(57)【要約】【課題】水処理用吸着剤層または濾過膜を、電極として用いるシート状の活性炭層ではさんだシート状の水処理用吸着剤層または濾過膜からなる層状シートを用い、交流電圧を印加して、被吸着物質や付着物の除去をおこない水処理フィルターの処理能力再生を図ることにある。【解決手段】この発明の水処理フィルター構造およびこれを用いた水処理方法は、シート状の水処理用吸着剤層または濾過膜の表面を一対のシート状活性炭層で挟んで層状シートとし、有機物、無機物の除去をおこなうこととし、交流電源の一方の極を一方の活性炭層に結線し、他方の極を他方の活性炭層に結線し、前記電源の電圧印加で、処理能力の低下した水処理フィルターの吸着物や付着物を除去し水処理能力の再生を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の水処理用吸着剤層またはシート状の濾過膜の表面と裏面を一対のシート状の活性炭層で挟み層状シートとし、
該層状シートに通水することで処理対象水に含まれる除去対象物質を吸着または濾過により除去する能力を有し、
前記の一対の活性炭層を電極として用い、一方の電極を電源のいずれか一方の電極に結線し、他方の電極を電源のいずれか他方の電極に結線し、
フィルター再生時に電圧を印加することにより、各活性炭層に吸着された有機物などの除去、水処理用吸着剤層に吸着された物質の除去、または濾過膜に吸着付加している物質の除去と殺菌を行うことで、除去能力を再生する機構を有することを特徴とする水処理フィルター構造。
【請求項２】
層状シートをロール状に巻き水処理フィルター用ケーシングに収納してなることを特徴とする請求項１に記載の水処理フィルター構造。
【請求項３】
水処理用吸着剤層が、イオン交換能力または静電吸着能力を有するイオン交換樹脂、鉱物粉末（またはこれを粒状に固化した物）からなっており、無機イオン等の被吸着物質を除去しうることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理フィルター構造。
【請求項４】
水処理用の膜である逆浸透膜（ＲＯ）、ナノフィルター（ＮＦ）、ウルトラフィルター（ＵＦ）、マイクロフィルター（ＭＦ）などにより塩類、硝酸性窒素、有害有機物、細菌などの濾過分離を行い、
これらの使用に伴って膜に付着する被吸着物質を除去するとともに殺菌することを特徴とする請求項１または２に記載の水処理フィルター構造。
【請求項５】
電源が、交流電源からなっており、交流電圧を活性炭層に印加して極性を変えうるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の水処理フィルター構造。
【請求項６】
シート状の水処理用吸着剤層またはシート状の濾過膜の表面と裏面を一対のシート状の活性炭層で挟み層状シートとし、
該層状シートに通水することで処理対象水に含まれる除去対象物質を吸着または濾過により除去する能力を有し、
前記の一対の活性炭層を電極として用い、一方の電極を電源のいずれか一方の電極に結線し、他方の電極を電源のいずれか他方の電極に結線し、
フィルター再生時に電圧を印加することにより、各活性炭層に吸着された有機物などの除去、水処理用吸着剤層に吸着された物質の除去、または濾過膜に吸着付加している物質の除去と殺菌を行うことで、除去能力を再生する機構を有することを特徴とする水処理フィルター構造を用いた水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、層状シートに電圧印加することにより再生機構を有する水処理フィルター構造及びこれを用いた水処理の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川水、地下水または工場排水より有機物を除去するためのフィルターとして活性炭が多用されている。
また、重金属や硝酸体窒素などの無機イオンを吸着除去するためのフィルターとしてイオン交換樹脂が多用されている。
しかし、活性炭は吸着機能が停止（通水破過）した時点で交換する必要があった。
また、取り出した活性炭は産業廃棄物として廃棄するか、加熱処理により再生する必要があった。
イオン交換樹脂も吸着機能が停止（通水破過）した時点で交換または酸、アルカリ、塩水などで再生処理を行う必要があった。
以上のように上述の材料を用いたフィルターは通水破過後の処理が面倒であるという問題点があった。
次に逆浸透膜（ＲＯ）、ナノフィルター（ＮＦ）、限外濾過膜（ＵＦ）、微細濾過膜（ＭＦ）などの膜により処理対象水を濾過浄化する場合、これらの表面に付着する物質や細菌の繁茂により処理能力が低下する問題があった。
細菌類の繁茂を防ぐために、従来は殺菌剤が用いられてきたが、水処理量の変動などにより殺菌剤の添加量、添加時期などを適宜調節する必要があり手間がかかるという問題点があった。
【特許文献１】特願２００１−１６５０２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明が解決しようとする問題点は、水処理フィルターとして、有機物除去用にシート状活性炭層を用い、それ以外の物質除去用にシート状の吸着剤層を前記活性炭層に挟んで形成、または水処理用濾過膜を前記活性炭層に挟んで形成し、前記一対の活性炭層を再生用電極として使用すると共に、シート状とすることで印加する電圧の効果を高めており、また印加する電圧を交流とすることで吸着能力の再生、または殺菌を図ることができるようにした水処理フィルター構造、及びこれを用いた水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するために請求項１の水処理フィルター構造の発明では、
シート状の水処理用吸着剤層またはシート状の濾過膜の表面と裏面を一対のシート状の活性炭層で挟み層状シートとし、前記の一対の活性炭層を電極として用い、一方の電極を電源のいずれか一方の電極に結線し、他方の電極を電源のいずれか他方の電極に結線し、フィルター再生時に電圧を印加することにより、各活性炭層に吸着された有機物の除去、水処理用吸着剤層に吸着された物質の除去、または濾過膜に吸着付加している物質の除去と殺菌を行う、という技術的手段を講じている。
請求項２の発明では、
前記層状シートをロール上に巻いて水処理フィルターのケーシングに収納してなる、という技術的手段を講じている。
また、請求項３の発明では、
前記水処理用吸着剤層が、イオン交換能力または静電吸着能力を有するイオン交換樹脂または鉱物粉末（またはこれを粒状に固化した物）からなっており、無機イオン等の被吸着物質を除去しうる、という技術的手段を講じている。
更に、請求項４の発明では、
水処理用の膜である逆浸透膜（ＲＯ）、ナノフィルター（ＮＦ）、ウルトラフィルター（ＵＦ）、マイクロフィルター（ＭＦ）など用いる場合、使用に伴って膜に付着する被吸着物質や細菌の繁茂により、処理能力低下することを水処理フィルターに電圧印加することで除去、殺菌しうる、という技術的手段を講じている。
請求項５の発明では、
前記電源が、交流電源からなっており、交流電圧を活性炭層に印加して極性を変えうるようにした、という技術的手段を講じている。
更に、請求項６の水処理フィルター構造を用いた水処理方法の発明では、
シート状の水処理用吸着剤層またはシート状の濾過膜の表面と裏面を一対のシート状の活性炭層で挟み層状シートとし、これに通水することで処理対象水に含まれる除去対象物質を吸着または濾過により除去する能力を有し、
前記の一対の活性炭層を電極として用い、一方の電極を電源のいずれか一方の電極に結線し、他方の電極を電源のいずれか他方の電極に結線し、フィルター再生時に電圧を印加することにより、各活性炭層に吸着された有機物などの除去、水処理用吸着剤層に吸着された物質の除去、または濾過膜に吸着付加している物質の除去と殺菌を行う、という技術的手段を講じている。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、水処理用吸着剤層を一対の活性炭層に挟んで層状シートとし、処理対象水から各種の被吸着物質を除去し、通水破過に至る前に、前記活性炭層を電極として使用し、水処理時には通電せず、フィルター再生時に水処理フィルターに電圧を印加することで吸着能力を再生することができる。
また、水処理吸着剤層の代わりに各種濾過膜を用いる場合、水処理フィルターに電圧を印加することで膜付着物の除去と殺菌を行い、処理能力を回復することができる。
更に、層状シートをロール上に巻くことで、水処理フィルターの密度を高め除去対象物質の吸着または濾過能力を高めることができる。
また、層状シートとすることで、印加する電圧の効果を高めることができる。
そして、電圧を交流として電圧印加方向を替えることで、水処理フィルターを再生させ、長期に使用することができる。
各種濾過膜の処理能力を低下させる細菌類の除去に薬剤、及びその管理を要さず利便性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明は、層状シートにすることで処理対象物質の除去効率を上げると共に、電圧印加により水処理フィルター再生を行い、この発明の水処理フィルター構造１の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００７】
実施例１の水処理フィルター構造１は、吸着剤層としてイオン交換樹脂、または鉱物粉末２をシート状に展開して用いている。
水処理フィルター構造１は、図１に示すようにイオン交換樹脂、または鉱物粉末層２をシート状に展開し、一対のシート状活性炭層３ａ、３ｂで挟んで層状シート４としている。
そして、電源（再生処理用電源）１０の一方の電極を一方の活性炭層３ａに結線し、他方の電極を他方の活性炭層３ｂに結線する。
このように電源１０と接続された層状シート４は、図２（ａ）に示すようにロール状に丸められて、図示省略のケーシングに充填される。
図２（ｂ）は、一例として外圧式の場合の水処理フィルターへの通水状況を矢印で示したが、内圧式の場合は図示の矢印が逆向きとなる。
図示例の場合は、後述のように電源１０は交流電源からなっており、陽極８と陰極９は逐次入れ替わる。
【０００８】
イオン交換樹脂、または鉱物粉末層２は、フッ素、ホウ素、砒素、重金属等、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、アンモニアなどのイオンを吸着する。
即ち、イオン交換樹脂、または鉱物粉末層２は、正または負のイオン交換能力、又は静電吸着能力を有するもので、例えば、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、雲母、スメクタイト、バーミキュライト（蛭石）、アロフェン、ゲータイト、ゼオライト（沸石）等の粘土鉱物や酸化物鉱物、水酸化物鉱物などが単独または複数種組み合わせて用いられる。
また、前記活性炭層３ａ、３ｂは、処理対象水に含有する有機物（トリハロメタンなどの揮発性有機化合物等）を吸着する。
ここで、イオン交換樹脂、または鉱物粉末層２や活性炭層３ａ、３ｂは、シート状の不織布や多孔質の透水性の担体に接着、または係止するなどして固定してもよい。
これらの担体は、ロール状にしたときにショート（電気短絡）しないためにも絶縁体であることが望ましい。
【０００９】
このフィルター構造１は、フィルターの使用時間に伴って、有機物および無機物等に対する吸着能力が徐々に低下する。
そこで、これを回復するために以下の処理を行う。
（１）まず、処理対象水の通水を停止し、もしくは微量にする。
（２）フィルター活性炭層３ａ、３ｂに結線した電源１０によりフィルターに電圧を印加する。
ここで活性炭層３ａ、３ｂは電極の機能を果たすことになる。
この電圧印加により、陽極８側の活性炭層３ａに吸着されている有機物は酸化分解されるので、細菌類を殺菌することができる。
【００１０】
（３）電圧印加により、フィルターに残存する水の電気分解により発生する水素イオンが陽極８から陰極９に向かって移動して行く（酸前線）。
この水素イオンがイオン交換樹脂、または鉱物粉末層２に吸着している重金属イオンなどの陽イオンを置換・遊離させる。
また、水の電気分解により発生する水酸化物イオンは陰極９より陽極８に向かって移動して行く（アルカリ前線）。この水酸化物イオンがイオン交換樹脂、または鉱物粉末層２に吸着しているフッ素、硝酸イオン、亜硝酸イオンなどの陰イオンを置換・遊離させる。
（４）各電極への印加電圧を一定時間以上同じ極性にしておくと、電気浸透や電気泳動により遊離したイオン等が電極である活性炭層にまで達してしまう虞がある。
また、活性炭が吸着している有機物の酸化分解も陽極である活性炭層３ａでしか行うことが出来ない。
そこで、適当な時間の後に、電極の極性を変換する必要があり、印加する電圧として交流電圧（正弦波又は矩形波）を用いることでこの問題を解決することができる。
【００１１】
（５）上記処理後に通水（逆洗浄）し、又は処理時に微量の通水をすることにより、分解された有機物や遊離した無機イオンなどを前記フィルターから除去することができる。
以上の操作を行うことにより、フィルターを再生することができ、繰り返し使用することができる。
【００１２】
次に、実施例２の水処理フィルター構造１では、吸着剤層の代わりに濾過膜１２を用いている。
図３に示すシート状の濾過膜１２を、一対のシート状活性炭層１３ａ、１３ｂで挟んで層状シート１４とする。
そして、電源（殺菌処理用電源）２０の一方の電極を一方の活性炭層１３ａに結線し、他方の電極を他方の活性炭層１３ｂに結線する。
このように電源２０と接続された層状シート１４は、前記実施例と同様に、図２に示すようにロール状に丸められて、ケーシングに充填される。
【００１３】
前記濾過膜１２は処理対象より塩類（ＲＯ）、硝酸イオンおよび亜硝酸イオン（ＲＯ、ＮＦ）や有機物、細菌（ＲＯ、ＮＦ、ＵＦ、ＭＦ）などを除去し、活性炭層１３ａ、１３ｂは、処理対象水に含有する有機物（トリハロメタンなどの揮発性有機化合物等）を吸着する。
一方、濾過膜１２を構成する樹脂及び膜に付着した有機物を栄養源とする細菌類が濾過膜１２の表面に繁茂し、目詰まりを起こすので、フィルターの使用時間に比例して徐々に処理能力が低下する。
そこで、これを回復するために以下の処理を行う。
【００１４】
（１）まず、処理対象水の通水を停止し、もしくは微量にする。
（２）フィルター活性炭層１３ａ、１３ｂに結線した電源２０によりフィルターに電圧を印加する。
ここで活性炭層１３ａ、１３ｂは電極の機能を果たすことになる。
この電圧印加により、陽極１８側の活性炭層１３ａ近傍の有機物は酸化分解されるので、濾過膜に付着している細菌類を殺菌することができる。
【００１５】
（３）各電極への印加電圧を一定時間以上同じ極性にしておくと、濾過膜１２の片面しか殺菌できない。
また、活性炭が吸着している有機物の酸化分解も陽極である活性炭層１３ａでしか行うことが出来ない。
そこで、適当な時間の後に、電極の極性を変換する必要があり、印加する電圧として交流電圧（正弦波又は矩形波）を用いることでこの問題を解決することができる。
（４）上記処理後に通水（逆洗浄）し、又は処理時に微量の通水をすることにより、分解された有機物や細菌などを前記フィルターから除去することができる。
以上の操作を行うことにより、フィルターを再生することができ、繰り返し使用することができる。
【００１６】
このように、本実施例では、濾過膜１２と、活性炭層１３ａ、１３ｂとを併用して水処理に使用するが、上記活性炭層１３ａ、１３ｂに通電することで濾過膜１２に繁茂する細菌類を殺菌し、フィルターの処理能力低下を防止することができる。
また、この発明で、濾過膜や水処理用吸着剤は、前記実施例に限定されず、公知の材料を用いることができる。
更に、上記実施例では、電源として交流電源を用いる場合を例示したが、この発明では直流電源を用いてよく、相応の効果を奏することができる。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の水処理フィルター構造を示す模式図である。
【図２】（ａ）は層状シートをロール状に巻いた状態、（ｂ）は水処理フィルターへの通水状況（外圧式の場合）を示す模式図である。
【図３】実施例２の水処理フィルター構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  水処理フィルター構造
２  イオン交換樹脂、または鉱物粉末層２
３ａ、３ｂ  活性炭層
４  層状シート
８  陽極
９  陰極
１０  電源
１２  濾過膜
１３ａ、１３ｂ  活性炭層
１４  層状シート
１８  陽極
１９  陰極
２０  電源
【図１】
2005161172.tif 000003
【図２】
2005161172.tif 000004
【図３】
2005161172.tif 000005