(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニールである第１フィラメントと、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニールである第２フィラメントと、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールである第３フィラメントとを混綿したウェッブをニ−ドルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、前記ウェッブの重量が２００〜８００ｇ／ｍ2 、厚みが２〜８ｍｍの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断したことを特徴とする汚水処理用濾材。
【請求項２】
請求項１において、混綿するウェッブの重量比率は、第１フィラメントが５０〜８０％、第２フィラメントが１０〜４０％、第３フィラメントが１０〜３０％としたことを特徴とする汚水処理用濾材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚水処理用濾材に関し、詳しくは、下水等の汚水の濾過に使用する汚水処理用濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水等の汚れの濾過に使用する濾材には各種のものが使用されている。例えば、合成樹脂材で構成した粒状の浮上濾材等がよく知られている。
【０００３】
この合成樹脂材で構成した粒状の発泡濾材は軽量で取扱いに便利ではある。しかし、空隙率が３０〜４０％と低いので、汚水中のＳＳ（微細粒子）によって空隙が詰まり早期に濾過運転が不可能となり、その結果、濾過性が低下し長時間の運転ができない問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、例えば特開平８−３３８１９号公報に記載の合成樹脂繊維を用いた濾材が提案されている。これは、太さが１００〜５００μｍの大径の合成樹脂フィラメントと、太さが３０〜１００μｍの小径のフィラメントと、大小の繊維径のフィラメントを混合して、これら両者を融着材で結合して内部に微小空隙を有する厚さ３〜１０ｍｍの板状体を構成し、この板状体を１０〜５０ｍｍ角状に裁断してなる合成樹脂繊維を用いた濾材としている。
【０００５】
そのため、絡み合ったフィラメントによって濾材層が形成され、粒状の濾材と比較して格段に多くの空隙を有するので、濾過性がよく長時間の運転が可能である。また、この濾過運転時に濾材が目詰まりしてきても太いフィラメントがその濾過圧力の上昇に対抗して細いフィラメントで形成される空隙を確保し、この作用も併せて長時間の運転を可能とする。また、目詰まりして洗浄するに当たって、その単位濾材の空隙が均一であり、濾材層を形成した場合でも、その空隙が均一であり、捕捉したＳＳの分離、即ち、洗浄再生を容易にすることができる。また、その単位濾材片が厚さ３〜５ｍｍ、大きさ１０〜５０ｍｍ角で粒状の浮上濾材やアンスラサイト等と比較して格段に大きいので流失のおそれもなく、洗浄再生を容易にすることができる。
【０００６】
図８は特開平８−３３８１９号公報に記載の濾材の一部拡大図があって、符号１はポリプロピレンのフィラメント、１ａはこのポリプロピレンフィラメント１より細い同じくポリプロピレンのフィラメントであり、これらフィラメント１，１ａは互いに混合して絡み合わせてあり、ポリプロピレンよりも低融点のポリエチレン２でその絡み部分を融着させている。
【０００７】
図９は図８のような構造の濾材の製作工程のブロック図であり、上述のような濾材は、綿毛状の大径のポリプロピレンフィラメント１とポリプロピレンよりも低融点のポリエチレン２で被覆した綿毛状の小径のポリプロピレンフィラメント１ａ（図１０参照）とを重ね合せて、これらを混合して絡ませ３〜１０ｍｍの厚さの板状体を構成し、これを加熱してポリエチレン２で大小の径のポリプロピレンフィラメント１，１ａを融着し、これを１０〜５０ｍｍ角に裁断して濾材とするようにしている。
【０００８】
図１１は、上記原液を裁断した単位濾材片を示すものでその大きさは、厚みが３〜１０ｍｍで１０〜５０ｍｍ角である。大小のポリプロピレンフィラメント１，１ａが絡み合った内部は約９０％の空隙率である。
【０００９】
尚、大小のポリプロピレンフィラメント１及び１ａの繊維径は図例ではそれぞれ２００μｍ及び５０μｍであり、その混合比は２：３としてある。また、大小二種のポリプロピレンフィラメント１，１ａの混合割合は、汚水の性状、性質により変えるが両フィラメントの全体量に対して大径のポリプロピレンフィラメント１を３０％〜７０％（重量比）としている。この割合は、大径のポリプロピレンフィラメント１によって濾過圧力に耐えると同時に、小径のポリプロピレンフィラメント１ａによって空隙率を充分保つための割合である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平８−３３８１９号公報に記載の濾材は、たしかに、大径のポリプロピレンフィラメント１と小径のポリプロピレンフィラメント１ａを混合して、これらを結合させた構造としたので、濾過圧力に対して大径のポリプロピレンフィラメント１でその空隙を確保し、小径のポリプロピレンフィラメント１ａで汚水中のＳＳを捕捉して、長時間の継続運転を可能にしたものである。また、その空隙が均一で単位濾材が大きく、流失のおそれがなく洗浄再生が容易であり、この種濾材の従来の難点を悉く解消することはできる。
【００１１】
しかし、前記特開平８−３３８１９号公報の濾材は、長期間使用すると、濾材の圧縮耐性が低下してきて、濾過圧力が維持できなくなり、処理能力が低下してくる問題があることが分ってきた。また、板状体を構成し、その板状体を角状に裁断し濾材として使用するので、角状に裁断時のカット屑及び使用時にフィラメントが脱落する問題もあることが判明した。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、長期使用時の圧縮耐性を向上させ、濾過圧力維持が図れ、同時にＳＳ捕捉能力の向上が図れ、更にフィラメント脱落の解消ができるようにするという課題を本発明は解決し、その技術的手段は、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニールである第１フィラメントと、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニールである第２フィラメントと、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールである第３フィラメントとを混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、ウェッブの重量が２００〜８００ｇ／ｍ2 、厚みが２〜８ｍｍの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断したことを特徴とする。
【００１３】
また、前記混綿するウェッブの重量比率は、第１フィラメントが５０〜８０％、第２フィラメントが１０〜４０％、第３フィラメントが１０〜３０％とすることが望ましい。
【００１４】
このようにすれば、第１フィラメントは太デニールであるため、圧縮耐性が長期間にわたり確保できる。また、第２、３フィラメントは適度な弾力性を付与させると同時に、濾材内部で細かい空隙を形成し、また、起毛状態にある表面はＳＳ捕捉能力を向上させる。更に、第３フィラメントは細デニールであるため、第１、２フィラメントとの交絡数が多くなり、角状裁断時のカット屑及び使用時のフィラメント脱落が無くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の濾材１０であり、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニールである第１フィラメント１１と、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニールである第２フィラメント１２と、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールである第３フィラメント１３とを混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、ウェッブの重量が２００〜８００ｇ／ｍ2 、厚みが２〜８ｍｍの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断したものである。
【００１６】
図３は、本発明の濾材１０の製造工程を示すブロック図である。
【００１７】
第１フィラメント１１は、素材が芯をポリプロピレン繊維〔以下、ＰＰと称す〕、鞘をポリエチレン繊維〔以下、ＰＥと称す〕とした熱融着性複合繊維〔以下、ＥＳと称す〕であり、繊度は１８〜６５デニール（繊維径５０〜１００μｍ）である。第２フィラメント１２は素材がＰＰであり、繊度は３〜１０デニール（繊維径２１〜４０μｍ）である。第３フィラメント１３は素材がＥＳであり、繊度は１．５〜６デニール（繊維径１５〜３０μｍ）である。
【００１８】
第１〜３フィラメント１１〜１３を混綿したウェッブを二ードルパンチング法により布形化した後、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理する。図２に混綿した状態を示す。なお、ニードルパンチング法による布形化の際、布形安定化のため、ウェッブ支持体（基布）としてスパンボンド不織布、薄い粗目布帛等を併用してもよい。
【００１９】
加熱処理の方法は例えばピンテンターを使用し、温度が１４０〜１５０℃の熱風を送風すること等で行うことができる。ただし、加熱処理の方法はこれ以外に種々可能であるのは勿論である。この加熱処理により、ＥＳの鞘部のＰＥを芯部のＰＰに融着させる。また、この加熱処理により布形化板状体を製作する。布形化板状体の厚みは２〜８ｍｍであり、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断し濾材１０とする。
【００２０】
尚、この裁断する寸法は対象とする汚水の処理条件、例えばＳＳ除去率、濾速等に適合させるように適宣設定すればよいのであるが、各種汚水でのテスト結果から３〜５０ｍｍ角が好ましいことが分った。ここで、３ｍｍ未満であると、ＳＳ除去率は上るものの、濾速が低下すると同時に濾材１０の耐久性がなくなる。また、５０ｍｍを超えると、濾速は上るものの、必要なＳＳ除去率が得られにくくなる。
【００２１】
ウェッブの重量は２００〜８００ｇ／ｍ2 である。また、第１〜３フィラメント１１〜１３を混綿するウェッブの重量比率は第１フィラメント１１が５０〜８０％、第２フィラメント１２が１０〜４０％、第３フィラメント１３が１０〜３０％である。
【００２２】
素材にＰＰ及びＥＳを使用したのは、濾材１０として比重０．９程度のものとすると、砂等と比較して軽量で取扱いやすく、しかも、上向流式濾過装置にしても下向流式濾過装置にしても攪拌や洗浄がし易く好適なためである。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び実施例の効果を比較するための比較例について説明する。尚、実施例、比較例１及び２を図４に示す仕様で製作した。
【００２４】
図５に示す濾過試験装置を用い、図６に示す運転方法により実施例、比較例１、比較例２の性能比較を行った。図７に試験結果を示す。原水は海水でＳＳ濃度２ｍｇ／ｌ(リットル)、図７中、ＳＳ捕捉量は濾過圧が１ｍH2O 上昇となるまでの時間内に捕捉できたＳＳ量を示す。瀘材圧縮率は、
瀘材圧縮率＝｛（濾過初期の瀘材層厚さ(cm)−濾過圧が１ｍH2O 上昇時の瀘材層厚さ(cm)）／濾過初期の瀘材層厚さ(cm)｝×１００
また、フィラメント脱落率は攪拌回数３００回時点で図５に示す布袋で回収したフィラメント重量を計り、次式により算出した。なお、重量は乾燥状態にて測定した。
【００２５】
フィラメント脱落率＝（布袋で回収した脱落フィラメント重量(g) ／濾材投入量(g) ）×１００
【００２６】
その結果、実施例は長期間使用しても濾材圧縮率が低く、濾過圧力の維持が図れ、ＳＳ除去率も高いため濾過効率（ＳＳ捕捉量）が良好な結果となった。また、カット屑及び使用時のフィラメント脱落も発生しなかった。
【００２７】
一方、比較例１は圧縮耐性が不足し、使用経過に伴いヘタリが発生し圧力上昇を招いた。また、角状裁断時のカット屑及び使用時のフィラメント脱落が起った。
【００２８】
比較例２は圧力上昇は殆どなく、使用経過に伴うヘタリはなく良好な圧縮耐性を示すがＳＳ除去率に劣る。ただ、角状裁断時のカット屑及び使用時のフィラメントの脱落は発生しなかった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニールである第１フィラメントと、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニールである第２フィラメントと、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールである第３フィラメントとを混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、ウェッブの重量が２００〜８００ｇ／ｍ2 、厚みが２〜８ｍｍの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を３〜５０ｍｍ角に裁断して濾材としたことにより、長時間使用しても圧縮耐性の低下がなく、濾過圧力の維持が図れ、処理能力も低下せず、また、カット屑及び使用時のフィラメント脱落の発生もない効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濾材の単位片を示す斜視図
【図２】本発明の濾材の一部の拡大図
【図３】本発明の濾材の製造工程を示すブロック図
【図４】本発明の実施例と比較例とを示す一覧表
【図５】濾過試験装置を示す概略構成図
【図６】濾過試験装置の運転方法を示すフローチャート
【図７】濾過試験装置による試験結果を示す一覧表
【図８】従来の濾材の一部の拡大図
【図９】従来の濾材の製造工程を示すブロック図
【図１０】従来の濾材を構成するフィラメントの断面図
【図１１】従来の濾材の単位片を示す斜視図
【符号の説明】
１０    濾材
１１    第１フィラメント
１２    第２フィラメント
１３    第３フィラメント
【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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【図１０】
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【図１１】
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