(57)【要約】【課題】簡単かつコンパクトな装置によって下水など各種原水中の懸濁粒子を、損失水頭の上昇を少なくして高速ろ過できる新技術を提供する。【解決手段】紐の下端が多孔通水部材に固定され、紐の上端部を浮上部材付設自由端とした紐状充填材を、多数充填して形成した充填層を有する下向流ろ過装置の上部の懸濁水流入部から、懸濁水を前記充填層を通過させ、ろ過装置の下部のろ過水流出部から排出させることを特徴とする懸濁水の下向流ろ過方法。上部に懸濁水流入部を備え、下部にろ過水流出部を備えたろ過塔の内部に、紐の下端が多孔通水部材に固定され、紐の上端を浮上部材付設自由端とした紐状充填材を、多数充填して形成した充填層を有する下向流ろ過装置。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紐の下端が多孔通水部材に固定され、紐の上端部を浮上部材付設自由端とした紐状充填材を、多数充填して形成した充填層を有する下向流ろ過装置の上部の懸濁水流入部から、懸濁水を前記充填層を通過させ、ろ過装置の下部のろ過水流出部から排出させることを特徴とする懸濁水の下向流ろ過方法。
【請求項２】
上部に懸濁水流入部を備え、下部にろ過水流出部を備えたろ過塔の内部に、紐の下端が多孔通水部材に固定され、紐の上端を浮上部材付設自由端とした紐状充填材を、多数充填して形成した充填層を有することを特徴とする下向流ろ過装置。
【請求項３】
前記紐状充填材が、長さ２ｍの紐にループ状細紐をくくりつけたものからなり、折りたたんだ状態で多数本装填したことを特徴とする請求項２記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、工場排水などの懸濁粒子を含有する懸濁水の高速ろ過方法・装置に関し、懸濁水（以下「原水」ともいう）中の懸濁粒子を、ろ過抵抗の増加が少ない状態で高速度でろ過除去できる技術に関する。本発明は、特に有機性の懸濁粒子を含有する合流式下水道の雨天時越流水（ＣＳＯと略称される）、又は下水処理施設に流入する下水の高速固液分離技術として極めて好適な革新技術である。
【０００２】
【従来の技術】
最近合流式下水道における雨天時越流水（ＣＳＯ）の公共用水域への汚濁負荷が大きな問題になっている。
また、下水処理施設に流入する下水は、通常の場合、まず最初沈殿池で沈殿分離されたのち、活性汚泥処理されるが、最初沈殿池のＳＳの除去率が悪いため、凝集剤を添加して凝集沈殿処理する例が北欧で普及している。しかし、この方法は汚泥発生量が多く、凝集沈殿速度が小さく、大きな沈殿池を必要とする欠点がある。そのためＣＳＯおよび下水を極力コンパクトな設備で固液分離できる新技術が待望されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、懸濁液からＳＳをろ過除去する技術は、砂、アンスラサイトなどの粒状物をろ材とする深層ろ過（Ｄｅｅｐ　Ｂｅｄ　Ｆｉｌｔａｔｉｏｎ）が公知であるが、下水などの有機性ＳＳを除去しようとすると、ろ過層の目詰まりが激しく、実用的でなかった。
【０００４】
アンスラサイト、砂以外の各種粒状固体（例えば粒状プラスチック）をろ材とするろ過法も検討されているが、ろ材粒径を大きくして目詰まりを少なくすると、ＳＳの除去率が悪化してしまうなどの矛盾点が生じた。特に、下水などが含む有機性ＳＳは粘着力が強いので、これら下水などを対象としてＳＳ除去率が高く、かつ目詰まりが少ないという相反する要求を満足できる技術は実用化されていない。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、簡単かつコンパクトな装置によって、下水など各種原水中の懸濁粒子を、損失水頭の上昇を少なくして高速ろ過できる新技術を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段によって上記の課題を解決した。
（１）紐の下端が多孔通水部材に固定され、紐の上端部を浮上部材付設自由端とした紐状充填材を、多数充填して形成した充填層を有する下向流ろ過装置の上部の懸濁水流入部から、懸濁水を前記充填層を通過させ、ろ過装置の下部のろ過水流出部から排出させることを特徴とする懸濁水の下向流ろ過方法。
（２）上部に懸濁水流入部を備え、下部にろ過水流出部を備えたろ過塔の内部に、紐の下端が多孔通水部材に固定され、紐の上端を浮上部材付設自由端とした紐状充填材を、多数充填して形成した充填層を有することを特徴とする下向流ろ過装置。
（３）前記紐状充填材が、長さ２ｍの紐にループ状細紐をくくりつけたものからなり、折りたたんだ状態で多数本装填したことを特徴とする前記（２）記載のろ過装置。
【０００７】
本発明の好ましい実施態様としては、以下のものがある。
（４）前記紐状充填材がろ過塔内に充填層空隙率９５％、初期充填高さ５０ｃｍの充填層を形成して装着されていることを特徴とする前記（２）又は（３）記載のろ過装置。
（５）前記多孔通水部材が、網状多孔材料であることを特徴とする前記（２）又は（３）記載のろ過装置。
（６）前記浮上部材が、発泡スチロールであることを特徴とする前記（２）又は（３）記載のろ過装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の高速ろ過装置の一実施態様を示す構成図である。紐状充填材４は、多数の長尺繊維束の下端を金網やスリット板等の固定部材５に懸架して固定し、折りたたんで積み重ねるのが好ましい。また、紐状部材の上端を自由端として水面７に浮上させても好ましい。
【０００９】
本発明の紐状充填材４を構成する紐は、糸、布などを組み、撚り、編み、織り、束ね、くけ又は裁断した細長いものであればどのようなものであってもよいが、代表的にはモノフィラメントや長繊維の集合体であるマルチフィラメントや短繊維の集合体である紡績糸や加工糸の形態をしており、その原料繊維はポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、アクリル、ポリスルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイ、ポリ弗化ビニリデン等の合成繊維であり、これらの繊維の単独あるいは混合した糸や樹脂含浸加工した糸が使用できる。
【００１０】
また、紐状充填材を構成する単糸の繊度は、１０〜５０００デニール、好ましくは２０〜２０００デニール、より好ましくは３０〜１０００デニールである。これ未満ではろ材としての十分な強度に欠け、これを越えると剛直性が大きくなって、ろ過材としての性能が低下するからである。
さらに、紐状充填材の長さは１〜２．５ｍが好ましく、より好ましくは１．５〜２．０ｍである。この範囲内でないとフィルターエレメントが大きくなったり、フィルター内の流れが不均一となりろ過性能が低下したりするのである。
【００１１】
なお、紐状充填材を構成する紐状部材の断面の形状は円形、楕円形、矩形、三角形などいずれでもよい。また、紐状部材の断面形状長手方向に同一でも、異なっていてもいずれでもよい。本発明において、紐状部材の直径は特に限定するものではないが、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍである。
上記のように繊維ろ材としての紐状部材の形状としては、水浄用のろ過塔、ろ過槽等、その他の用途に応じて、適宜、紐状、ロープ状や、紐ロープ組合せ体、スダレ状紐束、ネット状物などとして用いることができる。
【００１２】
また、図１に示すように、個々の紐状充填材４に１列づつ棒状のフロート６を取り付ける方式は、手間がかかり、これにより材料コストが嵩む恐れもある。このような場合には、共通の浮上部材として格子状浮上部材を活用することもできる。
そして、上記の紐状充填材は、ろ過塔（槽）中の充填層に、充填層空隙率９０〜９７％、好ましくは９５％に、かつ空隙サイズ１０〜２０ｍｍ、好ましくは平均１５ｍｍに多数重積させることが、ろ過性能の点で好ましい。
【００１３】
このような空隙率の大きい紐状部材充填層に対して、下水などの原水１又は原水１に凝集剤（高分子凝集剤単独又は無機凝集剤と高分子凝集剤の併用）を添加したものを、下向流で流通させ、原水１中の懸濁粒子を紐状充填材４の空隙に捕捉させてろ過除去する。ろ過水２は装置の下部から流出する。
【００１４】
しかして、この装置は、運転を続けると、充填材４のＳＳ捕捉容量が増加し、ろ過抵抗が増加する結果、槽内水位が上昇する。すると、フロート６がついている紐状部材が、フロート６が水位７とともに徐々に上昇し、上方に伸展する。この結果、充填材４の空隙率が増加し、ろ過抵抗が減少する。このような運動がろ過が終わるまで続くので、ろ過抵抗の増加率が非常に少なくなり、長時間のろ過ができる。
【００１５】
これに対し、従来のろ過方法では、ろ過層上部にＳＳが捕捉され、ＳＳ捕捉量が増加するほど充填層の空隙率が小さくなるので、ろ過抵抗が急激に増加してしまうのである。
それでも、本発明の方法においても最終的にＳＳ捕捉容量が限界に達し、処理水のＳＳが急増するので、この時点で原水１の流入を止め、ろ材を洗浄する。
【００１６】
ろ材洗浄は、たとえば次のように行う。すなわち、処理水流出弁を閉じ、原水１を流入させて水面（槽内水位）７を上限まで上昇させたのち、原水１の流入を止めると、フロート６によって、ひも状部材が上にかなり伸びた状態になる。この状態の紐状部材に、散気管８から空気を数分間散気し、紐ろ材を強く撹乱し濁質を剥離させる。紐状部材の上端はフロート６自由端なので、曝気によって激しく充填材４が左右に揺動するので、汚泥剥離効果がさらに向上する。なお、１０はブロワである。
【００１７】
その後、曝気をした状態で、排水管から槽内の水を洗浄排水９として急速に排出する。この結果、紐状充填材に捕捉されていた濁質は排出され、充填層は清浄になる。
以上のようなメカニズムでろ過層が簡単かつ効果的に洗浄されるので、再度原水１を供給し、処理水弁を開け、ろ過を開始する。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこのような実施例により何等限定されるものでない。
【００１９】
実施例１（合流式下水道の雨天時越流水のろ過処理試験）
直径３０ｃｍ、高さ２５０ｃｍの角型筒状容器に紐状充填材（長さ２ｍの紐にループ状細紐をくくりつけたもの；商品名クレオコード（大日本プラスチック株製品）の上端部に、浮き子として発泡スチロール棒を取り付けたものを多数充填した充填層（充填層空隙率９５％、初期充填高さ５０ｃｍ）を用いて下水のろ過試験を行った。
【００２０】
予備試験として下水（ＳＳ１３８ｍｇ／リットル）をろ過速度１４４０ｍ／ｄという超高速度で下降流で通水した。この結果、運転開始後４時間に渡ってろ過水ＳＳは２８〜３８ｍｇ／リットルであった。しかし４時間１３分後にはろ過水ＳＳが８５ｍｇ／リットルに悪化した。この時点でのろ過抵抗は５０ｃｍ水頭であった。
そこで４時間運転したのち、原水供給を止め、洗浄を行うサイクルで運転した。
【００２１】
洗浄は、水位を２ｍに上げて、下部の散気管８から空気を供給して３分間曝気を行い、１分間で装置内の水を全量排水する方式によって行った結果、１ヶ月運転を続けても、ろ過水ＳＳは原水平均ＳＳ　１５７ｍｇ／リットルに対し、ろ過水ＳＳ　３２ｍｇ／リットルとなり、良好なＳＳ除去が行われた。
１ヶ月運転後における充填材の洗浄後の状態は、充填初期時と変ることなく、清浄であった。
【００２２】
比較例１
実施例１において紐状部材に浮き子を付けずに運転した結果、運転開始後２時間でろ過抵抗が８０ｃｍ水頭になり、かつ処理水ＳＳは９５ｍｇ／リットルに悪化した。この結果、浮き子の効果が大きいことが確認された。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下に示す顕著な効果が得られる。
（１）フロート付き紐状充填材の伸展運動によって、充填層空隙率を大きく維持でき、懸濁水を目詰まりが少ない状態で高速度でろ過出来る。
（２）紐上端が自由端になっており、紐が充分伸展した状態で洗浄できるので、充填層の洗浄が非常に簡単かつ効果的に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のろ過装置の一実施態様を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１　原水
２　ろ過水
３　ろ過装置
４　紐状充填材
５　固定部材
６　フロート
７　水面
８　散気管
９　洗浄排水
１０　ブロワ
【図１】
2004089765.tif 000003