(57)【要約】【課題】廃棄物を利用して製造コストの低廉化を図ると共に、特に放流を予定する汚水から水中汚濁物質を除去する目的に適した浄化フィルタ及び浄化フィルタ製造方法と浄化装置を提供する。【解決手段】片面に樹脂層１６を被覆したラミネート紙又はラミネートの破砕物を解繊したセルロースファイバ１１からなるフィルタ材料５を、流水経路を横断する一対の通水性面間に集積し、このフィルタ材料５の集積部位を浄化フィルタ１とする浄化装置である。【選択図】        図３
2004160390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ材料が片面に樹脂層を形成した樹脂被覆紙の破砕物からなり、該フィルタ材料を所定形状に集積してなる浄化フィルタ。
【請求項２】
フィルタ材料は、ラミネート紙の破砕物からなる請求項１記載の浄化フィルタ。
【請求項３】
フィルタ材料は、ラミネート紙又はラミネート紙の破砕物を解繊したセルロースファイバからなる請求項１記載の浄化フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水のために取水した原水や汚水処理後の放流前の汚水から水中汚濁物質を除去する浄化フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水のために取水した原水や汚水処理後の放流前の汚水は、水中汚濁物質を含んでいるため、取水後又は放流前に前記水中汚濁物質を除去する。こうした水中汚濁物質の除去手段である浄化フィルタは、フィルタ材料に水中汚濁物質を吸着させることで原水又は汚水から水中汚濁物質を除去する。このため、水中汚濁物質の吸着量が増加するにつれて浄化フィルタは通水性を失うので、一定時間毎に浄化フィルタは回収して廃棄し、新たな浄化フィルタに交換する。このように、浄化フィルタは使い捨てであり、また回収後に廃棄処分することから、水中汚濁物質を十分に回収できるフィルタ性能はもちろん、使い捨てできる廉価な製造コストや、廃棄処分に際して無害であることが要求される。
【０００３】
特許文献１は、木材のカンナ屑、のこ屑又は端材をフィルタ材料として浄化フィルタ（水浄化用フィルタ）を構成している。具体的には、前記フィルタ材料を通水性のある箱又はネットに収納したものを浄化フィルタとする。通常、木材のカンナ屑、のこ屑又は端材は廃棄物として取り扱われていることから、当然に浄化フィルタの製造コストは低廉になるほか、こうしたフィルタ材料は全国各地から供給を受けることができ、製造に際しての供給や搬送に有利としている。また、この浄化フィルタは、フィルタ材料として用いる木材の消臭作用や抗菌作用が期待できたり、廃棄処分に際して無害である利点がある。
【０００４】
特許文献２は、古紙、水、ポリビニルアルコール及び発泡剤を一体に加熱して生成した浄化フィルタ（濾過材）を提案している。前記浄化フィルタは、上記同様、製造コストの低廉化及び廃棄物利用の観点から古紙をフィルタ材料にしている。これにより、廃棄物として焼却処分する際にダイオキシンを発生させていた古紙（新聞紙や事務用紙）を、再利用できるようにしている。例示では、所定形状に固化した古紙からなる浄化フィルタを、流水経路に設けた濾過層に複数個投入して利用する使用態様を示している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１６５９４１号公報（第２〜３頁、図１）
【特許文献２】
特開２００２−１１３３１４号公報（第２頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
浄化フィルタは、汚水中に混在する水中汚濁物質を除去することが目的であるから、当然に微少なフィルタ材料を逆に排出するようなことがあってはならない。これから、木材のカンナ屑、のこ屑又は端材をフィルタ材料とする浄化フィルタ（特許文献１）は、微少な屑又は端材が逆に流れ出す虞があり、問題がある。また、古紙を含むフィルタ材料を一体に加熱成形する浄化フィルタ（特許文献２）は、確かに古紙は低廉であるが、その他の材料や、加熱成形する製造コストが必要であるほか、フィルタ材料であるポリビニルアルコールが溶け出す虞があり、浄化フィルタとして適切でない問題がある。
【０００７】
これら先行技術は、いずれも廃棄物として処理される木材の屑、端材又は古紙を利用することで浄化フィルタを低廉に製造しようとする点で一致しており、この点は好ましいが、放流を予定している汚水から水中汚濁物質を除去する目的の浄化フィルタのフィルタ材料として依然問題を有し、また製造した浄化フィルタとしても使用上の問題を残している。そこで、同様に廃棄物を利用して製造コストの低廉化を図ると共に、特に放流を予定する汚水から水中汚濁物質を除去する目的に適した浄化フィルタを開発するため、検討した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
検討の結果開発したものが、フィルタ材料が片面に樹脂層を形成した樹脂被覆紙の破砕物からなり、このフィルタ材料を所定形状、例えば流水経路に介在する外形状に集積した浄化フィルタである。本発明は、特許文献２同様に古紙の利用をも含むが、この場合、片面に樹脂層を形成した樹脂皮膜紙を用いる点に特徴がある。樹脂皮膜紙の破砕物は、表面から木質繊維が多数突出するフィルタ材料を構成する。前記木質繊維は、微視的に多数の凹凸を備えており、この凹凸が水中汚濁物質の吸着に寄与する。これにより、本発明の浄化フィルタは高いフィルタ性能を発揮する。また、本発明の浄化フィルタは、樹脂皮膜紙のみをフィルタ材料とするので、安全に廃棄処分できる利点がある。
【０００９】
ここで、フィルタ材料である破砕物全面に水中汚濁物質が吸着する構成にすると、向かい合う破砕物相互の隙間が水中汚濁物質で満たされてしまい、浄化フィルタとしての通水性を低下させる虞がある。本発明がフィルタ材料として用いる樹脂皮膜紙は、破砕物の一面（ラミネート紙が原形を留めている場合）又は一部（ラミネート紙が原形を留めない程度になっている場合）に木質繊維を突出させない樹脂層を有するため、この一面又は一部では水中汚濁物質を吸着せず、向かい合う破砕物相互に隙間を残すことができる。これにより、通水性を低下させず、破砕物の残る他面又は残部により水中汚濁物質を吸着し、原水又は汚水から十分に除去できる。
【００１０】
これから、本発明の浄化フィルタのフィルタ材料として用いる樹脂皮膜紙の紙及び樹脂層は特に限定はなく、一般に見られるラミネート紙（例えばクラフト紙等）を用いることができる。ここで、前記ラミネート紙を古紙として入手することを鑑みた場合、飲食料品の包装紙、紙製食器や紙コップの破砕物をフィルタ材料とするのがよい。また、破砕物は微少なほど表面積が増え、水中汚濁物質を吸着する範囲が増加することから、樹脂皮膜紙を小片の破砕物に留めるのではなく、更に破砕物を解繊し、セルロースファイバとしてフィルタ材料にするとよい。このセルロースファイバは、物理的な破砕に基づく破砕物に比べて表面積が広く、より多くの水中汚濁物質を吸着しながら、原料となる樹脂皮膜紙の樹脂層を混在して含有するため、目詰まりを起こして通水性を失うことはない。
【００１１】
上記浄化フィルタは、片面に樹脂層を形成した樹脂皮膜紙を所定サイズに破砕（裁断）して得られる破砕物をフィルタ材料とし、このフィルタ材料を所定形状、例えば流水経路に介在する外形状に集積する手順で製造する。この場合、樹脂皮膜紙の破砕手段は従来公知の各種手段を用いることができる。破砕物の大きさは自由であるが、木質繊維を多数突出する観点から、およそ６〜１４ｍｍ角、好ましくは１０ｍｍ角前後の小片にするとよい。前記破砕物の大きさは、ラミネート紙として紙コップの破砕物をフィルタ材料とする場合、まず紙コップを２０ｍｍ角前後に裁断し、その後各種破砕手段により破砕しする場合に適当な大きさである。
【００１２】
ここで、「流水経路に介在する外形状に集積する」とは、浄化対象である原水又は汚水を流す流水経路の断面形状で、前記流水経路の延在方向の一定長さを有する立体となるように破砕物を集めることを意味する。例えば流水経路が断面円形パイプである場合、破砕物は前記断面円形パイプに相似な円柱状に集めることになる。この場合、破砕物同士を密着させても、微視的にはなお通水性を損なわないので、破砕物を押し固めて集積するとよい。これから、浄化フィルタは、（１）流水経路とは別に所定外形状に押し固めて構成し、改めて流水経路に内挿するか、（２）流水経路内へ直接破砕物を押し込んで、流水経路への内挿と同時に浄化フィルタを構成することが考えられる。流水経路へ直接破砕物を押し込む場合、破砕物が逸脱しないように、流水経路内に一対の通水性面を設け、この通水性面間へ破砕物を押し込むとよい。通水性面は金属製又は樹脂製メッシュから構成し、前記メッシュの大きさを破砕物より小さくしておけば、破砕物の流出を防止できる。
【００１３】
また、破砕物に代えて、ラミネート紙又はラミネート紙の破砕物を擦り潰して解繊したセルロースファイバをフィルタ材料とし、このフィルタ材料を流水経路に介在する外形状に集積して浄化フィルタを製造してもよい。ラミネート紙として紙コップを用いる場合、まず紙コップを２０ｍｍ角前後の小片に裁断し、次いで１０ｍｍ角前後に破断した後、更に解繊する手順が好ましいが、可能であれば紙コップを裁断後直接解繊してもよいし、更に紙コップを直接擦り潰して解繊してセルロースファイバからなるフィルタ材料としてもよい。
【００１４】
上記浄化フィルタは、既存の流水経路に別途取り付けるものであるが、既存の流水経路に対し、浄化フィルタを備えた浄化装置を介在させるようにしてもよい。こうした浄化装置は、片面に樹脂層を被覆したラミネート紙の破砕物からなるフィルタ材料を、所定形状、例えば流水経路を横断する一対の通水性面間に集積し、このフィルタ材料の集積部位を浄化フィルタとし、各通水性面に対応して流水経路にそれぞれ入水管及び配水管を設ける構成となる。この浄化装置に用いる浄化フィルタは本発明の浄化フィルタであるから、ラミネート紙の破砕物をフィルタ材料にしたり、ラミネート紙又はラミネート紙の破砕物を解繊したセルロースファイバをフィルタ材料とすることができる。
【００１５】
通水性面は、既述したように、金属製又は樹脂製メッシュから構成する。紙コップを破砕した破砕物をフィルタ材料とした場合、前記メッシュの大きさは６〜１４ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ前後とするが、更に破砕物を解繊してセルロースファイバとしたフィルタ材料の場合は、メッシュの大きさは２ｍｍ前後とする。フィルタ性能は、通水性面に囲まれる空間に集積する破砕物又はセルロースファイバの量に比例するため、通水性面を大きくしたり（すなわち流水経路断面を大きくしたり）、通水性面の間隔を大きくすると、フィルタ性能を向上させることができる。こうした通水性面の大きさ及び間隔によって決定される浄化フィルタの大きさは、自由に決定できるが、実際には使用後の浄化フィルタは水分を含んだ重量物となることから、交換を考慮し、取り扱いやすい重量となるように決定するとよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく浄化フィルタ１を用いた浄化装置２の使用例を表す斜視図、図２は本例の浄化フィルタ１の製造手順を表した工程図であり、図３は浄化フィルタ１の働きを示す部分拡大図である。本例は、汚水の排水経路に、浄化フィルタ１を内蔵した浄化装置２を介在させる構成の例であるが、浄化フィルタ１のみを直接排水経路に介装させてもよい。この場合、浄化装置２本体を構成する流水経路３を、汚水の排水経路で構成することになる。
【００１７】
本例の浄化装置２は、図１に見られるように、円筒状の流水経路３途中に金属メッシュからなる通水性面４，４を一対配し、この通水性面４，４間に樹脂皮膜紙（ラミネート紙又はラミネート紙）の破砕物を解繊したセルロースファイバをフィルタ材料５として集積し、肉厚の円盤状の浄化フィルタ１を構成している。通水性面４は、フィルタ材料５を流出できないピッチにしている。本例は、後述するようにフィルタ材料５であるセルロースファイバを１０ｍｍ前後に揃えているため、１０ｍｍより小さいピッチ、好ましくは２ｍｍ以下のピッチにするとよい。浄水のために取水した原水や汚水処理後の放流前の汚水は、装置上方の入水管６から注入し、浄化フィルタ１を通じて装置下方の排水管７から排水する。浄化フィルタ１上方には、オーバーフロー排水管８を設けている。
【００１８】
フィルタ材料５として何を用いるかで若干異なるが、本例のような肉厚の円盤状の浄化フィルタ１は、例えば図２に見られる手順に従って製造できる。原料となるラミネート紙としては、廃棄物（資源ゴミ）として回収された使用済紙コップ９を用いる（このほか、ラミネート包装紙、飲料食品容器や紙製食器でもよい）。こうして回収された使用済紙コップ９は、従来から紙資源として再生するために、通常２０ｍｍ角四方の紙片１０に裁断する（粗砕工程）。本発明では、こうして裁断された使用済紙コップ９の紙片１０を更に解繊し、セルロースファイバ１１とする（精砕工程）。セルロースファイバ１１の大きさは、６〜１６ｍｍ程度、好ましくは１０ｍｍ程度とし、各ファイバの大きさを均一化するために、スクリーンメッシュにより選別し、前記１０ｍｍ前後に揃えるとよい。本発明の浄化フィルタ１は、前記紙片１０又はセルロースファイバ１１から直接製造してもよいが、本例ではまずセルロースファイバ１１を固めて略立方体のフィルタ単位１２を形成し、このフィルタ単位１２毎のセルロースファイバ１１をフィルタ材料５として浄化フィルタ１を構成する。
【００１９】
基本的には、浄化装置２における通水性面４，４間に上記フィルタ単位１２を押し込めばそのまま浄化フィルタ１を構成できるが、フィルタ単位１２は乾燥しており、通水性面４，４間に押し込んだ状態では原水又は汚水になじみにくく、上流側の通水性面４に水中汚濁物質が集中して付着してしまいかねず、通水性が急激に低下する虞がある。そこで、フィルタ単位１２は、まず水に戻してほぐし、全体的に水を染みこませ、改めて水切りした後に通水性面４，４間へ押し込むとよい。乾燥状態で嵩の少なかったフィルタ単位１２も、水にほぐすことで嵩が増し、また多量に吸水して見かけ重量が増す。使用済紙コップからなるセルロースファイバのフィルタ単位１２が６００ｇであった場合、水にほぐした状態で直径約３０ｃｍ×厚み約１０ｃｍの通水性面４，４間へ押し込むことができ、押し込んだ状態で約２．４ｋｇまで重量が増す。
【００２０】
浄化フィルタ１のフィルタ材料５であるセルロースファイバ１１は、図３に見られるように、木質繊維１３を多数突出して各ファイバ１１，１１間の隙間１４を形成している。汚水中の水中汚濁物質１５は、木質繊維１３に吸着することで回収されるが、前記吸着により各ファイバ１１，１１間の隙間１４は狭くなる。ここで、セルロースファイバ１１のみであれば、各隙間１４は対向する木質繊維１３が相互に絡み合い、加えて各木質繊維１３に水中汚濁物質１５が吸着することで、通水性を失うことになる。これに対し、本発明は樹脂層１６を被覆したラミネート紙（本例では使用済紙コップ）を粉砕、解繊したセルロースファイバ１１をフィルタ材料５としているため、微視的には樹脂層１６が混在する態様で隙間１４が形成される。このため、木質繊維１３に水中汚濁物質１５が吸着しても、なお各ファイバ１１，１１間に隙間１４を残すことができ、通水性の低下を抑制又は防止できる。
【００２１】
【実施例】
まず、上記フィルタ装置を実際に構成し、フィルタ性能について試験した。浄化対象は、（１）取水後原水に凝集剤を使用して発生するフロック（沈殿物）、（２）上水道関連水槽底に沈殿する物質、（３）上水道関係水質に影響のない排出水、及び（４）その他排出汚泥や汚水、である。これら浄化対象が流れる取水経路又は排水経路に上記構成のフィルタ装置を介装した。浄化フィルタは、２ｍｍピッチの金属製メッシュからなる通水性面間に集積した直径約３０ｃｍ×厚み約１０ｃｍのセルロースファイバで、前記セルロースファイバは約６ｍｍの大きさに裁断したラミネートクラフト紙を解繊して製造している。使用の結果、いずれの浄化対象についても、従来同種の浄化フィルタを使用した場合と変わらないフィルタ性能が確認できた。
【００２２】
次に、本発明に基づいて製造する浄化フィルタを試料とし、有害物質の流出の有無と、浄化フィルタが含有する有害物質の有無とを試験した。有害物質の流出の有無についての試験方法は、環境庁告示第４６号（平成３年８月２３日、以下環告４６号等と略記）付表に基づき試料及び検液を作成し、同環告４６号別表の基準を満たすかどうかを確認した。試料は２ｍｍメッシュの大きさに揃えなければならないため、約６ｍｍの大きさに裁断したクラフト紙を解繊したセルロースファイバをフィルタ材料として用いている。計測結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2004160390.tif 000003
【００２４】
計測結果がすべて「下限未満」であることから、本発明の浄化フィルタが別途有害物質を流出させる虞のないことが確認された。計測方法に用いた環告４６号は、環境基本法（平成５年法律第９１号）第１６条第１項による土壌の汚染に係る環境上の条件について定めたものであるから、本発明の浄化フィルタは、環境基準を満たすことが実証されたと言える。
【００２５】
浄化フィルタが含有する有害物質の有無についての試験方法は、公共用水域の底質の悪化の状況を調査する手段として、水質汚濁防止法（昭和４５年法律第１３８号）に基づく水質調査の一つに規定されている底質調査方法ほか、適宜適当な計量方法を用いてそれぞれ計測している（詳細は表２中計量方法参照）。試料は、上記環告４６号の試験に使用した試料と同様に作成している。計測結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
2004160390.tif 000004
【００２７】
結果から分かるように、有害物質とされる砒素、カドミウム、総水銀、シアン、ＰＣＢ、メチル水銀及びエチル水銀はいずれも下限未満であり、本発明の浄化フィルタをそのまま廃棄しても環境汚染の虞はないことが分かる。また、鉄、銅、亜鉛、マンガン、アンチモン、バリウム、アルミニウム及びチタンが定量下限値を上回っているが、これらは通常土壌に含まれる程度であることから、やはり環境汚染の問題はない。以上から、本発明の浄化フィルタの環境適合性が証明された。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、浄化対象である取水後原水又は放流前汚水から安全に水中汚濁物質のみを吸着、回収し、使用後は安全にそのまま廃棄できる浄化フィルタを提供する。浄化フィルタは、フィルタ材料として片面に樹脂層を形成した樹脂被覆紙（ラミネート紙等）の破砕物をフィルタ材料を所定形状、例えば流水経路に介在する外形状に集積する点に特徴があるが、前記樹脂層を形成した樹脂被覆紙として例示に挙げた使用済紙コップを利用できるので、フィルタ材料の入手が容易で原料コストは極めて低廉に抑えることができる。これから、本発明の浄化フィルタ及びこれを用いた浄化装置は、費用対効果に優れた製品となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく浄化フィルタを用いた浄化装置の使用例を表す斜視図である。
【図２】本例の浄化フィルタの製造手順を表した工程図である。
【図３】浄化フィルタの働きを示す部分拡大図である。
【符号の説明】
１  浄化フィルタ
２  浄化装置
５  フィルタ材料
１１  セルロースファイバ
１６  樹脂層
【図１】
2004160390.tif 000005
【図２】
2004160390.tif 000006
【図３】
2004160390.tif 000007