(57)【要約】【課題】本発明は、浮遊物質（ＳＳ）を高い濾過効率で浄化することができ、かつ安定的な濾過処理を長時間に亘り行うことができる濾過処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、第１の濾過室と、第１の濾過室と連通している第２の濾過室を少なくとも有する濾過装置であって、第１の濾過室及び第２の濾過室にはそれぞれ、浮上濾材が充填されており、浮上濾材は樹脂製の多孔質体であり、第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第２の濾過室では上向流で濾過処理を行うことを特徴とする濾過装置に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の濾過室と、前記第１の濾過室と連通している第２の濾過室を少なくとも有する濾過装置であって、
前記第１の濾過室及び前記第２の濾過室にはそれぞれ、浮上濾材が充填されており、
前記浮上濾材は樹脂製の多孔質体であり、
前記第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、前記第２の濾過室では上向流で濾過処理を行うことを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記浮上濾材は、気泡構造を有するポリビニルアルコール製の多孔質体である請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記浮上濾材の比表面積は２０００ｍ2／ｍ3以上である請求項１又は２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記第１の濾過室と前記第２の濾過室は、下部で連通しており、
前記第１の濾過室と前記第２の濾過室の上部は、予備連通部を介して連通し得る請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記第１の濾過室及び前記第２の濾過室から選択される少なくともいずれかの下部には、沈殿物排出手段が備えられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の濾過装置。
【請求項６】
前記第１の濾過室及び前記第２の濾過室にはそれぞれ２枚以上の多孔板が備えられており、前記浮上濾材は、前記多孔板の間に充填されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾過装置。
【請求項７】
生物汚濁水の浄化処理に用いられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の濾過装置。
【請求項８】
排水を第１の濾過室で濾過処理する第１の濾過処理工程と、第２の濾過室で濾過処理する第２の濾過処理工程とを有し、
前記第１の濾過処理工程と、前記第２の濾過処理工程は連続した工程であり、
前記第１の濾過処理工程は、樹脂製の多孔質体に排水を下向流で通過させる工程であり、
前記第２の濾過処理工程は、樹脂製の多孔質体に、前記第１の濾過処理工程で処理された処理排水を上向流で通過させる工程であることを特徴とする濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過装置及び濾過方法に関する。具体的には、本発明は、生物汚泥水等を含む排水を浄化処理する濾過装置及び濾過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水を浄化する際には、排水を濾床に通過させることで浮遊物質（ＳＳ）等を濾過することが行われている。また、濾床に固定化された微生物による生物濾過を行うことで、排水の浄化処理が行われている。このような浄化処理に用いられる濾床としては、通常、固定床式のものが用いられていた。
【０００３】
しかし、近年は、濾床の洗浄性や濾過効率を高めるために、非固定式濾床が用いられる場合がある。このような非固定式濾床を用いることにより、濾材と排水の接触面積を高めたり、散気をすることで濾過効率を高めることができる。また、非固定式濾床を用いることにより、濾床を洗浄する際には、逆水流等で洗浄を行うことができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、浮上性粒状担体に好気性微生物を固定し、好気性微生物により生物濾過を行う方法が開示されている。ここでは、散気をすることにより、有機性微生物に空気を送りかつ浮上担体を撹乱することで、濾過効率を高めることが提案されている。特許文献２には、上下向流移床式濾過装置が開示されている。ここでは、比重が１より小さい浮上濾材を充填した移床式濾過装置が開示されており、排水は上向流で濾過された後に、下向流で濾過される。また、特許文献３には、降雨流出水の処理装置が開示されている。ここでは、降雨流出水が上向流で濾過された後に、下向流で濾過されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０８８９３号公報
【特許文献２】特開２００２−５８９１７号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４５４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたような濾過装置は、生物濾過を主眼としたものであり、散気によって浮上担体の撹乱を行っている。このため、浮遊物質（ＳＳ）の濾過効率は十分ではないという問題があった。また、特許文献２及び３では、上向流で濾過処理後に下向流で濾過処理を行っており、このような濾過装置では濾材の閉塞が起こりやすく、装置内圧力の上昇や排水の内部氾濫等が生じる恐れがあった。このため、このような濾過装置では、浮遊物質（ＳＳ）の濾過効率が十分ではなく、また安定的な濾過処理を長時間行うことが困難であった。
【０００７】
そこで本発明者は、このような従来技術の課題を解決するために、浮遊物質（ＳＳ）を高い濾過効率で浄化することができ、かつ安定的な濾過処理を長時間に亘り行うことができる濾過装置を提供することを目的として検討を進めた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者は、浮上濾材として樹脂製の多孔質体を用い、かつ、下向流の濾過処理後に上向流の濾過処理を行うことにより、浮遊物質（ＳＳ）の濾過効率を高め、かつ濾過装置を安定的に稼働させ得ることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
【０００９】
［１］第１の濾過室と、第１の濾過室と連通している第２の濾過室を少なくとも有する濾過装置であって、第１の濾過室及び第２の濾過室にはそれぞれ、浮上濾材が充填されており、浮上濾材は樹脂製の多孔質体であり、第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第２の濾過室では上向流で濾過処理を行うことを特徴とする濾過装置。
［２］浮上濾材は、気泡構造を有するポリビニルアルコール製の多孔質体である［１］に記載の濾過装置。
［３］浮上濾材の比表面積は２０００ｍ2／ｍ3以上である［１］又は［２］に記載の濾過装置。
［４］第１の濾過室と第２の濾過室は、下部で連通しており、第１の濾過室と第２の濾過室の上部は、予備連通部を介して連通し得る［１］〜［３］のいずれかに記載の濾過装置。
［５］第１の濾過室及び第２の濾過室から選択される少なくともいずれかの下部には、沈殿物排出手段が備えられている［１］〜［４］のいずれかに記載の濾過装置。
［６］第１の濾過室及び第２の濾過室にはそれぞれ２枚以上の多孔板が備えられており、浮上濾材は、多孔板の間に充填されている［１］〜［５］のいずれかに記載の濾過装置。
［７］生物汚濁水の浄化処理に用いられる［１］〜［６］のいずれかに記載の濾過装置。
［８］排水を第１の濾過室で濾過処理する第１の濾過処理工程と、第２の濾過室で濾過処理する第２の濾過処理工程とを有し、第１の濾過処理工程と、第２の濾過処理工程は連続した工程であり、第１の濾過処理工程は、樹脂製の多孔質体に排水を下向流で通過させる工程であり、第２の濾過処理工程は、樹脂製の多孔質体に、第１の濾過処理工程で処理された処理排水を上向流で通過させる工程であることを特徴とする濾過方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、浮遊物質（ＳＳ）の濾過効率を高めることができる。さらに、本発明によれば、装置内圧力の上昇や排水の内部氾濫を抑制することができるため、長時間に亘って、安定的に濾過装置を稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の濾過装置の構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１３】
（濾過装置）
本発明は、第１の濾過室と、第１の濾過室と連通している第２の濾過室を少なくとも有する濾過装置に関する。第１の濾過室及び第２の濾過室にはそれぞれ、浮上濾材が充填されており、浮上濾材は樹脂製の多孔質体である。また、第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第２の濾過室では上向流で濾過処理が行われる。
【００１４】
本発明の濾過装置においては、浮上濾材として樹脂製の多孔質体を用いているため、浮遊物質（ＳＳ）の濾過効率を高めることができる。さらに、本発明では、第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第２の濾過室では上向流で濾過処理を行うため、濾材の閉塞が起こることを抑制することができる。このため、濾過装置内圧力の上昇が生じることがなく、濾過装置の内部において排水等の氾濫が生じることを防ぐことができる。また、第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第２の濾過室では上向流で濾過処理を行うことにより、浮遊物質（ＳＳ）を沈殿分離することも可能となり、排水の浄化効率をさらに高めることができる。
【００１５】
従来、濾過装置としては、上向流のみを行う装置や、下向流のみを行う装置が主流であった。上向流のみを行う濾過装置では、濾材が閉塞した際に、濾過容器の圧力が上昇するため、濾過容器として圧力容器が必要となる。このため、高価な濾過設備等を導入する必要があるなど、設備面で問題があった。また、下向流のみを行う濾過装置では、上述したような圧力容器の設置は不要であるが、濾材が閉塞した際に、排水の氾濫が起こり易く、また、浮遊物質（ＳＳ）の除去率が十分ではなかった。
本発明では、下向流の濾過処理後に、上向流の濾過処理を行うことで、上記のような問題を解決することに成功した。
【００１６】
また、本発明では、浮上濾材として樹脂製の多孔質体を用いているため、洗浄する際には、装置内で逆流洗浄をする必要がなく、手洗い又は洗濯機等によって負荷をかけて洗浄することができる。このため、専用の洗浄設備を設けることがなく、濾過装置自体をさらに簡素化することができる。さらに、本発明では、浮上濾材を用いているため、洗浄時に浮上濾材を簡便に取り出すことができ、水抜き等の必要がなくメンテナンスも容易である。
【００１７】
図１は、本発明の濾過装置の構成を説明する断面図である。図１に示されているように、本発明の濾過装置１００は、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０を有する。第１の濾過室１０と第２の濾過室２０は、各々異なる容器であってもよく、１つの槽を横方向に区画したことで作られた区画室であってもよい。なお、本発明では、装置を簡素化する観点から、１つの槽を横方向に区画することで第１の濾過室１０と第２の濾過室２０を設け、第１の濾過室１０の排出口が第２の濾過室２０の導入口とすることが好ましい。本明細書においては、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０を繋ぐ流路を流通口ということがある。
【００１８】
図１においては、濾過室は第１の濾過室１０と第２の濾過室２０のみが示されているが、本発明の濾過装置１００は、さらに連続した濾過室を有していてもよい。例えば、第２の濾過室２０の後に、さらに第３の濾過室及び／又は第４の濾過室を有していてもよい。このような場合、第３の濾過室と第４の濾過室の流通方向は特に限定はされないが、第３の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第４の濾過室では上向流で濾過処理を行うことが好ましい。なお、第１の濾過室１０の前段階には、沈降処理室が設けられていてもよいが、浮上濾材を用いた最初の濾過処理は第１の濾過室１０であることが好ましい。このような構成とすることにより、濾材の閉塞を抑制し、濾過効率を高めることができる。
【００１９】
第１の濾過室１０及び第２の濾過室２０にはそれぞれ、浮上濾材３１、３２が充填されている。図１では、第１の濾過室１０には浮上濾材３１が充填されており、第２の濾過室２０には浮上濾材３２が充填されている。浮上濾材３１と浮上濾材３２は同一の樹脂製の多孔質体であることが好ましいが、異なる樹脂製の多孔質体であってもよい。また、同一の樹脂製の多孔質体であるが、空隙率や気泡構造の気泡径が異なる多孔質体を用いてもよい。浮上濾材３１と浮上濾材３２の構成は、処理する排水の性状に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
図１では、排水の流れを実線の矢印で示している。図１に示されているように、排水は、第１の濾過室１０の上部から連続的に送液される。排水を送液する際には、水頭圧またはポンプを使用する。第１の濾過室１０の上部から濾過装置１００に流入する排水は、その後、浮上濾材３１を通過する。この場合、排水は水頭圧によって下降し、浮上濾材３１で浮遊物質（ＳＳ）が捕捉されることとなる。このような濾過処理を下向流の濾過処理という。なお、比重が大きな固形物や、夾雑物などは、浮上濾材３１に捕捉されずに浮上濾材３１を通過し、第１の濾過室１０の下部に沈降してもよい。
【００２１】
浮上濾材３１を通過した排水は、次いで、第２の濾過室２０に流入する。第２の濾過室２０では、排水は、上向流となるように流れ、浮上濾材３２を通過することとなる。このような濾過処理を上向流の濾過処理という。第２の濾過室２０においては、排水は、第１の濾過室１０における下向流による流力又はポンプの力により上向に流れる。浮上濾材３２を通過した排水は処理水（浄化排水）となり、第２の濾過室２０の上部から排出される。第２の濾過室２０から排出された処理水は、海洋や河川等の外部領域に放出されてもよく、さらに排水処理が施されてもよい。また、第２の濾過室２０から排出された処理水は、再利用されてもよい。この場合、本発明の濾過装置は、例えば、閉鎖循環型システムに組み込まれていてもよい。このような閉鎖循環型システムにおいては、本発明の濾過装置は、連続的に循環溶液中の不溶性有機物の除去を行うことができる。
【００２２】
上述したように、比重が大きな固形物や夾雑物などは、浮上濾材３１に捕捉されずに浮上濾材３１を通過し、第１の濾過室１０及び／又は第２の濾過室２０の下部に沈降する。沈降した固形物や夾雑物は、沈殿物排出口５０から排出されることが好ましい。沈殿物排出口５０は、第１の濾過室１０及び第２の濾過室２０から選択される少なくともいずれかの下部に設けられていることが好ましい。沈殿物排出口５０は、第１の濾過室１０及び第２の濾過室２０の下部に複数個設けられていてもよく、第１の濾過室１０及び第２の濾過室２０の間の下部に設けられていてもよいが、図１に示すように第１の濾過室１０の下部に設けられていることが好ましい。沈殿物排出口５０は、開閉口を備えていることが好ましく、開閉口を開くことで沈降した固形物や夾雑物を排出することができる。
【００２３】
濾過装置１００の下部には、沈殿物排出口５０に向かって下降する傾斜板５５が設けられていることが好ましい。このような傾斜板５５を設けることにより、比重が大きな固形物や夾雑物を沈殿物排出口５０の近郊に集積させることができ、固形物や夾雑物の排出が容易になる。
例えば、沈殿物排出口５０が第１の濾過室１０の下部に１つだけ設けられている場合は、傾斜板５５は、第１の濾過室１０の下部に設けられていればよいが、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０の跨るように、設けられていてもよい。また、沈殿物排出口５０が第２の濾過室２０の下部に１つだけ設けられている場合は、傾斜板５５は、第２の濾過室２０の下部に設けられていればよいが、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０の跨るように、設けられていてもよい。さらに、沈殿物排出口５０が第１の濾過室１０の下部と第２の濾過室２０の下部の両方に設けられている場合は、傾斜板５５の中央部を凸部（最上部）とする形態で設けてもよい。
上述したように本発明の濾過装置１００は、第１の濾過室１０及び／又は第２の濾過室２０の下部に沈殿物排出手段を備えていることが好ましく、上記の沈殿物排出口５０や傾斜板５５をまとめて沈殿物排出手段ということができる。
【００２４】
なお、濾過装置１００が傾斜板５５を有さない場合は、例えば、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０を繋ぐ流通口を濾過装置１００の底面よりも高い位置に設けることも好ましい。このような構成とすることにより、比重が大きな固形物や夾雑物を沈殿物排出口５０の近郊に集積させることもできる。
【００２５】
第１の濾過室１０及び第２の濾過室２０を構成する濾過槽や、傾斜板５５の材質としては、特に制限はないが、金属製や樹脂製であることが好ましい。中でも、樹脂製であることが好ましく、例えば、塩化ビニルや繊維強化プラスチックなどを好ましく採用することができる。
【００２６】
図１に示されているように、本発明の濾過装置１００では、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０は、下部で連通していることが好ましい。ここで、下部とは、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０の底辺を含む周辺領域をいう。なお、濾過装置１００に傾斜板５５が設けられている場合は、下部は傾斜板５５を含む周辺領域をいう。
また、第１の濾過室１０と第２の濾過室２０の上部には、予備連通部４０を介して連通し得る構造が備えられていることが好ましい。ここで、上部とは、浮上濾材３１及び浮上濾材３２の最上端よりも上方の領域をいう。
【００２７】
第１の濾過室１０と第２の濾過室２０の上部に設けられている予備連通部４０は、浮上濾材３１及び浮上濾材３２が閉塞した際に連通することが好ましい。すなわち、予備連通部４０は、通常の濾過処理を行う際には、連通しておらず、閉じられていることが好ましい。このため、予備連通部４０はバイパス路として機能する。このように本発明の濾過装置１００には、予備連通部４０が設けられているため、浮上濾材３１、３２が閉塞した場合であっても、濾過装置１００内の内部圧力が上昇したり、排水が内部氾濫をしたりすることがない。なお、予備連通部４０を開通させた場合であっても、濾過装置１００が第３の濾過室や第４の濾過室を有することで、排水の浄化処理を行うことができる。
【００２８】
予備連通部４０は、処理水の排出口よりも高い位置に設けられることが好ましい、予備連通部４０は、管状のバイパス管であってもよく、図１に示されたような連通口であってもよい。予備連通部４０が連通口で構成されている場合は、第１の濾過室１０の予備連通部４０の排出口が、第２の濾過室２０の予備連通部４０の導入口となる。
【００２９】
第１の濾過室１０及び第２の濾過室２０にはそれぞれ２枚以上の多孔板６０が備えられていることが好ましい。浮上濾材３１及び浮上濾材３２はそれぞれ、上記多孔板６０の間に充填されていることが好ましい。多孔板６０は、第１の濾過室１０に２枚、第２の濾過室２０に２枚設けられていることが好ましい。第１の濾過室１０に設けられた多孔板と第２の濾過室２０に設けられた多孔板は各々独立して異なる位置に設けられていてもよい。すなわち、第１の濾過室１０の上方に設けられた多孔板６０と第２の濾過室２０の上方に設けられた多孔板６０は異なる高さに設けられていてもよく、第１の濾過室１０の下方に設けられた多孔板６０と第２の濾過室２０の下方に設けられた多孔板６０は異なる高さに設けられていてもよい。なお、第１の濾過室１０の上方に設けられた多孔板６０と第２の濾過室２０の上方に設けられた多孔板６０は１つの繋がった部材であってもよく、第１の濾過室１０の下方に設けられた多孔板６０と第２の濾過室２０の下方に設けられた多孔板６０が１つの繋がった部材であってもよい。
【００３０】
浮上濾材３１及び浮上濾材３２はそれぞれ、多孔板６０の間に充填されている。浮上濾材３１、３２は、多孔板６０の間に挟まれるように隙間なく充填されていてもよく、多孔板６０の少なくとも一方との間に距離が生じるように充填されていてもよい。このように多孔板６０を設けることで、浮上濾材３１、３２の意図しない流出や流入を防ぐことができる。
【００３１】
多孔板６０は、排水は流通するが、浮上濾材が通過しない構造であればよく、例えばパンチングスクリーン、ワイヤーメッシュ、ハニカム材を挙げることができる。各構造の口径は、使用する浮上濾材の大きさを考慮して適宜選択することができる。多孔板６０は、金属製や樹脂製であることが好ましく、例えば、塩化ビニルやステンレスなどの材質であることが好ましい。
【００３２】
本発明の濾過装置を用いた場合、ＳＶ値は、５０時間-1以上とすることができ、好ましくは７５時間-1以上とすることができ、より好ましくは１００時間-1以上とすることができる。ここで、ＳＶ値とは、１時間当たりに排水が樹脂容積の何倍量を通液できるかを表す単位である。本発明の濾過装置では、ＳＶ値を１００時間-1以上とした場合であっても、非常に高い濾過効率を維持することができる。
【００３３】
本発明の濾過装置では、主に浮遊物質（ＳＳ）を浮上濾材で捕捉し濾過処理を行うことが好ましい。従来の上向流又は下向流のみの濾過装置を用いた場合、排水の処理量が多くなればなるほど浮遊物質（ＳＳ）の捕捉率（除去率）が低下していた。しかし、本発明では、浮上濾材として樹脂製の多孔質体を用い、かつ、第１の濾過室では下向流で濾過処理を行い、第２の濾過室では上向流で循環濾過処理を行うことで、排水の処理量が多くなった場合であっても、浮遊物質（ＳＳ）の捕捉率（除去率）を高く維持することができる。具体的には、ＳＶ値が１００時間-1以上となった場合であっても浮遊物質（ＳＳ）の捕捉率（除去率）を９９％以上に維持することができる。
【００３４】
本発明の濾過装置は、様々な排水の浄化処理に用いることができる。本発明の濾過装置は、例えば、植物工場の養液や陸上養殖の飼育水といった生物汚濁水、水産加工工場の排水、河川雑排水の浄化処理に用いることができる。中でも、排水は、生物汚濁水といった比重の軽い微細ＳＳを含有する排水であることが好ましい。すなわち、本発明の濾過装置は、生物汚濁水の浄化処理の用途に用いられるものであることが好ましい。
【００３５】
（浮上濾材）
本発明で用いられる浮上濾材は、樹脂製の多孔質体である。ここで、濾材が浮上するためには、浮上濾材の見かけ比重は１．０未満であることが必要である。なお、本明細書において、見かけ比重とは、含水状態における浮上濾材の質量を浮上濾材の体積で除して求めた比重であり、浮上濾材の実質的な比重を示すものである。具体的には、樹脂製の多孔質体を５０ｃｍ3のメスシリンダーに見かけ容積で３０ｃｍ3量り取り、その質量から算出することができる（単位：ｇ／ｃｍ3）。
【００３６】
本発明で用いる浮上濾材の見かけ比重は、０．１以上１．０未満であることが好ましく、０．５以上１．０未満であることがより好ましく、０．８以上１．０未満であることがさらに好ましい。浮上濾材の見かけ比重を上記範囲とすることにより、後述する空隙率や比表面積を所望の範囲とすることができる。これにより、浮上濾材の浮上性と濾過効率が高められている。
【００３７】
浮上濾材は、樹脂製の多孔質体であり、多孔質構造を形成する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、エラストマー等を挙げることができる。
【００３８】
熱可塑性樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、スチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリアミド樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、及びそれらの共重合体などが使用できる。
【００３９】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、及びそれらの共重合体などが使用できる。
【００４０】
ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲ 、ＭＢＲ 、ＣＲ 、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ＥＰＭ 、ＥＰＤＭ 、及びそれらの共重合体などが使用できる。
【００４１】
エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、及びそれらの共重合体などが使用できる。
上述した樹脂、ゴム、エラストマーは、単独で使用することもでき、また、２種類以上を混合して使用することもできる。
【００４２】
中でも、樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることが好ましく、特に、ポリビニルアルコールを用いることが好ましい。すなわち、本発明で用いる浮上濾材は、気泡構造を有するポリビニルアルコール製の多孔質体であることが特に好ましい。
【００４３】
浮上濾材は、気泡構造を有することが好ましく、浮上濾材は、発泡体であることがより好ましい。本明細書においては、気泡構造とは、連続気泡構造を意味し、気泡自体が繋がり、浮上濾材を貫通する貫通孔が形成されている構造をいう。このため、排水は浮上濾材を通過することができる。連続気泡構造を有する浮上濾材は、吸水性に優れたスポンジ状の構造体である。
【００４４】
浮上濾材は、シート状であってもよいがキューブ状や球状の担体を複数用いることが好ましい。なお、担体の形状は特に限定されず棒状の担体なども用いることができるが、キューブ状や球状の担体を用いることが濾過効率の観点から好ましい。また、このような複数の担体は浮力によって圧密されて浮上濾材を構成することが好ましい。キューブ状の担体を用いる場合、１辺の長さは５〜６０ｍｍであることが好ましく、１０〜３０ｍｍであることがより好ましい。また、担体が球状である場合は、担体の直径は５〜６０ｍｍであることが好ましく、１０〜３０ｍｍであることがより好ましい。
【００４５】
連続気泡構造を有する浮上濾材は、発泡体であることが好ましく、発泡体は、例えば、エマルジョンを発泡させ、固化することで成形することができる。ここで、エマルジョンとは、上述した樹脂等を分散媒に分散した分散体であり、ラテックスとも呼ばれるものである。上述した樹脂等を分散させる分散媒としては、水や有機溶剤を使用することができる。また、樹脂を分散媒に分散する方法としては、各種の公知の方法が使用でき、例えば、樹脂の原料であるモノマーを分散媒に分散、乳化し、重合する方法を使用することができる。また、樹脂溶液を作製し、分散媒に分散、乳化する方法を使用することができる。また、自然界の植物、動物から得られるエマルジョンを使用することもでき、例えば、天然ゴムラテックスが挙げられる。
【００４６】
上記のようにして得られる発泡体としては、市販のものを用いることもできる。例えば、雪ヶ谷科学工業株式会社製のＹ−ＣＵＢＥを用いることができる。
【００４７】
本発明で用いる浮上濾材の空隙率は９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。ここで、空隙率は、（単位体積あたりの原料重量−単位体積あたりの担体乾燥重量）／（単位体積あたりの原料重量）×１００で求めることができる。
【００４８】
本発明で用いる浮上濾材の比表面積は、１０００ｍ2／ｍ3以上であることが好ましく、２０００ｍ2／ｍ3以上であることがより好ましい。さらに、比表面積は１０００〜６０００ｍ2／ｍ3であることが好ましく、２０００〜５０００ｍ2／ｍ3であることがより好ましい。
また、浮上濾材の気泡構造の平均気泡径は、１００〜２０００μｍであることが好ましく、５００〜１０００μｍであることがより好ましい。
【００４９】
浮上濾材の引張強度（ＭＰａ）は、０．０５〜１０ＭＰａであることが好ましく、０．１０〜８ＭＰａであることがより好ましい。また、浮上濾材の引張伸度（％）は、１２０〜８００％であることが好ましく、１５０〜５００％であることがより好ましい。このように、本発明で用いる浮上濾材は、優れた強度を有しており、耐久性に優れている。このため、浮上濾材は繰り返し使用可能であり、浮上濾材を洗浄する際には、装置内で逆流洗浄をする必要がなく、手洗い又は洗濯機等によって負荷をかけて洗浄することができる。
【００５０】
（濾過方法）
本発明は、排水を第１の濾過室で濾過処理する第１の濾過処理工程と、第２の濾過室で濾過処理する第２の濾過処理工程とを有する濾過方法に関するものでもある。ここで、第１の濾過処理工程と、第２の濾過処理工程は連続した工程である。第１の濾過処理工程は、樹脂製の多孔質体に排水を下向流で通過させる工程であり、第２の濾過処理工程は、樹脂製の多孔質体に、第１の濾過処理工程で処理された処理排水を上向流で通過させる工程である。なお、本明細書においては、第１の濾過処理工程で処理された排水を処理排水といい、第２の濾過処理工程で処理された処理排水を処理水という。
【００５１】
本発明の濾過方法においては、第１の濾過処理工程において下向流で濾過処理を行っており、第２の濾過処理工程において上向流で濾過処理を行っている。このため、樹脂製の多孔質体（浮上濾材）の閉塞を抑制することができ、濾過装置内圧力の上昇を抑制し、濾過装置の内部において排水等の氾濫が生じることを防ぐことができる。
【００５２】
本発明の濾過方法で用いる樹脂製の多孔質体としては、上述した浮上濾材を用いることができ、好ましい態様も同様である。
【００５３】
本発明の濾過方法は、様々な用途に用いることができるが、特に排水の浄化処理に用いることが好ましい。例えば、植物工場の養液や陸上養殖の飼育水といった生物汚濁水、水産加工工場の排水、下水、一般汚水、一般工場排水、河川雑排水の浄化処理に用いることができる。中でも、排水は、生物汚濁水といった比重の軽い微細ＳＳを含有する排水であることが好ましい。すなわち、本発明の濾過方法は、生物汚濁水の浄化処理に用いられることが好ましい。
【実施例】
【００５４】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００５５】
（実施例１）
第１の濾過室及び第２の濾過室の容量をそれぞれ１．２Ｌとし、各々の濾過室にキューブ状の雪ヶ谷科学社製の発泡ＰＶＡ  １０ｍｍ角を充填した。発泡ＰＶＡは、アクリル製で孔径５ｍｍの多孔板の間に充填した。発泡ＰＶＡの充填量は各々０．４Ｌとなるようにした。排水量は１２Ｌとし、処理速度は、１．４Ｌ／分となるように調節した。濾過条件は、下向流濾過処理をした後に、上向流濾過処理をし、下向流濾過処理と上向流濾過処理を連続して行った。
実施例１では、排水のＳＳ濃度は１０１．３ｍｇ／Ｌであったが、処理水のＳＳ濃度は０．２ｍｇ／Ｌまで低減されていた。ＳＳの除去率は９９．８％であった。なお、ＳＶ（空間速度）は１０５（時-1）であった。
【００５６】
（比較例１）
比較例１では、第１の濾過室のみを備えて濾過装置において排水の濾過処理を行った。第１の濾過室の容量は、１．２Ｌとした。濾過室にキューブ状の雪ヶ谷科学社製の発泡ＰＶＡ  １０ｍｍ角を充填量が０．２Ｌとなるように充填した。処理速度は、９Ｌ／時間となるように調節した。なお、比較例１では、下向流濾過処理のみを行った。
比較例１では、排水のＳＳ濃度は２４２ｍｇ／Ｌであり、処理水のＳＳ濃度は１２２ｍｇ／Ｌであった。ＳＳの除去率は４９．６％であった。ＳＶ（空間速度）は４５（時-1）であった。
【００５７】
（比較例２）
発泡ＰＶＡの充填量を０．３Ｌとした以外は比較例１と同様に排水の濾過処理を行った。比較例２では、排水のＳＳ濃度は２４２ｍｇ／Ｌであり、処理水のＳＳ濃度は８８ｍｇ／Ｌであった。ＳＳの除去率は６３．６％であった。ＳＶ（空間速度）は３０（時-1）であった。
【００５８】
（比較例３）
発泡ＰＶＡの充填量を０．４Ｌとした以外は比較例１と同様に排水の濾過処理を行った。比較例３では、排水のＳＳ濃度は２４２ｍｇ／Ｌであり、処理水のＳＳ濃度は５８ｍｇ／Ｌであった。ＳＳの除去率は７６．０％であった。ＳＶ（空間速度）は２３（時-1）であった。
【００５９】
（比較例４）
発泡ＰＶＡの充填量を０．６Ｌとした以外は比較例１と同様に排水の濾過処理を行った。比較例４では、排水のＳＳ濃度は２４２ｍｇ／Ｌであり、処理水のＳＳ濃度は２７ｍｇ／Ｌであった。ＳＳの除去率は８８．８％であった。ＳＶ（空間速度）は１５（時-1）であった。
【００６０】
（比較例５）
発泡ＰＶＡの充填量を０．８Ｌとした以外は比較例１と同様に排水の濾過処理を行った。比較例５では、排水のＳＳ濃度は２４２ｍｇ／Ｌであり、処理水のＳＳ濃度は１６ｍｇ／Ｌであった。ＳＳの除去率は９３．４％であった。ＳＶ（空間速度）は１１（時-1）であった。
【００６１】
比較例１〜５では、ＳＶ値の上昇とともに直線的にＳＳ除去率の低下が確認された。すなわち、高ＳＶ値と高ＳＳ除去率は両立されておらず、安定的な濾過処理を長時間に亘り行うことは困難であった。
【符号の説明】
【００６２】
１０    第１の濾過室
２０    第２の濾過室
３１    浮上濾材
３２    浮上濾材
４０    予備連結部
５０    沈殿物排出口
５５    傾斜板
６０    多孔板
１００  濾過装置
【図１】
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