合濾過体を形成
する特許請求の範囲第２項記載の高速濾過器。 ６、充填層が粒状濾過材、多孔質積層体、スチールウー
ル、長繊維束の水平状積層体から選ばれる一種または二
種以上の充填層である特許請求の範囲第５項記載の高速
濾過器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濾過器の内部に支持体を横設もしくは充填し、当該
   支持体の上部に長繊維束の下端を固定するとともに、そ
   の上端を自由端とした濾過体を形成し、長繊維束の上端
   から下端に向かって下降流で原水を通水し、長繊維束内
   の空隙部で懸濁物を捕捉することを特徴とする高速濾過
   器。 ２、支持体が多孔板である特許請求の範囲第１項記載の
   高速濾過器。 ３、支持体が多孔質積層体である特許請求の範囲第１項
   記載の高速濾過器。 ４、支持体がスチールウールである特許請求の範囲第１
   項記載の高速濾過器。 ５、支持体の下部に充填層を設置して複合濾過体を形成
   する特許請求の範囲第２項記載の高速濾過器。 ６、充填層が粒状濾過材、多孔質積層体、スチールウー
   ル、長繊維束の水平状積層体から選ばれる一種または二
   種以上の充填層である特許請求の範囲第５項記載の高速
   濾過器。