(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】塔の内部に合成繊維糸フリンジ（ふさ毛）付き紐状部材又は繊維束紐状部材を、上端を固定部材で固定して多数垂下させたろ過塔の下部から懸濁水を流入させて、上向流として通過させてろ過を行い、上部からろ過処理水を流出させる懸濁水の上向流ろ過方法。下部に懸濁水流入部を備え、上部にろ過処理水流出部を備えたろ過塔の内部に、合成繊維糸フリンジ（ふさ毛）付き紐状部材又は繊維束紐状部材を、上端を固定部材で固定して多数垂下させた懸濁水の上向流ろ過装置。紐状部材の下端を自由端として垂下させたことが好ましい。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔の内部に合成繊維糸フリンジ（ふさ毛）付き紐状部材又は繊維束紐状部材を、上端を固定部材で固定して多数垂下させたろ過塔の下部から懸濁水を流入させて、上向流として通過させてろ過を行い、上部からろ過処理水を流出させることを特徴とする懸濁水の上向流ろ過方法。
【請求項２】
下部に懸濁水流入部を備え、上部にろ過処理水流出部を備えたろ過塔の内部に、合成繊維糸フリンジ（ふさ毛）付き紐状部材又は繊維束紐状部材を、上端を固定部材で固定して多数垂下させたことを特徴とする懸濁水の上向流ろ過装置。
【請求項３】
前記紐状部材の下端を自由端として垂下させ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分離方法及び装置に関し、懸濁水（以下「原水」ともいう）中の懸濁粒子を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、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、最初沈殿池における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及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】
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、目詰まりが激しく、実用的でなかった。
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により上記の課題を解決することができた。
（１）塔の内部に合成繊維糸フリンジ（ふさ毛）付き紐状部材又は繊維束紐状部材を、上端を固定部材で固定して多数垂下させたろ過塔の下部から懸濁水を流入させて、上向流として通過させてろ過を行い、上部からろ過処理水を流出させることを特徴とする懸濁水の上向流ろ過方法。
（２）下部に懸濁水流入部を備え、上部にろ過処理水流出部を備えたろ過塔の内部に、合成繊維糸フリンジ（ふさ毛）付き紐状部材又は繊維束紐状部材を、上端を固定部材で固定して多数垂下させたことを特徴とする懸濁水の上向流ろ過装置。
（３）前記紐状部材の下端を自由端として垂下させたことを特徴とする（２）記載の上向流ろ過装置。
【０００６】
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）前記合成繊維がアクリル繊維であることを特徴とする前記（２）又は（３）記載の上向流ろ過装置。
（５）前記フリンジ付き紐状部材が、長さ１ｍの紐の高さ方向に２０ｍｍピッチで、太さ２ｍｍで長さ３０ｍｍのフリンジ状アクリル繊維を水平方向に取り付けたものであることを特徴とする前記（２）〜（４）のいずれかに記載の上向流ろ過装置。
（６）前記紐状部材がろ過塔内に充填層空隙率が９０％以上、空隙サイズ平均１５ｍｍ以上に懸垂、充填されていることを特徴とする前記（２）〜（５）のいずれかに記載の上向流ろ過装置。
【０００７】
【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。
下部に原水１の流入部を備え、上部にろ過水２の流出部を備えたろ過装置（ろ過塔）３の内部に、たとえば図３のような合成繊維糸フリンジ（ふさへり）１４を多数有する紐状部材１６、あるいは図２のような集束長尺繊維束１５の紐状部材１６を、上端を固定部材で固定し多数垂下させた状態で充填する。このようにすると充填層の空隙率を容易に９０％以上にでき、かつ空隙サイズを粒状ろ材を充填する方式よりも大きくできるので、非常に目詰まりがしにくい。
【０００８】
前記充填材４は、多数の長尺繊維束の上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、垂下して備えるのが好ましい。なお、紐状部材の下端を自由端として垂下させても好ましい。
また、図１において、７は水面、８は軽量おもりである。
【０００９】
本発明の合成繊維フリンジ付き紐状部材１４又は繊維束状部材１６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、ポリアクリルニトリル、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ド、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、紐状部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、紐状部材の長さは１〜２ｍが好ましく、より好ましくは１．０〜１．５ｍ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。
また、図２に示す集束長尺繊維束１５の紐状部材１６のほかに、紐状部材からなる繊維ろ材としては、図４に示す構造の繊維ろ材１８を使用することもできる。
【００１２】
紐状部材からなる繊維ろ材１８は、芯紐１８ａと、この芯紐１８ａの外周面にそれを取り巻くようにループ状に形成された多数のループ糸１８ｂとから構成されている。上記芯紐１８ａは、中心部分に合成樹脂製のフィラメントの複数本が束ねられて形成したフィラメント束１８ｃを芯材として有している。
そして、このフィラメント束１８ｃの外周面が力糸１８ｄの織製による管状網体１８ｅに取り囲まれている。この環状網体１８ｅの力糸１８ｄのいずれか１本または複数本に上記ループ糸１８ｂが力糸１８ｄに沿って螺旋状に織り込まれることによって芯紐１８ａが形成されている。従って、繊維ろ材１８は、密集したループ糸１８ｂ間に被処理水中の異物を保持し得る微細な多数の隙間が形成された状態になっており、これによってろ過材料として優れたものになっている。
かかる繊維ろ材１８の両端部には、ループ糸１８ｂを絞った上でこの外周面に合成樹脂製の粘着テープ１８ｆが巻き付けられ、これによって繊維ろ材１８の端部で糸のほつれが起らないようにしている。
【００１３】
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、水浄化用のろ過塔、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。
また、図１に示すように、個々の紐状充填材４に軽量おもり８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、図３に示すように共通の錘として取付け部材１７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に多数懸垂させることが、ろ過性能の点で好ましい。
【００１４】
なお、前記の合成繊維の中でも特にアクリル繊維は、その他のポリエステル繊維やポリアミド繊維のような溶融紡糸法で製造される合成繊維と違って、殆んどが湿式紡糸法で製造されるため、繊維表面に微小な凹凸が無数に有り、溶融紡糸法で製造された表面が平滑な繊維に比べ、比表面積が大きくなり、ＳＳ等の捕獲率が向上する。しかも、他の合成繊維に見られない高バルキーヤーンの製造が可能なため、図２に示す繊維束紐状部材の製造には特に有利である。
その上、アクリル繊維は耐光性にも優れているため、野外で使用されるろ過繊維として極めて優れた材料といえる。
【００１５】
このような空隙率の大きい充填層に対して、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、上向流で流通させ、原水１中の懸濁粒子を紐状部材４の空隙に捕捉させてろ過除去する。ろ過水２は装置３の上部から流出する。紐状部材４からなる充填層５の厚さは１〜２ｍ程度が好適である。
しかして運転を続けると、紐状部材４のＳＳ捕捉容量が限界に達し、処理水２のＳＳが急増するか又はろ過抵抗が所定値に達するので、原水１の流入を止め、紐状部材４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、散気管９から空気を数分間散気して、懸垂されている紐状部材４を強くかく乱して浮上性粒子に付着している濁質を剥離させる。紐状部材４の下端を自由端として垂下させた場合は、曝気によって激しく充填材としての紐状部材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。
その後、排水管から槽内の水を洗浄排水１２として急速に排出する。この結果紐状部材４に捕捉されていた濁質は排出され、充填層は清浄になる。なお、１１はブロワである。
以上のようなメカニズムでろ過層が簡単に洗浄されるので、再度原水１を供給し、ろ過を開始する。
【００１７】
【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。
【００１８】
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の角型筒状容器に紐状充填材（長さ１ｍの紐の高さ方向に２０ｍｍピッチで、長さ３０ｍｍのフリンジ状アクリル繊維（糸を撚って太さ２ｍｍにしたもの）を水平方向に取り付けたもの（外観を図１に示す）を多数懸垂させた充填層（充填層空隙率９５％、空隙サイズ；平均１５ｍｍ）を用いて、下水のろ過試験を行った。
【００１９】
予備試験として、下水（ＳＳ　１３０ｍｇ／リットル）にろ過速度１４４０ｍ／ｄという超高速度で上向流で通水した。この結果、運転開始後２時間に渡ってろ過水ＳＳは３３〜４２ｍｇ／リットルであった。しかし２時間１０分後にはろ過水ＳＳが８５ｍｇ／リットルに悪化した。
そこで２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。
【００２０】
洗浄は、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　３８ｍｇ／リットルとなり、良好なＳＳ除去が行われた。１ヶ月後の充填材の洗浄後の状態は、フリンジ部が黒変したほかは、充填初期時と変ることなく、清浄であった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、粒状ろ材の適用を廃し、紐状部材を多数懸垂させたもので充填層を構成させ、これをろ過層として用いた結果、下水などの懸濁水を目詰まりが少ない状態で高速度でろ過出来る。
また原水に必ずしも凝集剤を添加しなくても原水のＳＳをろ過できるので、運転コストが少なくてすむ。さらに、充填層の洗浄が非常に簡単になるという効果が得られる。
【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。
【図２】繊維束紐状部材の一実施態様を示す概略説明図である。
【図３】フリンジ付き紐状部材の一実施態様を示す概略説明図である。
【図４】紐状部材の一変形としての繊維ろ材の一実施態様を示す一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
１　　原水
２　　ろ過水
３　　ろ過装置
４　　紐状部材
５　　充填層
６　　懸垂用部材
７　　水面
８　　軽量おもり
９　　散気管
１０　　空気
１１　　ブロワ
１２　　洗浄排水
１３　　経糸
１４　　フリンジ
１５　　集束長尺繊維束
１６　　紐状部材
１７　　取付け部
１８　　繊維ろ材
１８ａ　芯紐
１８ｂ　ループ糸
１８ｃ　フィラメント束
１８ｄ　力糸
１８ｅ　環状網体
１８ｆ　粘着テープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004089766.tif 000006