(57)【要約】【課題】  洗浄時間の短縮と洗浄水および洗浄剤の使用量の節減を目的とし、新たな設備投資を必要とせず、既存の設備で、短時間で効率よく、かつ油分や懸濁物質などの種々の汚れを生じた濾材を確実に洗浄できる濾材の洗浄方法を提供することを課題とする。【解決手段】  濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器における濾材を洗浄するに際して、気体と気体１ｍ3に対して０．１〜１０リットルの洗浄剤を希釈した洗浄剤希釈液とを濾過層下部から同時に導入して、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させ、気体と洗浄剤希釈液との導入を停止した後、濾過層下部から水を導入して、逆流洗浄することにより、濾材を洗浄することを特徴とする濾材の洗浄方法により、上記の課題を解決する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器における濾材を洗浄するに際して、気体と気体１ｍ3に対して０．１〜１０リットルの洗浄剤を希釈した洗浄剤希釈液とを濾過層下部から同時に導入して、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させ、気体と洗浄剤希釈液との導入を停止した後、濾過層下部から水を導入して、逆流洗浄することにより、濾材を洗浄することを特徴とする濾材の洗浄方法。
【請求項２】
洗浄剤希釈液が濾過槽の満水時の水量に対して１０〜１０００ｍｇ／リットルの洗浄剤を含み、かつその濃度が０．１〜１０重量％である請求項１に記載の濾材の洗浄方法。
【請求項３】
濾過器が鉄鋼業における工業用水の濾過に用いられる濾過器であり、かつ濾材が珪砂および／またはアンスラサイトである請求項１または２に記載の濾材の洗浄方法。
【請求項４】
逆流洗浄により濾過槽から排出された廃液に、さらに凝集剤を添加して凝集沈殿処理した後、上澄み液を工業用水として再利用する請求項１〜３のいずれか１つに記載の濾材の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器における濾材の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
濾過は、多孔性物質または層を使用して固体（粘性体を含む）と流動体とを分離する基本的な操作であり、工業化学、鉄鋼、食品、製薬などのあらゆる分野で広く用いられている。
例えば、鉄鋼業などにおける工業用水の濾過には、濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器が用いられている。このような濾過器で濾過処理を継続すると、油分や汚れ（懸濁物質）などが濾材に堆積して濾材間に目詰まりが生じ、濾過処理能力が低下する。そこで、処理能力の低下に応じて、濾過器の運転を停止し、濾材の洗浄を実施している。
【０００３】
濾材の洗浄方法としては、種々の技術が提案され、実用化されている。
このような洗浄方法としては、濾過層の上部から洗浄剤を投入して前処理を行なった後、濾材を水洗する方法、濾過時の通水方向とは逆方向に通水して濾材を逆流洗浄（逆洗）する方法などが一般的に知られている。
【０００４】
特開昭５７−１０７２０５号公報（特許文献１）には、濾材の汚染物の種類に応じて各種界面活性剤、アルカリ、酸などの洗浄薬液を濾過器の上部から導入し、濾材と洗浄薬液とを一定時間接触させた後、混合攪拌し、次いで水洗する濾材の洗浄方法が開示されている。
【０００５】
また、特許第３３６５１８３号公報（特許文献２）には、洗浄液（水）と気体の混合流を用いた濾材の洗浄方法が開示されている。この方法に用いられる濾過器は、濾材層の下部に洗浄液（水）導入部と気体導入部とが別々に設けられていることを特徴とし、洗浄時間の短縮や洗浄液（水）の節減を実現している。また、この方法では、洗浄液として水のみが用いられている。
【０００６】
しかしながら、さらなる洗浄時間の短縮と洗浄液（水）の節減が求められている。
なお、上記の先行技術には、濾材層の下部からより効率的な割合で洗浄剤を希釈した液（洗浄剤希釈液）と気体とを同時に放出させて、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させた後、逆流洗浄することについては記載されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−１０７２０５号公報
【特許文献２】特許第３３６５１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、洗浄時間の短縮と洗浄水および洗浄剤の使用量の節減を目的とし、新たな設備投資を必要とせず、既存の設備で、短時間で効率よく、かつ油分や懸濁物質などの種々の汚れを生じた濾材を確実に洗浄できる濾材の洗浄方法を提供することを課題とする。
さらには、通常の逆洗工程においても停止させることなく濾材を確実に洗浄できる濾材の洗浄方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究を行った結果、濾材層の下部からより効率的な割合で洗浄剤を希釈した液（洗浄剤希釈液）と気体とを同時に放出させて、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させた後、逆流洗浄することにより、短時間で効率よく濾材を洗浄できることを見出し、この発明を完成するに到った。
【００１０】
かくして、この発明によれば、濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器における濾材を洗浄するに際して、気体と気体１ｍ3に対して０．１〜１０リットルの洗浄剤を希釈した洗浄剤希釈液とを濾過層下部から同時に導入して、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させ、気体と洗浄剤希釈液との導入を停止した後、濾過層下部から水を導入して、逆流洗浄することにより、濾材を洗浄することを特徴とする濾材の洗浄方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、既存の設備で、短時間で効率よく油分や懸濁物質などの種々の汚れを生じた濾材を確実に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の濾材の洗浄方法は、濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器における濾材を洗浄するに際して、気体と気体１ｍ3に対して０．１〜１０リットルの洗浄剤を希釈した洗浄剤希釈液とを濾過層下部から同時に導入して、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させ、気体と洗浄剤希釈液との導入を停止した後、濾過層下部から水を導入して、逆流洗浄することにより、濾材を洗浄することを特徴とする。
【００１３】
この発明の方法を適用し得る濾過器は、濾過槽内に濾材を充填して形成された濾過層に通水して濾過を行う濾過器であり、かつ濾過層下部に、気体と洗浄剤希釈液を同時に導入し得る導入口を有するものであれば、特に限定されず、公知の設備を用いることができる。例えば、気体のみを送りこむための導入口を１つだけ有している濾過器の場合には、気体と洗浄剤希釈液とを気液混合させてから、これを導入して濾材に接触させればよい。
【００１４】
濾材としては、液中の粒子を濾過作用によって捕集し得る材料であれば特に限定されず、ガラス繊維などの無機繊維、天然繊維、合成繊維、金属繊維、天然または合成の無機多孔質体などが挙げられる。また、濾材は、充填材料のみならず、プラスチック膜、金属多孔板、金網、セラミックフィルターのような無機多孔質焼結体であってもよい。
例えば、この発明の方法は、濾過器が鉄鋼業における工業用水の濾過に用いられる濾過器であり、かつ濾材が珪砂および／またはアンスラサイトである場合に適する。
【００１５】
この発明では、まず、気体と気体１ｍ3に対して０．１〜１０リットルの洗浄剤を希釈した洗浄剤希釈液とを濾過層下部から同時に導入して、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させる。
【００１６】
この発明で用いられる気体は、濾材と反応するなどして、この発明の効果を阻害するものでなければ、特に限定されない。しかしながら、洗浄剤希釈液と同時に気体を濾過層に導入するためには、気体は０．２〜２ｋＰａ程度の圧力を有するのが好ましい。
このような気体としては、コンプレッサーやガスボンベから供給される圧縮空気、ガスボンベから供給される窒素ガスなどが挙げられる。
【００１７】
この発明で用いられる洗浄剤希釈液の洗浄剤は、対象となる濾材およびその汚れの種類に応じて、適宜選択すればよく、具体的には、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などの各種界面活性剤が挙げられる。このような洗浄剤の中でも、ナルコジャパン株式会社製の洗浄剤（製品名：Nalco 7308）や三洋化成工業株式会社製のナロアクティー  ＮシリーズやＮＨシリーズのような高級アルコール系非イオン性界面活性剤が、洗浄効果の点で特に好ましい。
【００１８】
洗浄剤希釈液は、濾過槽の満水時の水量に対して１０〜１０００ｍｇ／リットル、好ましくは１００〜５００ｍｇ／リットルの洗浄剤を含み、かつその濃度が０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。
また、本発明の方法における洗浄剤希釈液は、適切な割合の水で希釈して使用するのが一般的であるが、洗浄剤と希釈水とを希釈装置を用いて混合したものを前記洗浄剤希釈液とすることも可能である。
【００１９】
この発明において、気体と洗浄剤希釈液とを濾材に接触させる時間は、特に限定されず、対象となる濾材およびその汚れの種類に応じて、適宜設定すればよい。
例えば、濾過器における濾過槽の容量が２５ｍ3であって、濾材層（上下の表面積１２．５ｃｍ2、層高２００ｃｍ、材質；アンスラサイト）であれば、約１５分間の接触で、油分や懸濁物質などの種々の汚れを生じた濾材を確実に洗浄することができる。
気体と洗浄剤希釈液とを濾材に十分に接触させないと、次いで逆流洗浄しても、油分や懸濁物質などの種々の汚れを生じた濾材を確実に洗浄することができない。
【００２０】
この発明では、気体と洗浄剤希釈液との導入を停止した後、濾過層下部から水を導入して、逆流洗浄（逆洗）する。
逆流洗浄の時間は、特に限定されず、対象となる濾材およびその汚れの種類に応じて、適宜設定すればよい。例えば、上記の例の場合には、約２〜２０分間である。
【００２１】
逆流洗浄により濾過槽から排出された廃液は、洗浄剤、凝集剤および消泡剤から選択される少なくとも１つを添加することにより、工業用水として再利用することができる。
再利用の対象となる工業用水としては、各種工場内において構内を循環する開放循環冷却水、製鉄所の高炉集塵水や転炉集塵水などの循環水、本発明における洗浄剤希釈液などが挙げられる。
【００２２】
逆流洗浄により濾過槽から排出された廃液に洗浄剤成分が残存している場合には、同種の洗浄剤を少量添加することにより、本発明における洗浄剤希釈液として再利用することができる。
【００２３】
逆流洗浄により濾過槽から排出された廃液中の懸濁物質（ＳＳ）の濃度が高く、工業用水として再利用し難い場合には、廃液に凝集剤を添加して凝集沈殿処理した後、その上澄み液を工業用水として再利用するのが好ましい。
ここで添加する凝集剤は、特に限定されないが、廃液中の懸濁物質（ＳＳ）の濃度を比較的短時間で低下させることができる点で、カチオン系ディスパージョン型共重合体、ポリアミン系化合物が特に好ましい。
【００２４】
この発明で用いられるカチオン系ディスパージョン型共重合体は、特開昭６２−１５２５１号公報に記載の方法により製造することができる。具体的には、カチオン性単量体あるいはカチオン性単量体と非イオン性単量体とを、塩水溶液中、該塩水溶液に可溶なイオン性高分子からなる分散剤共存下で攪拌することにより製造できる。この方法では、粒径１００ｍμ以下の高分子微粒子の分散液が得られる。
【００２５】
カチオン系ディスパージョン型共重合体の製造に使用されるカチオン性単量体の原料としては、（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、ジメチルジアリルアンモニウム塩化物などが挙げられる。
また、非イオン性単量体の原料としては、アクリルアミドおよびその共重合体、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ−トなどが挙げられ、特にアクリルアミドの共重合体が好ましい。
【００２６】
この発明で用いられるポリアミン系化合物としては、例えば、ジアルキルアミンアルキルアクリレート、ジアルキルアミンアルキルメタクリレートなどのアミン系化合物を公知の方法により重合させたものが挙げられ、その重量平均分子量は、１万〜１００万程度が好ましく、１万〜５０万程度がより好ましい。
【００２７】
逆流洗浄により濾過槽から排出された廃液が発泡して、工業用水として再利用し難い場合には、廃液に消泡剤を添加するのが好ましい。
このような消泡剤は、特に限定されないが、低添加量でしかも短時間で消泡できる点で、シリコーンオイル、疎水性シリカ・シリコーンコンパウンド、変成シリコーンなどのシリコーン系消泡剤が特に好ましい。
【００２８】
この発明の方法は、洗浄対象の濾材を有する濾過器が上記の条件を満たすものであれば、工業化学、鉄鋼、食品、製薬などのあらゆる分野において用いることができる。
【００２９】
（実施例）
この発明を以下の調製例、試験例および比較試験例により具体的に説明するが、これらがこの発明の範囲を限定するものではない。
【００３０】
調製例１（洗浄剤希釈液の調製）
洗浄剤（製品名：Nalco 7308、ナルコジャパン株式会社製）１．４リットルを、水７．６リットルに加えて、洗浄剤希釈液とした。
【００３１】
調製例２（凝集剤希釈液の調製）
凝集剤（カチオン系ディスパージョン型共重合体、製品名：Nalco 7752、ナルコジャパン株式会社製）０．１ｋｇを水１００リットルで希釈して、凝集剤希釈液とした。
調製例３（凝集剤希釈液の調製）
凝集剤（ポリアミン系化合物、製品名：Nalco 8103プラス、ナルコジャパン株式会社製）原液を凝集剤希釈液とした。
調製例４（凝集剤希釈液の調製）
凝集剤（ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、浅田化学工業株式会社製）原液を凝集剤希釈液とした。
【００３２】
試験例１（濾材の洗浄効果確認試験）
某製鉄工場の圧延工程における高速濾過器（「濾過器」という）に充填された濾材に付着している油分および汚れを本発明の方法で洗浄し、その効果を確認した。
濾過器は、内径が３．８ｍ、濾過槽の濾材を含む有効容積が２５ｍ3、濾過槽の満水時の水量が１５ｍ3であった。また、濾過器内の支持床上には、濾材として珪砂（平均粒径１．５ｍｍ）が厚さ０．５ｍで、さらにその上にアンスラサイト（平均粒径３ｍｍ）が厚さ１．２ｍで充填され、その濾材層下部には気体および洗浄剤希釈液の導入部を備えていた。
【００３３】
保有水量が７ｍ3になるように、原水を濾過器に充填し、濾材層下部の気体導入部から、濾過槽の満水時の水量に対して、調製例１の洗浄剤希釈液が２００ｍｇ／リットル、空気が５００リットル／分になるように導入し、空気および洗浄剤希釈液と濾材との接触（空気と洗浄剤希釈液とによる洗浄）を５分間実施した。空気と洗浄剤希釈液との供給を停止した後、流量が２０ｍ3／分になるように、濾過器下部の集散口から原水を導入し、原水による濾材の逆流洗浄を８分間実施した。
逆流洗浄終了時の濾材層表面から０ｍｍ、１５０ｍｍ、３００ｍｍ、６００ｍｍおよび７００ｍｍの深さ（距離）における濾材を採取し、濾材に付着している油分の割合（％）と１ｃｃ中に含まれる汚れの重量（ｍｇ）を測定した。
得られた結果を、濾材を採取した濾材表面からの距離（ｍｍ）と共に表１に示す。
【００３４】
【表１】
2006305560.tif 000002
【００３５】
比較試験例１（濾材の洗浄効果確認試験）
洗浄剤希釈液のみを濾過器上部から濾材層上部に直接導入すること以外は試験例１と同様にして濾材の洗浄を５分間実施し、試験例１と同様にして濾材の逆流洗浄を８分間実施した。
その後、試験例１と同様にして濾材を採取し、濾材に付着している油分の割合（％）と１ｃｃ中に含まれる汚れの重量（ｍｇ）を測定した。
得られた結果を、濾材を採取した濾材表面からの距離（ｍｍ）と共に表２に示す。
【００３６】
【表２】
2006305560.tif 000003
【００３７】
表１の結果から、空気と洗浄剤希釈液とによる洗浄と、原水による逆流洗浄を併用した試験例１では、洗浄後の油分と汚れの付着量が共に大きく減少し、しかも濾材層表面から７００ｍｍの位置でも洗浄効果が確認できた。
一方、表２の結果から、濾過器上部から濾材層上部に直接導入した洗浄剤希釈液による洗浄と、原水による逆流洗浄を併用した比較試験例１では、洗浄後の油分と汚れの付着量が濾材層の表層部のみで減少し、濾材層表面から１５０ｍｍ以上の位置では洗浄前後においてほとんど変化のないことが確認できた。
【００３８】
試験例２（濾材洗浄廃液の凝集効果確認試験）
某製鉄工場の圧延工程における濾過器から逆流洗浄により排出され、凝集沈殿槽に送られた廃液１２０ｍ3に、調製例２の凝集剤希釈液を、廃液に対して有効成分濃度として８ｍｇ／リットルとなるように添加して凝集沈殿処理に付した。処理開始から１０分後、２０分後、４０分後および８０分後の各水位（ｍ／ｍ）における上澄み液中の懸濁物質（ＳＳ）の濃度を測定した。得られた結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
2006305560.tif 000004
【００４０】
表２の結果から、逆流洗浄により排出された廃液を短時間で凝集沈殿処理できることがわかる。
【００４１】
試験例３（濾材洗浄廃液の再利用評価確認試験）
調製例２〜４の凝集剤希釈液をそれぞれ使用し、実機を用いること以外は、試験例２と同様にして、廃液を凝集沈殿処理に付した。
【００４２】
調製例２および調製例３の凝集剤希釈液を用いた試験では、短時間で凝集沈殿処理でき、濾過器の差圧が低下し、脱水機フィルターの目詰まり回数も減少した。
また、調製例４の凝集剤希釈液を用いた試験では、シックナーでのスラッジ量が増加し、濾過器の逆流洗浄頻度および脱水機稼働時間も増加した。