JPWO2007122918A1 - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
装置が小型で設置面積が小さくてすみ、ろ材の単位面積および単位時間当たりの処理水量を多くでき、さらに長期間安定運転が可能な水処理装置を提供する。 原水供給口と処理水出口とを有する密閉した容器と、該容器の内部を原水供給口８のある原水室２０と処理水出口９のある処理水室１９とに仕切るための、開孔部１４を有する仕切板６と、一端が開口し他端が閉塞した筒状ろ材４と、該筒状ろ材の内部に挿入された通水可能面からなる筒状体５とを具備する水処理装置である。仕切板の開孔部１４と液密状態になるように筒状ろ材４の開口端部が配設されている。筒状ろ材４が極細繊維の立毛を有する立毛編織物から構成され、立毛を有する面が原水側に位置する。
Description
本発明は、湖沼、堀、河川、用水池、ダム湖などの水域や生活排水、工場排水などに含まれる懸濁物質を長期間、安定して除去し、浄化するために有効な水処理装置に関し、さらに詳しくは、原水を高流束でろ過することができる小型の水処理装置に関する。
湖沼、堀、河川、用水池、ダム湖などの水域や生活排水、工場排水などに含まれる懸濁物質を除去するための水処理装置として、例えば特許文献１に示すように、ドラム型の水処理装置がある。この装置は、通水可能なドラム胴面に巻き付けたろ過布によって懸濁物質を除去し、ドラムの回転軸部に配設した取水管から処理水を取出すものであるが、装置が大型であるのため、設備費が高額になったり、装置の設置面積が大きくなるなどの問題がある。また、ドラムの周囲にろ過布を取り付けた水処理装置や、移動するベルト上にろ過布を取り付けた固液分離装置が、特許文献２に記載されている。この固液分離装置も、装置が大型であるため、設備費が高額、設置面積が大きいなどの問題がある。
一方、ろ材の集積度を高め、装置の設置面積を小さくした水処理装置としては、例えば、特許文献３に示すような、多数本の中空糸膜を収納した中空糸膜モジュールの複数個を容器内に配設して原水を加圧ろ過するものが挙げられる。しかし、本装置はろ材としてろ過表面の孔径が小さい中空糸膜を用いているため、例えば原水中の１μｍ以下の微小な懸濁物質もろ過できる反面、ろ材の単位面積および単位時間当たりの処理水量は高々数ｍ３／ｍ２／ｄａｙ程度と小さく、高流束で水処理できないという問題がある。
さらに、特許文献４に記載されたろ過装置は、袋状ろ材エレメントの複数を容器内に設置してろ過する構成をとっているが、原水を高流束でろ過すると短時間でろ材エレメントの表面に懸濁物質が堆積して目詰まりを生じろ過を長時間継続できないという問題がある。このろ材エレメントをシャワー吹きつけ等で洗浄しても付着堆積した汚れが除去され難く、長期間、低差圧で安定したろ過を継続することは困難である。
これら従来の水処理装置として、原水を高流束でろ過することができる水処理装置も提案されているが、装置が大型で設置面積が広く設備費が高くなる問題があったり、また、ろ過布に付着堆積した汚れの除去が難しく長期間安定した水処理ができない問題がある。そこで、装置が小型で設置面積が小さくてすみ、ろ材の単位面積および単位時間当たりの処理水量を多くでき、かつ、長期間、安定運転が可能な水処理装置が望まれていた。
特開昭５１−１１９１６８号公報
国際公開９７／４５１８８号パンフレット
特開昭６１−２２２５０９号公報
特開平５−２４５３１２号公報
本発明は、装置が小型で設置面積が小さくてすみ、ろ材の単位面積および単位時間当たりの処理水量を多くでき、さらに、長期間、安定運転が可能な水処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、次のような構成をとる。
（１） 原水供給口と処理水出口とを有する密閉した容器と、該容器の内部を原水供給口のある原水室と処理水出口のある処理水室とに仕切るための、開孔部を有する仕切板と、一端が開口し他端が閉塞した筒状ろ材と、該筒状ろ材の内部に挿入された通水可能面からなる筒状体とを具備する水処理装置であって、前記仕切板の開孔部と液密状態になるように前記筒状ろ材の開口端部が配設され、筒状ろ材が極細繊維の立毛を有する立毛編織物から構成され、かつ、立毛を有する面が原水側に位置することを特徴とする水処理装置。
（２） さらに、処理水室内及び／又は原水室内に圧縮気体もしくは圧縮気体混合流体を供給するための洗浄流体供給手段が配設されている上記（１）に記載の水処理装置。
（３） 前記洗浄流体供給手段が、圧縮気体を処理水室内へ供給する流路を備えた圧縮気体供給装置、又は、圧縮気体を処理水室内へ供給する流路Ｉと圧縮気体を原水室内へ供給する流路IIとを備えた圧縮気体供給装置からなる上記（２）に記載の水処理装置。
（４） 筒状ろ材を構成する立毛編織物における立毛の単糸直径が１．０〜１０μｍである上記（１）に記載の水処理装置。
（５） 筒状ろ材を構成する立毛編織物における立毛の長さが２〜１０ｍｍである上記（１）に記載の水処理装置。
（１） 原水供給口と処理水出口とを有する密閉した容器と、該容器の内部を原水供給口のある原水室と処理水出口のある処理水室とに仕切るための、開孔部を有する仕切板と、一端が開口し他端が閉塞した筒状ろ材と、該筒状ろ材の内部に挿入された通水可能面からなる筒状体とを具備する水処理装置であって、前記仕切板の開孔部と液密状態になるように前記筒状ろ材の開口端部が配設され、筒状ろ材が極細繊維の立毛を有する立毛編織物から構成され、かつ、立毛を有する面が原水側に位置することを特徴とする水処理装置。
（２） さらに、処理水室内及び／又は原水室内に圧縮気体もしくは圧縮気体混合流体を供給するための洗浄流体供給手段が配設されている上記（１）に記載の水処理装置。
（３） 前記洗浄流体供給手段が、圧縮気体を処理水室内へ供給する流路を備えた圧縮気体供給装置、又は、圧縮気体を処理水室内へ供給する流路Ｉと圧縮気体を原水室内へ供給する流路IIとを備えた圧縮気体供給装置からなる上記（２）に記載の水処理装置。
（４） 筒状ろ材を構成する立毛編織物における立毛の単糸直径が１．０〜１０μｍである上記（１）に記載の水処理装置。
（５） 筒状ろ材を構成する立毛編織物における立毛の長さが２〜１０ｍｍである上記（１）に記載の水処理装置。
（６） 前記筒状ろ材の横断面の断面積（Ａ）と、前記筒状体の横断面の断面積（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が１．１以上である上記（１）に記載の水処理装置。
（７） 前記筒状ろ材の内部に挿入された筒状体の片端が前記仕切板の開孔部に連接され、かつ、筒状体の通水可能面全体が筒状ろ材で覆われている上記（１）に記載の水処理装置。
（８） 前記筒状ろ材及び筒状体が、原水室内に複数配置されている上記（１）に記載の水処理装置。
（９） 前記筒状ろ材及び筒状体の長手方向が水平になるように前記容器内に設置されている上記（１）に記載の水処理装置。
（１０） 上記（１）に記載の水処理装置の複数台が直列に配置されるように、上流側の水処理装置の処理水出口と下流側の水処理装置の原水供給口とを連接し、上流側の水処理装置による処理水を下流側の水処理装置へと供給し、順次水を通過させることを特徴とする水処理方法。
（１１） 上記（８）に記載の水処理装置において筒状ろ材を交換する際、複数の筒状ろ材及び筒状体が仕切板に取り付けられ一体化された状態で容器から脱着し交換することを特徴とする筒状ろ材の交換方法。
（７） 前記筒状ろ材の内部に挿入された筒状体の片端が前記仕切板の開孔部に連接され、かつ、筒状体の通水可能面全体が筒状ろ材で覆われている上記（１）に記載の水処理装置。
（８） 前記筒状ろ材及び筒状体が、原水室内に複数配置されている上記（１）に記載の水処理装置。
（９） 前記筒状ろ材及び筒状体の長手方向が水平になるように前記容器内に設置されている上記（１）に記載の水処理装置。
（１０） 上記（１）に記載の水処理装置の複数台が直列に配置されるように、上流側の水処理装置の処理水出口と下流側の水処理装置の原水供給口とを連接し、上流側の水処理装置による処理水を下流側の水処理装置へと供給し、順次水を通過させることを特徴とする水処理方法。
（１１） 上記（８）に記載の水処理装置において筒状ろ材を交換する際、複数の筒状ろ材及び筒状体が仕切板に取り付けられ一体化された状態で容器から脱着し交換することを特徴とする筒状ろ材の交換方法。
本発明の水処理装置を用いれば、小型の水処理装置であって、原水中に含まれる数μｍ〜数十μｍ程度の懸濁物質を長期間、安定して除去でき、さらにろ材の単位面積および単位時間当たりの処理水量を多くすることができるので、小型装置により多量な水を高流速で処理することが可能となる。
１：水処理装置、 ２：密閉容器の下側部分（容器本体）、 ３：密閉容器の上側部分（蓋部）、 ４：筒状ろ材、 ５：筒状体、 ６：仕切板、 ７：抑え板、 ８：原水供給口、 ９：処理水出口、 １０：流出口、 １１：鍔部、 １２、１３：シール材、 １４：開孔部、 １５：スクラビング用配管、 １６：散気口、 １７：散気板、 １８：締結材、 １９：処理水室、 ２０：原水室、 ２１：ブロア、 ２２：空気配管（流路Ｉ）、 ２３：空気配管（流路II）、 ２４：処理水配管、 ２５：原水配管、 ２６、２７：開閉弁、 ２８、２９：ポンプ
本発明の最良の実施形態を、湖沼水や河川水などを高流速でろ過して工業用水などを取得するために適した水処理装置を例にとって、図面を参照しながら以下に説明する。
図１及び図２は本発明に係る水処理装置の一例をそれぞれ示す概略縦断面図である。図中に示すように、密閉された容器の内部は、仕切板６によって上下２室に仕切られていて、上側の室は処理水室１９、下側の室は原水室２０である。原水室２０の容器部分（容器本体２）には原水供給口８が設けられ、処理水室１９の容器部分（蓋部３）には処理水出口９が設けられている。仕切板６には複数の開孔部があり、この開孔部１４にはそれぞれ、液密状態になるように筒状ろ材４の開口端部が配設されている。ここで、図１及び図２においては、原水供給口８及び処理水出口９はそれぞれ、容器本体２の下面と蓋部３の上面に設けられているが、配管の都合などによりそれぞれ、容器本体２の側面と蓋部３の側面に設けてもかまわない。
筒状ろ材４は、一端が開口し他端が閉塞した筒状であり、極細繊維の立毛を有する立毛編織物から構成されている。図示した装置では、この筒状ろ材４の中に筒状体５を挿入した構造をとっている。即ち、筒状ろ材４が被せられたことにより外表面がろ材で覆われた複数本の通水可能な筒状体５は、その開口端側が、複数の開孔を有する仕切板６の開孔部１４に、シール材１２を介して吊持されている。ここで、筒状ろ材４の開口端部は、例えば接着剤や結束バンドなど（図示しない）によって筒状体５の上端部に固定されているので、仕切板６の開孔部と筒状ろ材４の開口端部は液密状態で連結されている。
また、筒状体５の上端部は鍔状となっていて、この鍔部１１が仕切板６の開孔部の外周上面に掛止されている。図１では、鍔部１１の上に、仕切板６と略同形状の抑え板７が重ねられていることによって鍔部１１は固定されている。このように、筒状体５の上端の鍔部１１が固定されているので、筒状ろ材４と筒状体５とは、水処理途中においても、容器本体２内に落下せず、かつ、水圧などによって蓋部３内に押し上げられず、仕切板に固定されている。
さらに、容器本体２と、処理水出口９を有する蓋部３との連結部分では、その間に仕切板６と抑え板７とを挟持した状態でボルト（図示しない）などの締結材を用いて、容器本体２と蓋部３とが結合固定されていて、蓋部３と抑え板７との間、抑え板７と仕切板６との間、さらに、仕切板６と容器本体２との間にはいずれもシール材１３が配されてシールされている。
ここで、筒状体５が容器本体２内に落下したり、蓋部２内に押し上がったりしないようにするためには、例えば図２に示すように、筒状体５に設けた鍔部１１の部分をボルトなどの締結材１８を用いて仕切板６に固定してもかまわない。
本発明において用いる筒状ろ材４は、極細繊維の立毛を有する立毛編織物でもって構成される。ここで、極細繊維よりなる立毛を有する面が原水側に位置するように筒状ろ材４が配置され、立毛部分はろ過時に懸濁物質を捕捉する機能を発揮し、即ちろ過層としての機能を発揮する。このようなろ過機能をもつ立毛編織物としては、片表面に極細繊維の繊維束が立毛した編織物が挙げられ、例えば、緯糸に極細繊維を用いた織物を起毛加工し、表面に極細繊維の立毛を形成した立毛織物が用いられるこのような立毛編織物としては、例えば、織物からなるベース層に極細繊維束の一端もしくは一部が根元部としてベース層に一体化固定されている布帛のろ材が挙げられる。極細繊維束とベース層との一体化固定の方法としては、接着剤による接着、熱融着、超音波接着、ベース層の糸と繊維束との交絡およびこれらの組み合わせなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また、この立毛編織物においてろ過機能を発揮する極細繊維としては、繊維形成能を有する高分子物質からなる極細繊維を使用すればよい。この高分子物質としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、共重合ナイロンなどのポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、全芳香族ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ビニル重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリハイドロサルファイト、ポリフッ化エチレン、共重合ポリフッ化エチレン、ポリオキシメチレンなどが挙げられる。また、これらの高分子物質を複数組み合わせた芯鞘構造、多重芯鞘構造、海島構造、バイメタル構造などの複合繊維でもよく、その繊維の種類の組み合わせは目的に応じて用いられる。
立毛を形成する極細繊維の太さ（直径）としては、比較的細い１０μｍ以下が好ましいが、微細粒子の捕捉性能を向上させるには０．１〜１０μｍがより好ましく、繊維の耐久性を高く維持しつつ微粒子の捕捉性能を向上させるには、１．０〜１０μｍがさらに好ましい。
また、立毛を形成する極細繊維の立毛長さは、２〜１０ｍｍが好ましい。これは、極細繊維の立毛が短すぎると微細粒子の捕捉性能が低下し、逆に長すぎると極細繊維が互いに絡み合って、微細粒子の捕捉性能および捕捉後の剥離性能が低下するためである。
筒状体５は、立毛編織物からなる筒状ろ材４が、ろ過時に水圧をかけた時でも筒形の所定形状を保持することができるように、筒状ろ材４の中に挿入されるものであり、メッシュ状や多孔板状のような通水可能面から構成される。この通水可能面は、ろ過時の水圧で実質的に変形しない材質や形状で構成されればよい。さらに、容器本体２、蓋部３、仕切板６、抑え板７および筒状体５を構成する材質としては、樹脂の場合、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィンや、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、そしてポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂、さらにポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の単独及びこれらの混合物が用いられる。また、樹脂以外では、アルミニウム、ステンレス鋼などが用いられ、さらに、樹脂と金属の複合体や、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂などの複合材料を使用してもかまわない。また、容器本体２、蓋部３、仕切板６、抑え板７および筒状体５はすべてが同一の材質で構成されていてもよいし、また、異なる材質からなる部材の組合せでもかまわない。
また、筒状体と仕切板との間のシール材１２や、容器本体、仕切板、抑え板、蓋部の相互の間のシール材１３としては、Ｏリングやシート状物のガスケットなどが使用でき、その断面形状は円形、楕円形、四角形、三角形などであればよい。その材質は、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、四フッ化エチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂や、ステンレス、アルミニウムなどが挙げられる。
次に、図１に示す水処理装置により、原水を全ろ過方式で処理する方法について述べながら、本発明の効果について説明する。
まず、ろ過工程において、原水供給口８から供給された原水は、複数本の筒状体５に取り付けられた筒状ろ材４の外側から内側に向かって流れ込む。この際、筒状ろ材４の表面の起毛部分等で原水中の懸濁物質が捕捉されて、処理水のみが筒状ろ材４及び筒状体５の内側に流入する。流入した処理水は筒状ろ材４の内側部分を通って上方へと流れ、蓋部３の内側に集められ、処理水出口９から外部に取り出される。このとき、流出口１０は閉塞されているので、原水供給口８から供給された原水は全量ろ過される。
ここで、筒状体５は、仕切板６の開孔部と筒状ろ材４の開口部を連結する機能の他に、水圧などにより筒状ろ材４の内側の流路が閉塞されることを防止する機能を果たすものであり、筒状ろ材４の内側へと水が流入することを妨げないように、通水可能な面で形成されている。従って、筒状体５は、筒周面が開孔を有する多孔材面から形成されていて、底面側は閉塞し、上面側は開口しているものである。そして、前記機能を達成するものであれば、通水性能が高いほど原水処理時の水処理装置１の圧力損失が小さくなるので好ましく、筒周面の開孔率は５０％以上であることが好ましい。例えば、樹脂製メッシュ状板で構成される筒状体や金属網で構成される筒状体、パンチングメタルで構成される筒状体等を用いることができる。
次に、上記の一定時間のろ過工程が終了すると、筒状ろ材４の外表面を洗浄するために、圧縮気体または圧縮気体を混入させた処理水を処理水出口９から原水側へ流す逆圧洗浄や、圧縮気体または圧縮気体を混入させた原水を供給口８から供給し、容器本体２内に蓄積した懸濁物質を排出するスクラビングを行う。このとき、流出口１０は開放する。ここで、逆圧洗浄やスクラビングにおいて使用する圧縮気体は、加圧し圧縮した気体であり、その気体の種類は特に限定しないが、空気や窒素等を用いればよい。圧縮気体の供給としては、ブロアーやコンプレッサーなどを用いて圧縮空気を送ることが容易であり好ましい。
図５の配管フロー図を用いて具体的に説明する。例えば、ブロア２１からの空気配管を途中で分岐させて、流路Ｉの空気配管２２と、流路IIの空気配管２３とし、それぞれの空気配管２２、２３の先を、処理水出口９付近の処理水配管２４および原水供給口８付近の原水配管２５に、それぞれ接続する。それぞれの空気配管２２、２３の途中に設けた開閉弁２６、２７の開閉により、処理水室１９内及び／又は原水室２０内に向けて圧縮空気を供給することができる。このとき、流量計や圧力計（図示しない）を設置するとともに、開閉弁２６、２７の開度を調整することで供給する圧縮空気の量を調整すればよい。なお、このとき、処理水配管２４の開閉弁や原水配管２５の開閉弁は、閉状態となっている。
次に、処理水室１９内に圧縮気体混合流体を供給する場合は、前述のようにブロア２１を用いて圧縮空気を送ると同時に、例えばポンプ２８を用いてタンクなど（図示しない）に貯めておいた処理水を処理水出口９に向かって流せばよい。そうすれば、処理水出口９付近の処理水配管２４内において処理水と圧縮空気が合流し、圧縮気体混合流体として処理水室１９内に送られる。この場合、圧縮気体が処理水中に分散して各筒状ろ材により均等に送られるので好ましい。
また、原水室２０内に圧縮気体混合流体を供給する場合も同様に行えばよい。即ち、ブロア２１を用いて圧縮空気を送ると同時に、ポンプ２９を用いて原水を原水供給口８に向かって流せばよい。そうすれば、原水供給口８付近の原水配管２５内において原水と圧縮空気が合流し、圧縮気体混合流体として原水室２０内に送られる。
まず、逆圧洗浄では、圧縮気体または圧縮気体を混入させた処理水が筒状ろ材４の内部から外部に向かって流れるため、筒状ろ材４の外表面に付着していた懸濁物質がそのろ材の外表面から剥離しあるいは剥離し易い状態となる。そして次のスクラビングで、その懸濁物質は水中に浮遊し、排水工程において原水供給口８から水と一緒に排出される。ここで、逆圧洗浄とスクラビングは同時に実施してもかまわない。また、逆圧洗浄において圧縮気体を混入させた処理水を筒状ろ材４に送る場合は、筒状ろ材４の外表面に付着していた懸濁物質をろ材の外表面から剥離すると同時に水中に浮遊させる効果もあるので、必ずしもスクラビングを実施する必要はない。
逆圧洗浄において供給する圧縮気体の圧力は、使用するろ材に応じて決定する。すなわち、圧縮気体が筒状ろ材４の内部から外部に向かって貫通するためには、筒状ろ材に使用するろ布（立毛編織物）のバブルポイント以上の圧力で圧縮気体を供給しなければならない。
一方、供給する処理水の単位時間あたりの流量は、ろ過時の処理水の流量の１．５倍以上３倍以下程度であることが好ましい。ろ過時の流量と同程度であれば、洗浄効果が小さく、逆に、流量を増やすほど洗浄効果は大きくなるが、洗浄に使用した分だけ最終的に得られる処理水の量が減少するからである。
次に、スクラビング時に供給する圧縮気体の量を（Ｑ）、容器本体２の横断面積（筒状ろ材２の長手方向に対して垂直な方向の断面における内壁断面積）を（Ｓ）とすると、（Ｑ／Ｓ）の値が０．１Ｌ／分／ｃｍ２以上あれば好ましい。
また、スクラビングをより効果的に行うために、図３に示すように筒状ろ材４のそれぞれの下方にスクラビング用配管１５の気体出口を設置したり、図４に示すように各筒状ろ材４の下方に散気口１６を有する散気板１７を、筒状ろ材の下方に設置したりすることも好ましい。これらの場合、圧縮気体が容器本体２内の筒状ろ材４付近に集中的に供給されるため、効果的な洗浄や圧縮気体流量の低減などが可能となる。
さらに、本発明では筒状ろ材４を、極細繊維の立毛を有する立毛編織物でもって構成するので、ろ過工程においては懸濁物質が立毛部分に捕捉され、逆圧洗浄またはスクラビングで立毛が揺れることで立毛に捕捉した懸濁物質を剥離し易いからである。そして、捕捉した懸濁物質は剥離させた後、原水側に排出するため、筒状ろ材４において極細繊維の立毛を有する面が原水側に位置するように配置している。
そしてまた、本発明によれば、筒状ろ材４の横断面の面積をＡ、筒状体５の横断面の面積をＢとした場合、その比（Ａ／Ｂ）が１．１以上であることが好ましい。これは、筒状ろ材４の横断面積が筒状体５の横断面積に対して大きいほど、逆圧洗浄時やスクラビング時に筒状ろ材４が揺れやすく、外表面に付着した懸濁物質を剥離し易いからである。なお、Ａ／Ｂの比の上限は実用上２程度である。
以上の工程を繰り返しながら長時間にわたり原水の処理が継続して行われる。
なお、上述の水処理は、原水をすべてろ過する、いわゆる全ろ過方式の場合について説明したが、ろ過工程において、原水供給口８から供給された原水の一部が容器本体内を流れて流出口１０から排出され、残りの一部が、複数本の筒状体５に取り付けられた筒状ろ材４の外側から内側に向かって流れ込みろ過されるろ過方式、いわゆるクロスフローろ過方式で水処理を行ってもかまわない。
また、水処理装置の原水室２０内には筒状ろ材４及び筒状体５が複数配置されていることが好ましい。これは、筒状ろ材４および筒状体５のコストに比べて、容器本体２のコストのほうが高いため、１つの容器本体２内に必要に応じて少しでも多くの筒状ろ材４及び筒状体５を配置し、ろ過面積を大きくする方が、装置コストを低減できるためである。その際、水処理装置１を設置している場所において、容器本体２内に複数の筒状ろ材４及び筒状体５を１本ずつ脱着するには手間が掛かるので、予め仕切板６に複数本の筒状ろ材４及び筒状体５を取り付けておき、仕切板６と複数本の筒状ろ材４及び筒状体５が一体化した状態で脱着できることが、作業効率上好ましい。
またさらに、本発明の水処理装置は、装置内を水が水平方向に流れるような横向きで設置することもできる。この場合、筒状ろ材４及び筒状体５の長手方向が水平になるように容器本体２内に設置されていればよい。このように横向きで設置し、筒状ろ材４及び筒状体５の長手方向が容器本体２内で水平方向に設置されている場合には、蓋部３を開けて筒状ろ材４及び筒状体５等を交換する際に、横から作業することができるという利点がある。これに対し、水処理装置を縦向きに設置し、筒状ろ材４及び筒状体５の長手方向が容器本体２内に垂直方向に配置されている場合は、筒状ろ材４及び筒状体５を容器本体２に脱着する際に、少なくとも容器本体２の上方に筒状ろ材４及び筒状体５の高さ分の空間が必要であるため、天井の低い建物内などに設置すると設置したままでの筒状ろ材４及び筒状体５の脱着が困難という問題があり、筒状ろ材４及び筒状体５の長さが制限される。
上記の説明は、１台の水処理装置で水処理する場合であるが、複数台の水処理装置を連接して水処理を行うこともできる。例えば、よりろ過精度の高いろ過を行うときや、より長期間にわたって安定運転するときなどは、水処理装置の複数台を直列に配置し、上流側の水処理装置の処理水出口と下流側の水処理装置の原水供給口とを連接し、上流側の水処理装置から下流側の水処理装置へと順次水を通過させる方法により水処理することが好ましい。特に、それぞれろ過精度の異なるろ材を収納した複数台の水処理装置を直列に配置し、上流側から下流側に向かって、ろ材のろ過精度を高くしていく構成をとることによって水処理を行うことがさらに好ましい。この場合、原水中の懸濁物質がその大きさによって段階的に捕捉されるため、ろ材の目詰まりが低減できる。
＜実施例１＞
筒状体及び筒状ろ材の収納本数を２本にした以外は図１に示す構造の水処理装置を用い、流出口からの原水排出を行わない全ろ過方式で、水処理装置を縦置きで設置して原水の処理を行った。
筒状体及び筒状ろ材の収納本数を２本にした以外は図１に示す構造の水処理装置を用い、流出口からの原水排出を行わない全ろ過方式で、水処理装置を縦置きで設置して原水の処理を行った。
筒状ろ材を構成するろ材としては、太さ約７μｍのポリエステル極細繊維の立毛（長さ２〜４ｍｍ）を有するろ過精度１８μｍの立毛織物を用いた。そして、この立毛織物を、直径約３０ｍｍ、長さ約５００ｍｍの大きさで、一端が開口し他端が閉塞した筒状に縫製して筒状ろ材とした。この筒状ろ材を、直径約２５ｍｍ、長さ約５００ｍｍで開孔率が約６０％の樹脂製多孔板からなる筒状体の外周を覆うように取り付けた。ここで、筒状ろ材の横断面の面積をＡ、筒状体の横断面の面積をＢとしたときの（Ａ／Ｂ）の比は１．４４であった。また、容器本体、蓋部、仕切板および筒状体にはポリ塩化ビニル製の樹脂成形品を用いた。密閉容器内に２本の筒状ろ材及び筒状体を収納した構造の水処理装置とした。また、容器本体内の横断面積は２５ｃｍ２であった。
次に、原水として濁度が３〜５度の琵琶湖湖水を用い、流量約３０Ｌ／分で供給口からポンプで１０分間、容器内に原水を供給し、全ろ過方式でろ過した。次いで、約６０Ｌ／分の処理水と５０Ｌ／分の圧縮空気を混合して処理水出口９から処理水室１９内に供給して１分間逆圧洗浄を行い、同時に１５Ｌ／分の空気を原水供給口８から原水室２０内に供給してスクラビングも行った。その後、容器内の原水全部を排水した。
上記の工程を繰り返しながら水処理を行ったところ、約１００時間以上連続で安定運転を続け、処理水を得ることができた。
本発明の水処理装置は、小型装置でも高流速で長時間安定した水処理を行うことができるので、短時間に大量の水処理を行うことが要求される用途、例えば、湖沼、堀、河川等の屋外水系における懸濁物質除去用等に利用することができる。
Claims (11)
- 原水供給口と処理水出口とを有する密閉した容器と、該容器の内部を原水供給口のある原水室と処理水出口のある処理水室とに仕切るための、開孔部を有する仕切板と、一端が開口し他端が閉塞した筒状ろ材と、該筒状ろ材の内部に挿入された通水可能面からなる筒状体とを具備する水処理装置であって、前記仕切板の開孔部と液密状態になるように前記筒状ろ材の開口端部が配設され、筒状ろ材が極細繊維の立毛を有する立毛編織物から構成され、かつ、立毛を有する面が原水側に位置することを特徴とする水処理装置。
- さらに、処理水室内及び／又は原水室内に圧縮気体もしくは圧縮気体混合流体を供給するための洗浄流体供給手段が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 前記洗浄流体供給手段が、圧縮気体を処理水室内へ供給する流路を備えた圧縮気体供給装置、又は、圧縮気体を処理水室内へ供給する流路Ｉと圧縮気体を原水室内へ供給する流路IIとを備えた圧縮気体供給装置からなることを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
- 筒状ろ材を構成する立毛編織物における立毛の単糸直径が１．０〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 筒状ろ材を構成する立毛編織物における立毛の長さが２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 前記筒状ろ材の横断面の断面積（Ａ）と、前記筒状体の横断面の断面積（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が１．１以上であることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 前記筒状ろ材の内部に挿入された筒状体の片端が前記仕切板の開孔部に連接され、かつ、筒状体の通水可能面全体が筒状ろ材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 前記筒状ろ材及び筒状体が、原水室内に複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 前記筒状ろ材及び筒状体の長手方向が水平になるように前記容器内に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
- 請求項１に記載の水処理装置の複数台が直列に配置されるように、上流側の水処理装置の処理水出口と下流側の水処理装置の原水供給口とを連接し、上流側の水処理装置による処理水を下流側の水処理装置へと供給し、順次水を通過させることを特徴とする水処理方法。
- 請求項８に記載の水処理装置において筒状ろ材を交換する際、複数の筒状ろ材及び筒状体が仕切板に取り付けられ一体化された状態で容器から脱着し交換することを特徴とする筒状ろ材の交換方法。
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