(57)【要約】【課題】ろ過室内に配置されたスクリーン上に堆積したケーク層を洗浄して除去する洗浄装置の構成を複雑化することなく、確実にケーク層を除去する。【解決手段】実施形態のろ過装置は、ろ過室内に配置されたスクリーン上に堆積したケーク層を洗浄して除去する洗浄装置を有し、この洗浄装置は、洗浄水が内部に導入されるとともに、洗浄水を散布するノズルが互いに離間して複数配置された円筒状の洗浄水配管と、洗浄水配管と一体に設けられ、洗浄水が内部に導入されて前記洗浄水配管に導くとともに、導入された前記洗浄水の圧力により伸縮し、前記洗浄水配管の前記スクリーンに対する相対的な位置を変更可能とする伸縮部材と、洗浄水配管を前記ろ過室内で位置変更可能に支持する支持部材と、を備える。【選択図】図１
2013184092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過室内に配置されたスクリーン上に堆積したケーク層を洗浄して除去する洗浄装置を有するろ過装置であって、
前記洗浄装置は、洗浄水が内部に導入されるとともに、前記洗浄水を散布するノズルが互いに離間して複数配置された円筒状の洗浄水配管と、
前記洗浄水配管と一体に設けられ、前記洗浄水が内部に導入されて前記洗浄水配管に導くとともに、導入された前記洗浄水の圧力により伸縮し、前記洗浄水配管の前記スクリーンに対する相対的な位置を変更可能とする伸縮部材と、
前記洗浄水配管を前記ろ過室内で位置変更可能に支持する支持部材と、
を備えたろ過装置。
【請求項２】
前記洗浄装置は、前記洗浄水配管と一体に設けられるとともに、前記ろ過室に対して一端が固定配置された弾性部材を備え、
前記伸縮部材は、導入された前記洗浄水の圧力により前記弾性部材の弾性力に抗して伸縮する、
請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記洗浄水配管は、その内部に導入された洗浄水の圧力を受ける複数の突起が設けられており、
前記伸縮部材は、前記洗浄水配管の一端に一体に設けられた第１伸縮部材と、
前記洗浄水配管の他端に一体に設けられた第２伸縮部材と、を備え、
前記洗浄水が前記第１伸縮部材と、前記第２伸縮部材とに、交互に導入される、
請求項１記載のろ過装置。
【請求項４】
前記洗浄水配管の長手方向に隣接する二つのノズルの中心位置の離間距離をＬとした場合に、前記伸縮部材は、少なくともＬ／２の距離だけ前記洗浄水配管の前記スクリーンに対する相対的な位置を変更可能とされている、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のろ過装置。
【請求項５】
前記スクリーンが水平配置された水平ろ過装置として構成されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業排水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水から他の物質を分離することが必要である。
液体から他の物質を分離する方法としては、各種の方法が知られており、たとえば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定の吸着材による浮遊物質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。
【０００３】
これらのうち、膜分離に代表される「ろ過」はもっとも一般的に使用されている方法のひとつである。
しかしながら、ろ過を行うと、ろ布や金網などのスクリーン上にケーク層が堆積することとなり、堆積量が増加するにつれて、ろ過速度が低下する。
このろ過速度の増加を解消するために、ろ過装置には様々な洗浄装置が備えられている。例えば特許文献１には、ろ室内に設置されたノズルによってケーク層を除去する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０１５３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ノズルを用いて洗浄を行う場合には、ノズルの配置等によって洗浄できない箇所ができてしまう虞があった。これを解消しようとすると、ノズルの本数を増やしたり、洗浄水の水圧を上げたりして、ろ過器の設計が複雑となってしまう。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ろ過装置において、洗浄機構の複雑化を招くことなく、ろ面の未洗浄部分を少なくし、洗浄効率を上げることのできる洗浄装置を有するろ過装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のろ過装置は、ろ過室内に配置されたスクリーン上に堆積したケーク層を洗浄して除去する洗浄装置を有するろ過装置である。
洗浄装置は、洗浄水が内部に導入されるとともに、洗浄水を散布するノズルが互いに離間して複数配置された円筒状の洗浄水配管と、この洗浄水配管と一体に設けられた伸縮部材と、洗浄水配管を前記ろ過室内で位置変更可能に支持する支持部材と、を備えている。
そして、伸縮部材は、洗浄水が内部に導入されて洗浄水配管に導くとともに、導入された前記洗浄水の圧力により伸縮し、支持部材により支持された洗浄水配管のスクリーンに対する相対的な位置を変更可能としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態のろ過装置である固液分離装置を備えたフッ素除去システムの概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態の洗浄装置を構成する洗浄ノズルユニットの概要構成説明図(平面図)である。
【図３】図３は、洗浄ノズルユニットの支持状態の説明図である。
【図４】図４は、実施形態の洗浄動作説明図である。
【図５】図５は、第２実施形態の洗浄装置を構成する洗浄ノズルユニットの概要構成説明図(平面図)である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に図面を参照して実施形態について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態のろ過装置である固液分離装置を備えたフッ素除去システムの概要構成ブロック図である。
フッ素除去システム１０は、フッ素イオンを含有した被処理水ＩＮＦと炭酸カルシウムＣＣを反応させてフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を析出させる析出槽１１と、フッ化カルシウムを析出させた被処理水ＩＮＦ１をスクリーン１３により固液分離してケーク層ＣＫを形成するとともに、スクリーン１３の上面に形成されたケーク層ＣＫに洗浄水ＣＷを散布（噴射）する洗浄装置１４により取り出し可能な固液分離装置１５と、洗浄装置１４により取り出されたケーク層ＣＫと洗浄水ＣＷとが混合された濃縮スラリーＳＬを回収するスラリー回収槽１６と、スラリー回収槽１６において回収された濃縮スラリーＳＬの脱水を行う脱水機１７と、を備えている。
【０００９】
上記構成において、固液分離装置１５において分離された処理水ＰＷの一部は、回収されて洗浄装置１４において洗浄水ＣＷとして用いられる。この結果、処理水ＰＷに含まれる未反応のフッ素イオンについても、再びケーク槽に含まれる未反応の炭酸カルシウムと反応させてフッ化カルシウムとして形成できるとともに、実効的な処理水の増加を抑制することができる。
また、分離された処理水ＰＷの他の一部は、スラリー回収槽１６に供給されて濃縮スラリーＳＬの濃度調整用水ＤＷとし用いられる。
さらに処理水ＰＷ中のフッ素イオン濃度は十分に低減されているため、そのまま排水が可能となっている。
【００１０】
まず固液分離装置１５の構成について説明する。
本実施形態において、固液分離装置１５は、スクリーン１３が水平配置されたろ過器を用いている。これは、ケーク層ＣＫが安定して処理水質が安定するためである。
固液分離装置１５は、上述したように洗浄装置１４を備えている。
【００１１】
ここで、洗浄装置１４の構成について説明する。
洗浄装置１４は、ポンプ２１と、このポンプ２１により供給された洗浄水ＣＷをケーク層ＣＫ上に散布してケーク層ＣＫを濃縮スラリーＳＬとして固液分離装置１５のスラリー排出口１５Ａを介してスラリー回収槽１６に排出させる洗浄ノズルユニット２２と、ポンプ２１を制御するコントローラ２３と、を備えている。
【００１２】
なお、図１において、スラリー排出口１５Ａは、固液分離装置１５のろ過室１５Ｘの右手側に設けたように図示しているが、実際には、紙面手前側及び紙面奥側に設けられている（図２参照）。
【００１３】
図２は、第１実施形態の洗浄装置を構成する洗浄ノズルユニットの概要構成説明図(平面図)である。
洗浄ノズルユニット２２は、固液分離装置１５のろ過室１５Ｘ内に配置されている。
洗浄ノズルユニット２２は、洗浄水ＣＷが内部に導入されるとともに、洗浄水ＣＷをろ過室１５Ｘ内でケーク層ＣＫ散布するノズル３１が互いに離間して二列にそれぞれ複数配置された円筒状の洗浄水配管３２と、洗浄水配管３２と一体に設けられ、洗浄水ＣＷが内部に導入されて洗浄水配管３２に導くとともに、導入された洗浄水ＣＷの圧力により伸縮し、洗浄水配管３２のスクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）に対する相対的な位置を変更可能とする蛇腹状に形成された伸縮部材３３と、洗浄水配管と一体に設けられるとともに、ろ過室１５Ｘに対して一端が固定配置されたコイルバネ等の弾性部材３４と、洗浄水配管３２をろ過室１５Ｘ内で位置変更可能に支持する複数の支持部材３５と、を備えている。
【００１４】
図３は、洗浄ノズルユニットの支持状態の説明図である。
支持部材３５は、例えば、Ｕ字状の金属ワイヤで構成されており、図３に示すように、固液分離装置１５のろ過室１５Ｘ内の天面１５Ｕに固定されている。
そして、洗浄水配管３２を下面から摺動可能に支持している。
【００１５】
上記構成において、伸縮部材３３は、導入された洗浄水ＣＷの圧力により弾性部材３４の弾性力に抗して伸縮する。
これにより支持部材３５で支持された洗浄水配管３２は、ろ過室１５Ｘ内で位置が変更可能とされる。
ここで、伸縮部材３３が伸縮して、洗浄水配管３２のスクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）に対する相対的な位置を変更可能な量としては、例えば、図２に示すように、洗浄水配管３２の長手方向（図２では、左右方向）に隣接する二つのノズル３１の中心位置の離間距離をＬとした場合に、伸縮部材３３は、少なくともＬ／２の距離（ミニマム値）だけ変更可能となっている。
【００１６】
すなわち、伸縮部材３３は、少なくともＬ／２の距離（ミニマム値）だけ洗浄水配管３２のスクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）に対する相対的な位置を変更可能とされている。
このとき、各ノズル３１の洗浄水ＣＷの散布位置は、洗浄水配管３２の延在方向に沿って変更されて移動し、洗浄水配管３２の延在方向に隣接する二つのノズル３１が散布した洗浄水ＣＷの間に生じた未散布領域に洗浄水ＣＷを散布することとなるので、スクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）の全域にわたって洗浄水ＣＷを散布することとなる。
【００１７】
次にスクリーン１３の構成について説明する。
スクリーン１３を構成するろ布は、処理水の要求水質により選択可能となっている。
本実施形態においては、通気度が３０〜１５００ｃｃ／ｃｍ２・ｍｉｎのものを用いる。ここで、通気度は、フラジール形法により測定されたものである。具体的には、フィルタが織物で構成されている場合は、株式会社安田精機製作所製のフラジール形通気度試験機（商品名）などにより測定することができる。
【００１８】
例えばこのスクリーン１３としては、脱水機用のろ布を全般的に用いることができる。例えばポリプロピレン系のパイレン（登録商標）、ポリエステル系のテトロン（登録商標）、ポリアミド系のナイロン（登録商標）等の材質で形成されたろ布を用いることができる。
また、ろ布の材質の選択に際しては、ケーク層ＣＫの剥離性が良い材質であればより好ましい。例えばポリプロピレンは安価であるだけでなく、ケーク層ＣＫ回収後の差圧も安定し、劣化も少ないため、水処理に使用しやすいので好ましい。
【００１９】
また、ろ布の織り方としては、平織、綾織、朱子織など種々の織り方を取り得るが、いずれであっても用いることが可能である。
すなわち、ろ布を選択するに当たって、望ましいろ布の通気度や織り方は、製造コストなどを鑑みて適宜選択すれば良い。
特にポリプロピレン製で、ろ布の織り方としては、平織が好ましい。これらのろ布は、必要であればカレンダー加工処理が施されていてもよい。
【００２０】
本実施形態においては、析出槽１１において投入した過剰の炭酸カルシウムをケーク層ＣＫとしてフィルタ（ろ布）１３上に形成させ、ケーク層ＣＫをフィルタとして用いる、いわゆる、ケーク濾過を行わせるようにしている。炭酸カルシウムが混入することにより、ろ過助剤として働き、ろ過流束を向上させることができるからである。
【００２１】
次に第１実施形態の概要動作を説明する。
被処理水ＩＮＦに炭酸カルシウムＣＣを懸濁させた被処理水ＩＮＦ１（懸濁液）をスクリーン１３に加圧下で通水し、被処理水ＩＮＦ１中のフッ化カルシウム及び過剰な炭酸カルシウムＣＣをろ別して、スクリーン１３上に残留させ、炭酸カルシウム及びフッ化カルシウムが混合した状態で積層してなるケーク層ＣＫを形成する。
【００２２】
ここで、ケーク層ＣＫは、上述のように外力の作用によって形成及び保持されるので、上述したフィルタリングは、例えば、固液分離装置１５を構成する所定の容器１５Ｂの容器口１５Ｃを塞ぐようにスクリーン１３を配置し、このように配置したスクリーン１３上に炭酸カルシウム及びフッ化カルシウムが残留し、配列及び積層されるようにしている。この場合、容器１５Ｂの壁面からの外力及び上方に位置するフッ化カルシウム及び淡々カルシウムの重量に起因した下方に向けての外力（重力）によって、ケーク層ＣＫは形成及び保持されることになる。
なお、ケーク層ＣＫの厚さは処理する液量で変わってくるが、概ね０．１〜１０ｍｍ程度である。
【００２３】
上述のようにして被処理水ＩＮＦ１中のフッ素化合物を除去した後は、ケーク層ＣＫを洗浄装置１４により洗浄する。
【００２４】
図４は、実施形態の洗浄動作説明図である。
ここで、図４（ａ）は、伸縮部材３３が最も縮んだ状態（最も洗浄水ＣＷの設定水圧が低い場合）であり、図４（ｂ）は、伸縮部材３３が弾性部材３４の弾性力に抗して最も伸びた状態（最も洗浄水ＣＷの設定水圧が高い場合）である。なお、理解の容易のため、図４（ｂ）は、上下反転して示している。
【００２５】
ポンプ２１及び配管ＰＰを介して洗浄水ＣＷを洗浄水配管３２に導入するに際しては、導入される洗浄水ＣＷの設定水圧を、伸縮部材３３が最も縮んだ状態に相当する最低設定水圧と、伸縮部材３３が弾性部材３４の弾性力に抗して最も伸びた状態に相当する最高設定水圧と、の間で周期的に変化させる。
これにより、図４（ｂ）に示すように、伸縮部材３３が弾性部材３４の弾性力に抗して最も伸びた状態において、各ノズル３１の散布する洗浄水ＣＷの散布位置は、図４（ａ）に示すように伸縮部材３３が最も縮んだ状態における当該ノズルを含む隣接する二つのノズルの洗浄水ＣＷの双方の散布領域に、当該ノズルの洗浄水ＣＷの散布領域の一部がオーバラップする。
すなわち、二つのノズルの洗浄水ＣＷの散布領域の間に洗浄水ＣＷの未散布領域が生じないように、オーバラップ領域ＯＡが設けられている。
【００２６】
したがって、洗浄期間中に、ポンプ２１の供給する洗浄水ＣＷの供給圧力を最低設定水圧と、最高設定水圧との間で周期的に変化させることにより、洗浄水配管３２は、周期的に図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に移行し、続いて、図４（ｂ）の状態から図４（ａ）の状態に移行する動作を繰り返すこととなる。
この結果、スクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）の全域にわたって洗浄水ＣＷを散布することが可能となり、スクリーン１３上のケーク層ＣＫを洗浄除去して、スラリー回収槽１６に回収することができる。
【００２７】
次いで、洗浄後の濃縮スラリーＳＬをスラリー回収槽１６に回収する。なお、この濃縮スラリーＳＬをスクリーンに通し、スクリーンを通過しなかった液を析出槽に返送しても良い。この工程を入れることにより、炭酸カルシウムを効率的に消費できる。
【００２８】
続いて、スラリー回収槽１６に回収した濃縮スラリーＳＬを脱水機１７に移送して、脱水を行う。
ここで、脱水の方法は特に問わないが、脱水機１７として、フィルタープレス脱水機を用いてそのまま回収する方法や、少量の高分子助剤を添加して回収する方法や、脱水機１７として遠心分離機を用いて回収する方法などが挙げられる。また、フィルタープレス脱水機は高分子助剤を使用しないため有効である。
【００２９】
以上説明したとおり、本第１実施形態のろ過装置である固液分離装置１５によれば、簡易な構成の洗浄ノズルユニット２２を用いているにもかかわらず、スクリーン１３上のケーク層ＣＫを確実に洗浄除去して、スラリー回収槽１６に回収することができる。
ひいては、十分なろ過効率で被処理水ＩＮＦ中の他の物質であるフッ素イオンを除去することができる。
【００３０】
［２］第２実施形態
図５は、第２実施形態の洗浄装置を構成する洗浄ノズルユニットの概要構成説明図(平面図)である。図５において、図２と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
洗浄ノズルユニット４０は、図１に示した洗浄ノズルユニット２２に代えて固液分離装置１５のろ過室１５Ｘ内に配置される。
【００３１】
洗浄ノズルユニット４０は、洗浄水ＣＷが内部に導入されるとともに、洗浄水ＣＷをろ過室１５Ｘ内でケーク層ＣＫ散布するノズル３１が互いに離間して二列にそれぞれ複数配置された円筒状の洗浄水配管４１と、洗浄水配管４１の一端に洗浄水配管４１と一体に設けられ、配管ＰＰ１側より洗浄水ＣＷが内部に導入されて洗浄水配管４１に導くとともに、洗浄水配管４１内に導入された洗浄水ＣＷの圧力により伸縮し、洗浄水配管３２のスクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）に対する相対的な位置を変更可能とする蛇腹状に形成された第１伸縮部材４３Ａと、を備えている。
【００３２】
更に洗浄ノズルユニット４０は、洗浄水配管４１の他端に洗浄水配管４１と一体に設けられ、配管ＰＰ２側より洗浄水ＣＷが内部に導入されて洗浄水配管３２に導くとともに、洗浄水配管４１内に導入された洗浄水ＣＷの圧力により伸縮し、洗浄水配管３２のスクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）に対する相対的な位置を変更可能とする蛇腹状に形成された第２伸縮部材４３Ｂと、配管ＰＰ１側より洗浄水ＣＷを洗浄水配管４１内に導くための第１バルブ４４Ａと、配管ＰＰ２側より洗浄水ＣＷを洗浄水配管４１内に導くための第２バルブ４４Ｂと、第１バルブ４４Ａの開閉を制御する第１開閉制御信号ＣＶ１及び第２バルブ４４Ｂの開閉を制御する第２開閉制御信号ＣＶ２を生成し出力するコントローラ４５と、を備えている。
この場合においても第１実施形態と同様に、洗浄ノズルユニット４０は、支持部材３５により摺動可能に支持されている。
【００３３】
洗浄水配管４１の内部には、複数の受圧突起４２が設けられており、配管ＰＰ１側より洗浄水ＣＷが洗浄水配管４１内に導びかれた場合には、導入された洗浄水ＣＷの圧力を受けて、圧力に応じて第１伸縮部材４３Ａを引き伸ばし、第２伸縮部材４３Ｂを縮めて、洗浄水配管４１を図５中、右側に移動させる。また、配管ＰＰ２側より洗浄水ＣＷが洗浄水配管４１内に導びかれた場合には、導入された洗浄水ＣＷの圧力を受けて、圧力に応じて第１伸縮部材４３Ａを縮め、第２伸縮部材４３Ｂを引き伸ばして洗浄水配管４１を図５中、左側に移動させる。
【００３４】
次に第２実施形態における洗浄動作を説明する。
ポンプ２１及び配管ＰＰ１あるいは配管ＰＰ２を介して洗浄水ＣＷを洗浄水配管４１に導入するに際しては、コントローラ４５は、開閉を制御する第１開閉制御信号ＣＶ１を第１バルブ４４Ａに出力し、開閉を制御する第２開閉制御信号ＣＶ２を第２バルブ４４Ｂに出力する。
【００３５】
このとき、コントローラ４５は、第１バルブ４４Ａ及び第２バルブ４４Ｂを電磁弁とした場合には、第１バルブ４４Ａ及び第２バルブ４４Ｂのうち、いずれか一方が開状態となり、いずれか他方が閉状態となるように、交互に第１バルブ４４Ａ及び第２バルブ４４Ｂの開閉制御を行う。
あるいは、コントローラ４５は、第１バルブ４４Ａ及び第２バルブ４４Ｂを電動弁とした場合には、洗浄水配管４１内の圧力が一定となるように、交互に第１バルブ４４Ａ及び第２バルブ４４Ｂを開閉動作させる。
【００３６】
これらの結果、第１伸縮部材４３Ａ及び第２伸縮部材４３Ｂは、交互に伸縮し、第１伸縮部材４３Ａが最も縮んだ状態、かつ、第２伸縮部材４３Ｂが最も伸びた状態から、第１伸縮部材４３Ａが最も伸びた状態、かつ、第２伸縮部材４３Ｂが最も縮んだ状態を交互に繰り返すこととなる。
この結果、洗浄水配管４１、ひいては、ノズル全体が、図５中、左右に交互に移動し、第１実施形態と同様に、スクリーン１３（あるいはケーク層ＣＫ）の全域にわたって洗浄水ＣＷを散布することが可能となり、スクリーン１３上のケーク層ＣＫを洗浄除去して、スラリー回収槽１６に回収することができる。
【００３７】
［３］実施形態の変形例
以上の説明は、ろ過装置をフッ素除去システムに適用した場合のものであったが、これに限らず、様々なろ過システムに適用することが可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１０    フッ素除去システム
１１    析出槽
１３    スクリーン
１４    洗浄装置
１５    固液分離装置（ろ過装置）
１５Ａ  スラリー排出口
１５Ｂ  容器
１５Ｃ  容器口
１５Ｕ  天面
１５Ｘ  ろ過室
１６    スラリー回収槽
１７    脱水機
２１    ポンプ
２２、４０    洗浄ノズルユニット
２３    コントローラ
３１    ノズル
３２、４１    洗浄水配管
３３    伸縮部材
３４    弾性部材
３５    支持部材
４２    受圧突起（突起）
４３Ａ  第１伸縮部材（伸縮部材）
４３Ｂ  第２伸縮部材（伸縮部材）
４４Ａ  第１バルブ
４４Ｂ  第２バルブ
４５    コントローラ
ＣＫ    ケーク層
ＣＶ１  第１開閉制御信号
ＣＶ２  第２開閉制御信号
ＣＷ    洗浄水
ＯＡ    オーバラップ領域
ＰＰ、ＰＰ１、ＰＰ２    配管
【図１】
2013184092.tif 000003
【図２】
2013184092.tif 000004
【図３】
2013184092.tif 000005
【図４】
2013184092.tif 000006
【図５】
2013184092.tif 000007