(57)【要約】【課題】長期間安定したろ過機能を有する水処理用媒体を提供する。【解決手段】シート状繊維（ａ）に短繊維（ｂ）を垂直に織り込んだ植毛基布を角型の無垢樹脂（ｃ）に接合し、角型ろ材（３）としたもので、ろ過槽（９）に充填してろ材層（１０）を形成すれば、短繊維（ｂ）の脱落が解消され、長期間、安定したろ過機能を有する。無垢樹脂（ｃ）の保持体が、ろ材担体への微粒子の蓄積を防ぐ効果を有し、無垢の保持体は被処理水の長い通水距離を形成する。そして、ろ材間の空隙を短い直毛繊維で充填して粒子を捕捉するため、ろ層厚みを小さくすることができる。短繊維（ｂ）は分散・展開が容易で、植毛繊維による絡み合いがなく毛玉の形成もない。短繊維（ｂ、ｂ）間の捕捉粒子は極めて小さなエネルギーで剥離・脱落させることが可能であり、洗浄スペースも少なくて良い。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽比重の基布（ａ、ａ’、ａ”）に直毛状の短繊維（ｂ、ｂ’、ｂ”）を垂直に織り込み、ろ過材（１、２、３、４、５、６、７、８）としたことを特徴とする水処理用媒体。
【請求項２】
上記ろ過材が、基布のシート状繊維（ａ）に短繊維（ｂ）を垂直に織り込み、シート状繊維（ａ）をチップ状にカットして角型ろ材（１）としたことを特徴とする請求項１に記載の水処理用媒体。
【請求項３】
上記ろ過材が、短繊維（ｂ）を垂直に織り込んだ一対のシート状繊維（ａ、ａ）を接合して、両面に短繊維（ｂ、ｂ）を植毛した角型ろ材（２）としたことを特徴とする請求項２に記載の水処理用媒体。
【請求項４】
上記ろ過材が、短繊維（ｂ）を織り込んだシート状繊維（ａ）を角柱状無垢樹脂（ｃ）に接合し、チップ状にカットして保持体を有する角型ろ材（３、４）としたことを特徴とする請求項２または３に記載の水処理用媒体。
【請求項５】
上記ろ過材が、基布のシート状繊維（ａ’）に短繊維（ｂ’）を垂直に織り込み、このシート状繊維（ａ’）を円筒状に形成し、チップ状にカットして円筒ろ材（５）としたことを特徴とする請求項１に記載の水処理用媒体。
【請求項６】
上記ろ過材が、シート状繊維（ａ’）の両面に短繊維（ｂ’、ｂ’）を織り込んだ円筒ろ材（６）であることを特徴とする請求項５に記載の水処理用媒体。
【請求項７】
上記ろ過材が、短繊維（ｂ’）を織り込んだシート状繊維（ａ’）を円柱無垢樹脂（ｃ’）に接合し、チップ状にカットして保持体を有する円柱ろ材（７）としたことを特徴とする請求項６に記載の水処理用媒体。
【請求項８】
上記繊維状基布が、球状繊維（ｄ）からなり、この球状繊維（ｄ）に短繊維（ｂ”）を垂直に織り込み、球状ろ材（８）としたことを特徴とする請求項１に記載の水処理用媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、生活廃水や工場排水等の汚水の固液分離に使用する水処理用媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空隙性のある繊維ろ材が固液分離や生物処理装置に使用されており、小片チップろ材を充填してろ材層を形成し、このろ材層に被処理水を通水して固液分離を行なう装置はよく知られている。小片チップのろ材によるろ過メカニズムは、ろ材担体に空隙を有するものであっても、被処理水中の溶媒、および固形物が通過する流路はチップろ材間が優先的となる。この現象は、特に固形物において顕著であり、固形物粒子径が律束要因となる。これにより、ろ材に要求される機能はいかにろ材間の空隙（径）を減じるかであり、その程度により処理水質を左右する。
【０００３】
現在実用化されているろ材、および公知であるろ材の多くは、微生物等の保持体としてのろ材（バイオフィルム等による溶解性物質の除去）以外は、単純固液分離ろ過ろ材であっても、ろ材担体に空隙を有するものが主流である。例えば、特許文献１に示すように、ろ材担体自体にろ過機能を有するものとして広く実用化されている。これらのろ材は、ろ過の清澄性を補う為に、ろ材担体自体の空隙の緻密さに注力し、繊維ろ材がろ材間の空隙を減じる形態とはなっていない。この繊維ろ材は、特許文献２に示すように、ろ材本体に毛状体をなす繊維を植え付けた繊維ろ材を用いている場合があるが、特許文献３に示すように、マリモのようなパーマネント繊維の植毛が主流である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−７９１０８号公報（明細書の段落番号０００６及び段落番号０００８、第１図）
【特許文献２】
特開平１−１０４３１６号公報（明細書の第２頁左上段第１３行目乃至右上段第４行目，第１図乃至第３図）
【特許文献３】
特許第２６７２７８０号公報（明細書の段落番号０００８、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の繊維ろ材は粒状ろ材と比較して格段に多くの空隙率を有する。繊維ろ材は絡みあったフィラメントによりろ材層が形成されて、微生物の着棲体としての利点がある。本来の固液分離のろ過機能は、その流れ易さゆえにろ材間に要求され、ろ材担体の内部はその機能をほとんど果たしていない。また、ろ材担体へ侵入できる程度の小さな粒子がろ材内部に経時的に蓄積され、比重の変化が生じ本来のろ材の性状（特性）が変化してしまう。さらに、このような状況では、たとえ小さな粒子径の固形物であってもろ過は不可能であり、ろ過機能として不具合を生じる。ろ材間の隙間を充填する場合、パーマネント繊維はろ材間の空隙に侵入することが困難で、十分にろ材間空隙を繊維で充填することができない。さらにパーマネントろ材は形状の変化が容易であるが、開放時においてもその形状を維持する場合が多く、次期ろ過時に不均一なろ材間空隙を形成してしまう場合がある。
【０００６】
現在実用化されている繊維ろ材の洗浄性は、ろ過性能上ろ材担体自体に空隙を有するため、粒径の小さな粒子がろ材内部に侵入する。この現象はろ材内の空隙がたとえ連続的であっても非常に洗浄性が悪く、一旦侵入した粒子はろ材担体内部に保持してしまう。さらに、この状況を改善する為に、より強力な力によって洗浄を行うと、ろ材自体に何らかの障害が生じ、本来のろ過機能を損失する。また、植毛繊維は同一保持体の繊維間で粒子を保持する可能性が高く、この現象によるろ材の分散・展開への阻害が生じる恐れがある。この発明は、長期間安定したろ過機能を有する水処理用媒体を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明の請求項１に記載の発明は、軽比重の基布に直毛状の短繊維を垂直に織り込み、ろ過材とした水処理用媒体である。水処理用媒体のろ過材は、請求項２に記載の発明では、基布のシート状繊維に短繊維を垂直に織り込み、シート状繊維をチップ状にカットして角型ろ材とした水処理用媒体である。請求項３に記載の発明では、ろ過材が、短繊維を垂直に織り込んだ一対のシート状繊維を接合して、両面に短繊維を植毛した角型ろ材とした水処理用媒体である。請求項４に記載の発明では、短繊維を織り込んだシート状繊維を角柱状無垢樹脂に接合し、チップ状にカットして保持体を有する角型ろ材とした水処理用媒体である。
【０００８】
水処理用媒体のろ過材は、請求項５に記載の発明では、基布のシート状繊維に短繊維を垂直に織り込み、このシート状繊維を円筒状に形成し、チップ状にカットして、円筒ろ材とした水処理用媒体である。請求項６に記載の発明は、円筒状のシート状繊維の両面に短繊維を織り込んだ円筒ろ材とした水処理用媒体である。請求項７に記載の発明は、ろ過材が、短繊維を織り込んだシート状繊維を円柱無垢樹脂に接合し、チップ状にカットして保持体を有する円柱ろ材としたことを特徴とする水処理用媒体である。請求項８に記載の発明は、球状繊維に短繊維を垂直に織り込み、球状ろ材とした水処理用媒体である。
【０００９】
繊維植毛は基布への織り込み式を採用すれば、ろ過および洗浄によるろ材の劣化（植毛繊維の脱落）が解消され、長期間、安定したろ過機能を有することが可能となる。基布をシート状とすれば、ろ過機能を有したまま、一方でろ材担体への微粒子の目詰まりおよび蓄積を防ぐ効果を有する。無垢の保持体は被処理水の通水距離を長くし、ろ材との接触頻度を増大させて、ろ過効率を向上させる。ろ材の保時体を無垢としても、もともとろ材担体はろ過機能をほとんど有しておらず、機能上ほとんど影響はない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
汚水処理装置に本願発明の水処理用媒体のろ材層を形成すれば、ろ過作用的にはろ材間の空隙を短い直毛繊維で充填するので、確率的に粒子を捕捉するためのろ層厚み（ろ層高さ）を必要としない。シート状繊維はろ材担体への微粒子の目詰まりおよび蓄積を防ぐ効果がある。ろ材の形状等から洗浄が極めて容易であり、洗浄機構的に大きな動力を必要とせず、例えばエア撹拌時にはろ材旋回の為の洗浄スペースも少量で良い。汚水処理装置はシート状繊維に短繊維を垂直に織り込んだ植毛基布を無垢樹脂に接合し、この水処理用媒体をろ過装置に充填してろ材層を形成してもよいものである。この無垢の保時体は被処理水の流路とはなり得ず、そのため被処理水は本ろ材充填ろ層内を直進しない。これは被処理水の通水距離の増大をもたらし、ろ材との接触頻度の増大により、清澄性を上昇させる。結果的にろ過効率が上昇する。そして、洗浄作用的には捕捉粒子の剥離・脱落の容易さから大きな洗浄スペースを必要としないので、ろ層高さが従来に比べ大幅に減少し、よりコンパクトな装置となる。
【００１１】
【実施例】
図１乃至図８は水処理用媒体の斜視図であって、図１に示すように、基布への繊維の植毛は、基布のシート状繊維ａに短繊維ｂを垂直に織り込み、植毛したシート状繊維ａを刃物、レーザー、ウオータージェット等でカットする。次に、切断部は熱によるプレスおよび成型によりほつれ等を防止して、角型のチップの水処理用媒体１を作る。なお、角型のチップの水処理用媒体１は、図２に示すように、植毛したシート状繊維ａ、ａどうしを接合して、両面に短繊維ｂ、ｂを織り込んだ水処理用媒体２としてもよい。図３に示すように，短繊維ｂを織り込んだ基布のシート状繊維ａを、角柱状の無垢樹脂ｃに接合してカットし、保持体を有する角型の水処理用媒体３を作ってもよい。また、図４に示すように、角柱状の無垢樹脂ｃの両面に植毛したシート状繊維ａ、ａを接合して、両面に短繊維ｂ、ｂを織り込んだ水処理用媒体４としてもよい。
【００１２】
図５の水処理用媒体は他の実施例であって、基布のシート状繊維ａ’に短繊維ｂ’を垂直に織り込み、植毛したシート状の基布を円筒状に形成し、刃物、レーザー、ウオータージェット等でカットする。次に、切断部は熱によるプレスおよび成型によりほつれ等を防止して、円筒のチップの水処理用媒体５を作る。なお、円筒のチップの水処理用媒体５は、図６に示すように、円筒状のシート状繊維ａ’の両面に短繊維ｂ’、ｂ’を織り込んだ水処理用媒体６としてもよいものである。図７に示すように，短繊維ｂ’を織り込こんだ基布のシート状繊維ａ’を円柱無垢樹脂ｃ’に接合し、カットして保持体を有する円柱のチップの水処理用媒体７を作ってもよい。図８の水処理用媒体は他の実施例であって、球状繊維ｄに短繊維ｂ”を垂直に織り込み、球状ろ材８としてある。
【００１３】
この発明においては、基布への織り込み式を採用したので、従来の静電植毛加工法による植毛繊維が、強度的に弱く、植毛繊維の脱落等が経時的に発生する欠点を解消し、これにより、ろ過および洗浄によるろ材の劣化（植毛繊維の脱落）が解消され、長期間、安定したろ過機能を有することが可能となった。そして、従来のろ材担体によるろ過機能は、担体表面の一部であり、さらに担体内部によるろ過機能は小さな粒子が侵入可能なごく初期段階に限られるものであるが、この発明においては、植毛した繊維の長さを短くし、植毛面に対して垂直としたので、ろ材間の隙間に毛先が容易に進入し、ろ材間空隙（ろ材間空隙径）を限りなく減じることができる。一方、小さな粒子の目詰まりによるろ材内空隙の閉塞は洗浄による回復が困難であるが、本願発明においては、基布がシート状繊維ａ、ａ’であることから、ろ過機能を有したまま、一方でろ材担体への微粒子の目詰まりおよび蓄積を防ぐことも可能である。
【００１４】
従来の繊維ろ材は、一旦侵入した粒子がろ材担体内部に保持されて非常に洗浄性が悪く、本来のろ過機能を損失する。また、繊維を植毛したろ材は、同一保持体への植毛繊維間で粒子を保持する可能性が高く、ろ材の分散・展開への阻害が生じる恐れがある。本願発明の水処理用媒体１、２、３、４、５、６、７、８のシート状繊維ａ、ａ’と球状繊維ｄは、ろ材の保時体を無垢樹脂ｃ、ｃ’としても機能上ほとんど影響はない。代わりに、シート状繊維ａ、ａ’や無垢樹脂ｃ、ｃ’への微粒子の目詰まりおよび蓄積を防ぐ効果がある。
【００１５】
図９は水処理用媒体を充填したろ過装置であって、上記の短繊維ｂ、ｂ’、ｂ”を垂直に織り込んだ水処理用媒体１、２、３、４、５、６、７、８の何れかをろ過槽９の汚水中に充填し、原水をろ過槽９の槽底からポンプＰで圧入して、その上部にろ材層１０を形成した。なお、符号１１はろ過槽９の頂部に設けた集水ノズル、符号１２は槽底に設けた撹拌装置である。ろ過の清澄性は、被処理水中の粒子径に対するろ材間の空隙をいかに減じるかによってほぼ決定されるが、そのろ材間空隙の充填を従来の植毛長の長いもの、パーマネント状の植毛繊維ではその残留空隙径の減少に限界がある。本願発明においては、植毛した繊維の長さを短くしてろ材間空隙を小さくし、水流でろ材層を圧縮することで、より一層ろ材間空隙を減じ、清澄性を向上させる。また、この無垢樹脂ｃ、ｃ’は被処理水の流路とはなり得ず、そのため被処理水は水処理用媒体１、２、３、４、５、６、７、８のろ材層１０を直進しない。これは被処理水の通水距離の増大をもたらし、水処理用媒体１、２、３、４、５、６、７、８との接触頻度の増大により、結果的にろ過効率が上昇する。ろ材間の空隙を植毛した短繊維ｂ、ｂ’、ｂ”で充填しているため、圧力の上昇が低く、長時間安定したろ過が可能となる。
【００１６】
従来、空隙径の粗さにより通過する固形物の除去は充填ろ層の厚さで補っていたが、本願発明の水処理用媒体１、２、３、４、５、６、７、８を用いることにより、ろ材層１０の厚みを減じ、ろ過槽９をコンパクトに出来る。加えて、直毛状の短繊維ｂ、ｂ’、ｂ”は分散・展開が容易で、水処理用媒体１、２、３、４、５、６、７、８に植毛された繊維どうしの絡み合いがなく、毛玉の形成もない。よって、植毛繊維間の捕捉粒子は洗浄機構的に大きな動力を必要とせず、極めて小さなエネルギーで剥離・脱落させることが可能である。また、洗浄作用的には捕捉粒子の剥離・脱落の容易さから大きな洗浄スペースを必要としない。
【００１７】
【発明の効果】
この発明に係る水処理用媒体は上記のように構成してあり、短繊維の植毛がろ材間の空隙を減少させて、ろ過効率が向上する。直毛繊維は分散・展開が容易で、植毛繊維間の捕捉粒子は極めて小さなエネルギーで剥離・脱落させることが可能となる。即ち、従来の長繊維の植毛繊維ろ材やパーマネント状繊維ろ材の担体内部によるろ過機能は、小さな粒子が侵入可能なごく初期段階に限られる。粒子の目詰まりによるろ材内空隙の閉塞は、洗浄による回復が困難であった。この発明にあっては、シート状繊維に短繊維を織り込んだので、ろ過および洗浄による植毛繊維の脱落が解消され、長期間、安定したろ過機能を有する。基布がろ過機能を有したまま、一方でろ材担体への微粒子の目詰まりを防ぐ効果を有する。そして、水処理用媒体は、シート状繊維に短繊維を織り込んだ植毛基布を無垢樹脂に接合してもよいもので、無垢とした保持体が、ろ材担体への微粒子の目詰まり、及び蓄積を防ぐ効果を有し、無垢の保持体は被処理水の長い通水距離を形成する。
【００１８】
汚水処理装置に水処理用媒体を用いれば、水処理用媒体のろ材間の空隙を短い直毛繊維で充填して粒子を捕捉するため、ろ層厚みを小さくすることができる。短繊維は分散・展開が容易で、植毛繊維による絡み合いがなく毛玉の形成もない。短繊維間の捕捉粒子は極めて小さなエネルギーで剥離・脱落させることが可能であり、洗浄スペースも少量で良い。被処理水の通水距離の増大をもたらし、ろ材との接触頻度の増大により、結果的にろ過効率が上昇する。ろ層高さが従来に比べ大幅に減少し、よりコンパクトな装置とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る水処理用媒体の斜視図である。
【図２】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図３】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図４】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図５】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図６】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図７】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図８】同じく、他の実施例の、水処理用媒体の斜視図である。
【図９】この発明に係る水処理用媒体を用いた汚水処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１、２、３、４  角型ろ材
５、６、円筒ろ材
７  円柱ろ材
８  球状ろ材
ａ、ａ’  シート状繊維
ｂ、ｂ’、ｂ”  短繊維
ｃ、ｃ’  無垢樹脂
ｄ  球状繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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