(57)【要約】【課題】優れた透過性を有しつつ、透過性の経時的な低下を抑制でき、洗浄による透過性の回復性に優れたフィルタ、および固液分離装置を提供する。【解決手段】本発明によるフィルタ１１は、被処理水１２中のろ過対象物２４を除去するフィルタ１１であって、板状に形成されたフィルタ本体２１と、フィルタ本体２１の表面から裏面へ貫通する複数の貫通孔２２と、フィルタ本体２１の表面に形成された複数の凹部２３とを具備してなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中のろ過対象物を除去するフィルタであって、
板状に形成されたフィルタ本体と、
前記フィルタ本体の表面から裏面へ貫通する複数の貫通孔と、
前記フィルタ本体の表面に形成された複数の凹部と、
を具備してなることを特徴とする、フィルタ。
【請求項２】
前記凹部の開口部の平均径が、前記ろ過対象物の平均粒子径未満である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記凹部の開口部の平均短径に対する平均長径の比が２を超え、前記凹部の開口部の平均短径が前記ろ過対象物の平均粒子径未満である、請求項１または２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記凹部の開口部の平均径が、０．５〜５０μｍ以下である、請求項１〜３の何れか一項に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記フィルタが、樹脂フィルムまたは金属層で形成されてなる、請求項１〜４の何れか一項に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記貫通孔の内径が、前記フィルタ本体の内部よりも前記フィルタ本体の表面が大きく形成されてなる、請求項１〜５の何れか一項に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記ろ過対象物の平均粒子径が、１〜１００μｍである、請求項１〜６の何れか一項に記載のフィルタ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載フィルタを具備してなることを特徴とする、固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フィルタ、および固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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おり、上下水道、排水処理、用水供給などにおいては、水を浄化するために種々の水処理方法が用いられている。水を浄化するためには、水中の固形物、不溶性物質、難溶解性物質、ファウリング物質などの不純物を除去することが必要である。
【０００３】
水中からこうした不純物を分離する方法として、種々の方法が知られており、例えば、膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集沈殿法などが挙げられる。中でも、膜分離法は、微細な孔を持つ膜材料などにより溶液中の不純物などを分離するものであり、不純物の粒子径に応じた孔径を持つ膜材料が用いられる。膜分離法は、必要な分離精度を確保し易いことから、水中の不純物などを除去するのに最も一般的に利用されている方法である。
【０００４】
膜分離法を用いた溶液の浄化方法として、例えば、ポリプロピレン、またはろ布などを用いてフィルタを形成し、そのフィルタのろ面を水平にした状態で排水をろ過することで排水中の粒子をろ面上に安定して積層させて、ろ液のろ過水質を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２１５６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、膜分離法を用いた膜ろ過プロセスにおいては、一般に、膜ろ過操作時間の経過につれて、原水が供給される側の膜表面に、不純物、特にファウリング物質が付着、蓄積し、ろ過抵抗が増大してろ過効率が低下する。その時、膜表面に付着した不純物を除去するために、逆流洗浄（以下、逆洗）やエアスクラブ、供給水の脱液、化学洗浄などの洗浄操作を行ってろ過抵抗を回復させ、再度、ろ過を再開する。このろ過操作と洗浄操作を繰り返し、ろ過プロセスは運用される。
【０００７】
膜分離法を用いて、大量の排水の処理効率の向上を図る上で、フィルタの洗浄性を向上させ、長期間の安定した膜性能、および洗浄による膜性能の回復性を高めることが必要である。そのため、優れた透過性を有しながらも、ろ過操作時間の経過につれて生じるろ過抵抗の増大が小さくして、洗浄操作によるろ過抵抗の回復が大きいフィルタが希求されている。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、優れた透過性を有しつつ、透過性の経時的な低下を抑制でき、洗浄による透過性の回復性に優れたフィルタ、および固液分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一の実施形態によるフィルタは、被処理水中のろ過対象物を除去するフィルタであって、板状に形成されたフィルタ本体と、前記フィルタ本体の表面から裏面へ貫通する複数の貫通孔と、前記フィルタ本体の表面に形成された複数の凹部と、を具備してなる。
【００１０】
他の一の実施形態による固液分離装置は、上記のフィルタを具備してなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フィルタの表面に溝部を形成することにより、フィルタ本体へのろ過対象物の付着を軽減すると共にフィルタ本体に付着したろ過対象物の剥離を容易にすることができるため、優れた透過性を有しつつ、透過性の経時的な低下を抑制でき、洗浄による透過性の回復性に優れたフィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態によるフィルタを適用した固液分離装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】フィルタの構成を簡略に示す断面図である。
【図３】フィルタの表面を簡略に示す図である。
【図４】フィルタの構成の他の一例を示す断面図である。
【図５】フィルタの構成の他の一例を示す断面図である。
【図６】フィルタの構成の他の一例を示す断面図である。
【図７】フィルタの構成の他の一例を示す断面図である。
【図８】フィルタの構成の他の一例を示す断面図である。
【図９】ろ過状態を示す図である。
【図１０】洗浄状態を示す図である。
【図１１】ろ過工程と洗浄工程を繰り返し行った際のろ過流速の変化の一例を示す図である。
【図１２】ろ過溶液の流速と、洗浄後のろ過溶液の流速の回復性との関係の一例を示す図である。
【図１３】ろ過の繰り返し回数と、ろ過溶液の流速低下率の関係の一例を示す図である。
【図１４】フィルタの構成の他の一例を示す断面図である。
【図１５】凹部の開口部の短径の大きさと、凹部にろ過対象物が付着した際の、ファンデルワールス力の変化との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。固液分離装置などの説明の便宜上、下記に示す例においては、フィルタを水平に配置した図と共に説明がなされるが、本発明は、必ずしもこの配置で製造または使用などがなされるわけではない。また、以下の説明において、フィルタの厚み方向の一方を上または上方といい、フィルタの厚み方向の他方を下または下方という場合がある。
【００１４】
本実施形態によるフィルタを適用した固液分離装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態によるフィルタを適用した固液分離装置の構成を簡略に示す図である。図１に示すように、固液分離装置１０は、フィルタ１１を有する。被処理水１２は、被処理水供給ラインＬ１１を通って、固液分離装置１０に供給される。フィルタ１１でろ過されたろ過溶液１３は、被処理水排出ラインＬ１２を通って、固液分離装置１０から排出されて処理水タンク１４に送られる。また、フィルタ１１でろ過されなかった濃縮溶液１５は、濃縮溶液排出ラインＬ１３を通って、固液分離装置１０から排出されて濃縮液タンク１６に送られる。なお、被処理水供給ラインＬ１１にはポンプＰ１が設けられ、被処理水排出ラインＬ１２にはポンプＰ２が設けられ、濃縮溶液排出ラインＬ１３にはポンプＰ３１が設けられ、それぞれのライン上を流れる水の流速などが調整される。
【００１５】
被処理水１２は、例えば、河川水や湖沼水、地下水などの淡水水源から供給される水、公共の上水道網から供給される上水、下水道網に排出される下水、工場設備などの産業施設で使用する工業用水、産業施設から排出される排水などである。
【００１６】
図２は、フィルタ１１の構成を簡略に示す断面図であり、図３は、フィルタの表面を簡略に示す図である。図２、図３に示すように、フィルタ１１は、フィルタ本体２１に、複数の貫通孔２２および凹部２３を有する。フィルタ１１に被処理水１２を通水すると、被処理水１２中に含まれるろ過対象物２４がフィルタ１１で分離され、フィルタ本体２１上には被処理水１２中に含まれるろ過対象物２４が残る。これにより、被処理水１２は、フィルタ本体２１の表面でろ過対象物２４が除去された後、貫通孔２２を通過して、ろ過溶液１３として排出される。
【００１７】
なお、ろ過対象物２４とは、被処理水１２中に含まれる、固形物、不溶性物質、難溶解性物質、ファウリング物質、またそれらが凝集したものなどをいう。
【００１８】
フィルタ本体２１は、板状に形成されている。フィルタ本体２１は、金属層、樹脂フィルムなどを用いて形成することができる。金属層としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、銅、金、ニッケル、チタン、またはこれらの合金などの金属箔などを用いることができる。金属箔は、樹脂フィルムなどに比べて、強度や融点が高いため、樹脂フィルムなどを用いた場合に比べ、高い圧力でのろ過や、高温の被処理水のろ過などに使用可能である。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦなどのフッ素樹脂で形成されたフィルムなどが用いられる。フッ素樹脂は、表面が不活性であり、被処理水１２中に含まれる固形物などの付着が起こり難いため、フィルタ本体２１の洗浄性を向上させる。中空糸膜として、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリプロピレンなどの樹脂を板状に成形して用いることができる。フィルタ本体２１を形成する材料は、被処理水１２を通水する際の圧力、流量などに応じて、耐食性や強度に優れる材料を適切に選定することができる。
【００１９】
フィルタ本体２１の厚さは、適宜任意の厚さに調整することができ、例えば、１０〜１００μｍであることが好ましい。フィルタ本体２１の厚さがこの範囲内であれば、フィルタ本体２１の表面にレーザー加工して凹部２３を安定して形成することができると共に、フィルタ本体２１は被処理水１２から加わる水圧に対して十分な強度を有することができる。
【００２０】
貫通孔２２は、フィルタ本体２１の表面から裏面へ貫通しており、貫通孔２２の、フィルタ本体２１の表面にある開口部の平均径Ｗ３は、被処理水１２中のろ過対象物２４の大きさ、フィルタ１１のろ過精度などを考慮して設定される。貫通孔２２の開口部の平均径Ｗ３としては、上下水道、排水処理、用水供給において、水中の固形物、不溶性物質、難溶解性物質、ファウリング物質などの不純物の除去に用いる場合、一般的には、例えば、０．５〜７０μｍ以下であることが好ましく、１〜１０μｍであることがより好ましい。貫通孔２２の開口部の平均径Ｗ３が、０．５μｍを下回ると、貫通孔２２の開孔率が非常に低いか、貫通孔２２の開口部の平均径Ｗ３が極めて小さくなるため、十分な透過性を得られず実用的でないためである。また、貫通孔２２の開口部の平均径Ｗ３が、７０μｍを超えると、フィルタ本体２１の強度が低下するため好ましくない。なお、貫通孔２２の開口部の平均径Ｗ３とは、貫通孔２２の開口部の円相当直径の平均値をいう。
【００２１】
凹部２３は、フィルタ本体２１の一方の面の、貫通孔２２以外の領域に形成されている。凹部２３は、フィルタ本体２１の表面をレーザー、電子ビーム、エッチング、ドリルなどによる機械加工、ナノインプリント、３Ｄプリンター、放電加工など任意の方法を用いて形成することができる。中でも、凹部２３は、レーザーを用いてフィルタ本体２１の表面に加工して形成することが好ましい。レーザーを用いてフィルタ本体２１の表面に凹部２３を形成することにより、凹部２３は、孔径、形状のばらつきを小さくしてフィルタ本体２１に形成することができる。凹部２３は、ろ過対象物２４とフィルタ本体２１との間に被処理水１２の流路を形成することができるため、フィルタ本体２１への被処理水１２中のろ過対象物２４の付着力を低減することができる。
【００２２】
また、本実施形態では、凹部２３の断面形状は凹状としているが、これに限定されず他の形状であってもよい。例えば、図４に示すように、凹部２３の断面形状は、凹部２３が連続的に形成されていてもよいし、図５に示すように、凹部２３の断面形状は、内部に行くに従って内径の小さくなる形状に形成されていてもよいし、図６に示すように、凹部２３の断面形状は、略Ｕ字型に形成されていてもよい。
【００２３】
凹部２３の開口部２３ａの平均径Ｗ１は、ろ過対象であるろ過対象物２４の大きさなどによって適宜調整され、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２未満になるようにすることが好ましい。開口部２３ａの平均径Ｗ１としては、例えば、０．５〜５０μｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。開口部２３ａの平均径Ｗ１が０．５μｍを下回ると、被処理水１２やろ過溶液１３が流れる空間を確保でき難く、フィルタ本体２１とろ過対象物２４との接着性が増すため、フィルタ本体２１へのろ過対象物２４の付着を抑えると共に、逆洗によってろ過対象物２４をフィルタ本体２１の表面から剥離することが困難になる。一方、開口部２３ａの平均径Ｗ１が５０μｍを超えると、ろ過対象物２４の大きさによっては凹部２３内にろ過対象物２４が食い込む可能性があり、フィルタ本体２１へのろ過対象物２４の付着が強くなると共に、フィルタ本体２１を逆洗により洗浄しても、ろ過対象物２４をフィルタ本体２１から剥離できなくなる可能性がある。
【００２４】
なお、本実施形態において、開口部２３ａの平均径Ｗ１とは、開口部２３ａの円相当直径の平均値をいう。例えば、開口部２３ａの形状が真円である場合、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２よりも開口部２３ａの平均径Ｗ１が小さいとき、ろ過対象物が開口部２３ａの内部に没入することがなくなり、フィルタ本体２１とろ過対象物２４との付着力が抑えられると共に、逆洗によってろ過対象物２４をフィルタ本体２１の表面から剥離することが容易に行える。特に、開口部２３ａの短径に対する長径の比が２以下の場合、開口部２３ａの形状は、真円に近いことから、開口部２３ａの平均径Ｗ１は、開口部２３ａの円相当直径の平均値を考慮すればよい。また、開口部２３ａの短径に対する長径の比が２を超える場合には、開口部２３ａの短径がろ過対象物の直径よりも小さい場合に、フィルタ本体２１とろ過対象物２４との付着力が抑えられると共に、逆洗によってフィルタ本体２１の表面からろ過対象物２４の剥離を容易に行える。このような場合には、円相当直径の平均値に代えて、平均短径を考慮すればよい。以下、開口部２３ａの「円相当直径の平均値」という用語は、開口部２３ａの長径／短径の比が２を超える場合については、開口部２３ａの平均短径を意味するものとする。なお、実施形態において、短径および長径とは、開口部２３ａの形状の重心を通り、開口部２３ａの外周で切り取られる線分のうち、最も短い線分および長い線分を意味する。また、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２とは、有効径による体積平均径をいい、具体的には、レーザー回折・散乱法または動的光散乱法などによって測定される。
【００２５】
また、凹部２３の深さは、フィルタ本体２１の厚さにも依存するが、例えば、０．５〜７０μｍであることが好ましい。また、凹部２３のアスペクト比は、２以上であることが好ましい。なお、本実施形態において、凹部２３の深さとは、凹部２３の最も深い位置までの深さをいい、アスペクト比は、凹部２３の平均径Ｗ１と凹部２３の深さとの比をいう。
【００２６】
また、凹部２３は、その一部または全部がフィルタ本体２１を貫通していてもよい。凹部２３をフィルタ本体２１を貫通させることにより、フィルタ１１の開孔率が高くなるため、フィルタ１１に供給される被処理水１２の流速およびフィルタ本体２１の洗浄時にフィルタ１１に供給されるろ過溶液１３の流速を上昇させることができるため、フィルタ１１の透過率およびフィルタ１１の洗浄による透過性の回復性を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、凹部２３は、フィルタ本体２１の、非処理水１２の流れ方向の一方の面に形成されているが、これに限定されるものではなく、フィルタ本体２１の両面に形成されていてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、フィルタ本体２１に凹状に形成された凹部２３が設けられているが、例えば、図７に示すように、フィルタ本体２１に凸状の起伏部２５を設け、起伏部２５に凹部２３を形成してもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、貫通孔２２の内径をフィルタ本体２１の上面から下面にかけて略同一の大きさとしているが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、貫通孔２２の内径は、フィルタ本体２１の内部よりもフィルタ本体２１の表面の方が大きくなるように形成されていてもよい。貫通孔２２の内径を、フィルタ本体２１の内部よりもフィルタ本体２１の表面の方が大きくなるように形成することにより、貫通孔２２側に被処理水１２を移動しやすくなるため、フィルタ１１に供給される非処理水１２の流速を向上させることができる。また、フィルタ１１の洗浄時に貫通孔２２から補助開口部２６を通って拡散することにより、フィルタ本体２１の一方の面側にろ過溶液１３が広がり易くなり、貫通孔２２付近に付着したろ過対象物２４を分離させ易くなるため、フィルタ１１を洗浄する際、フィルタ１１の回復性を向上させることができる。
【００３０】
フィルタ１１を用いて被処理水１２をろ過する際、図９に示すように、フィルタ１１に被処理水１２を通水し、被処理水１２中のろ過対象物２４をフィルタ１１で被処理水１２から分離し、ろ過溶液１３を得る。被処理水１２をろ過する際、被処理水供給ラインＬ１１上でポンプＰ１により所定の圧力が被処理水１２に加えられて、被処理水１２が一定流量でフィルタ１１に供給される。一定時間、被処理水１２のろ過を行うと、被処理水１２中のろ過対象物２４がフィルタ本体２１の表面上や貫通孔２２に付着して、被処理水１２の透過抵抗が増すことにより、被処理水１２の透過流速は減少し、被処理水１２の透過性が経時的に低下する。
【００３１】
被処理水１２の透過性が低下したら、ろ過溶液１３を洗浄水として用いて、定期的にフィルタ本体２１の逆洗を行い、被処理水１２の透過性を回復させる操作が行われる。即ち、図１０に示すように、被処理水排出ラインＬ１２上でポンプＰ２により所定の圧力がろ過溶液１３に加えられて、ろ過溶液１３が所定の流量でフィルタ本体２１の透過側から供給側に供給される。ろ過溶液１３がフィルタ本体２１の貫通孔２２を透過側から供給側に向かって通過した際に、フィルタ本体２１や貫通孔２２の表面に付着したろ過対象物２４は、フィルタ本体２１や貫通孔２２の表面から剥離して、ろ過溶液１３に同伴されて、フィルタ本体２１から除去される。ろ過溶液１３を用いてフィルタ本体２１を逆洗し、フィルタ本体２１に付着しているろ過対象物２４をフィルタ本体２１から除去することにより、フィルタ本体２１に付着しているろ過対象物２４の量を低減することができる。このため、被処理水１２をフィルタ１１に通水させる際の、被処理水１２のろ過流速を上昇させ、被処理水１２の透過性を回復させることができる。フィルタ本体２１の逆洗によりろ過流速の回復したフィルタ１１を用いて、再度、被処理水１２のろ過を、使用開始当初に近い状態のろ過流速で行うことが可能となる。
【００３２】
一般に、被処理水１２のろ過（ろ過工程）と、フィルタの洗浄（洗浄工程）とを繰り返し行い、被処理水１２のろ過流速を回復させて、被処理水１２の透過性を回復した後、再度、被処理水１２のろ過が行われる。しかし、図１１に示すように、洗浄工程を行っても、初期のろ過流速にまで回復しない。これは、フィルタを洗浄しても、フィルタに付着したろ過対象物２４が除去しきれず、残留してしまうためと考えられている。そのため、ろ過工程および洗浄工程を繰り返し行うにしたがい、被処理水１２のろ過流速は徐々に低下し、最終的には、フィルタを洗浄しても被処理水１２の透過性の回復が十分行われず、フィルタの大部分の貫通孔は閉塞する。
【００３３】
これに対し、本実施形態によるフィルタ１１は、被処理水１２の流速および洗浄による被処理水１２の透過性の回復性を高めることができる。フィルタ１１と、従来より使用されているフィルタとによるろ過溶液１３の流速と、洗浄後のろ過溶液１３の流速の回復性との関係の一例を図１２に示し、ろ過の繰り返し回数と、洗浄後のろ過溶液１３の流速低下率の関係の一例を図１３に示す。なお、ここでは、貫通孔２２の平均径Ｗ３を約１０μｍ、開口部２３ａの平均径Ｗ１を１０μｍ、被処理水１２に加わる圧力を０．０５ＭＰａ、被処理水１２中のろ過対象物２４の濃度を１００ｐｐｍ、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２を１４μｍとしたが、貫通孔２２の平均径Ｗ３、開口部２３ａの平均径Ｗ１、被処理水１２に加わる圧力、ろ過対象物２４の濃度は、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２、フィルタのろ過精度を考慮して設定することが可能である。また、図１３中、繰り返し回数とは、ろ過の回数を意味する。
【００３４】
図１２、１３に示すように、従来のフィルタでは、被処理水１２の流速の低下傾向は早く、フィルタを洗浄して透過性を回復させても、被処理水１２の流速の低下率も早まっている。一方、フィルタ１１では、被処理水１２の流速の低下傾向は遅く、フィルタ本体２１の洗浄後の被処理水１２の透過性の回復性は高く、フィルタ１１の透過性の回復後の被処理水１２の流速の低下率も低くなる。よって、フィルタ１１は、従来のフィルタに比べ、高い被処理水１２の透過性を有しつつ、透過性の経時的な低下を抑制でき、さらに洗浄による透過性の回復性に優れているといえる。
【００３５】
また、本実施形態では、開口部２３ａの平均径Ｗ１は、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２未満とし、フィルタ本体２１とろ過対象物２４との間、またはろ過対象物２４同士の間に、被処理水１２やろ過溶液１３が流れる空間を確保できることなどにより、ろ過対象物２４のフィルタ本体２１への付着を軽減すると共に、フィルタ本体２１に付着したろ過対象物２４の剥離を容易にしている。被処理水１２をフィルタ１１でろ過する際、図３に示すように、開口部２３ａの平均径Ｗ１が、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２未満であると、ろ過対象物２４全体が凹部２３に没入することなく、凹部２３の縁部で支持されている状態であり、凹部２３とろ過対象物２４との間にろ過溶液１３が流れる空間が確保でき易い。そのため、被処理水１２の供給側のフィルタ本体２１の表面とろ過対象物２４との付着力は低く、フィルタ本体２１の表面へのろ過対象物２４の付着を軽減することができる。ろ過溶液１３が被処理水１２の透過側の面から被処理水１２の供給側の面に向かって流れると、ろ過溶液１３が貫通孔２２を通過する際に、フィルタ本体２１へのろ過対象物２４の付着が抑えられているため、ろ過対象物２４がろ過溶液１３の流れにより移動してフィルタ本体２１表面から持ち上げられるなど、ろ過対象物２４とフィルタ本体２１の表面との間に隙間が生じる。この隙間にろ過溶液１３が流れ、ろ過対象物２４とフィルタ本体２１の表面とにろ過溶液１３の流路が形成されるため、ろ過溶液１３の流速は向上する。
【００３６】
一方、図１４に示すように、開口部２３ａの平均径Ｗ１がろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２以下であると、ろ過対象物２４が凹部２３内に入り込み、凹部２３とろ過対象物２４との間にろ過溶液１３が流れる空間が確保でき難く、フィルタ本体２１の凹部２３内表面とろ過対象物２４との付着力は高くなる。そのため、ろ過溶液１３が流れると、フィルタ本体２１の被処理水１２の供給側の表面に流れても、ろ過対象物２４が移動して持ち上げる効果が十分得られないため、凹部２３とフィルタ本体２１の表面とにろ過溶液１３の流路が形成されず、ろ過溶液１３の流速の向上効果は十分得られない。
【００３７】
ろ過対象物２４のフィルタ本体２１への付着力の大きさには、ろ過対象物２４のファンデルワールス力が影響していると考えられる。開口部２３ａの平均径Ｗ１の大きさと、凹部２３にろ過対象物２４が付着した際の、ファンデルワールス力の変化との関係の一例を図１５に示す。図１５に示すように、開口部２３ａの平均径Ｗ１の大きさがろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２未満の場合には、ファンデルワールス力が減少していく傾向にある。一方、開口部２３ａの平均径Ｗ１の大きさがろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２以上になると、ファンデルワールス力は減少せず安定している。よって、開口部２３ａの平均径Ｗ１を、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２に応じて、ろ過対象物２４の平均粒子径Ｗ２未満となるように調整することにより、ろ過対象物２４のフィルタ本体２１への付着を軽減すると共に、フィルタ本体２１表面に付着したろ過対象物２４の剥離を容易にすることができる。
【００３８】
このように、本実施形態によるフィルタ１１によれば、被処理水１２の供給側のフィルタ本体２１の表面に凹部２３を形成することにより、ろ過対象物２４とフィルタ本体２１表面との付着力を低減し、フィルタ本体２１表面へのろ過対象物２４の付着を軽減すると共に、フィルタ本体２１表面に付着したろ過対象物２４の剥離を容易にすることができる。このため、フィルタ１１は、優れた透過性を有しつつ、透過性の経時的な低下を抑制でき、洗浄による優れた透過性の回復性を有することができる。よって、フィルタ１１を適用した固液分離装置１０によれば、被処理水１２の洗浄性を向上させることができる。
【００３９】
また、膜分離法を用いて被処理水１２をろ過する上では、ろ過流速の確保、および洗浄性の維持が重要である。一般に、フィルタを形成する膜材料およびそれらを支持する構造物などの体積は、被処理水１２の流量に比例して大きくなるため、フィルタの設備コストは増大する傾向にある。本実施形態によれば、フィルタ１１は、優れた透過性を有するため、ろ過溶液１３のろ過流速を上昇させ、フィルタ１１の単位面積当たりの流量を大きくすることができるため、固液分離装置１０をコンパクトにすることができる。このため、フィルタ１１の設置面積を小さくすることができると共に、固液分離装置１０の運転時の手間などを軽減することができる。
【００４０】
さらに、一般に、膜分離法を用いる場合、ろ過対象物を連続的にろ過するため、フィルタの表面にろ過対象物が堆積し、ろ過溶液１３のろ過流速は低下する。特に、ろ過対象物がファウリング物質などのように粘着性のある透水性が悪い物質などを含む場合、ろ過対象物はフィルタ表面に付着してしまう。そのため、逆洗、薬品洗浄などを用いてフィルタ表面の付着物を除去するが、ろ過対象物の除去具合はフィルタ表面の性状などに影響される。本実施形態によれば、フィルタ１１は、フィルタ本体２１の被処理水１２の供給側の表面に凹部２３を形成しており、フィルタ本体２１表面にろ過対象物２４は付着し難く、フィルタ本体２１表面に付着したろ過対象物２４は分離し易い。よって、フィルタ１１は、透過性の経時的な低下を抑制しつつ、洗浄により優れた透過性の回復性を発揮することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、フィルタ１１は、優れた透過性、透過性の低下抑制効果、および透過性の回復性を有することから、上下水道、排水処理、用水供給、その他の水処理用のフィルタとして有効に用いることができる。
【００４２】
以上の通り、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、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。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】
【００４３】
１０  固液分離装置
１１  フィルタ
１２  被処理水
１３  ろ過溶液
１４  処理水タンク
１５  濃縮溶液
１６  濃縮液タンク
２１  フィルタ本体
２２  貫通孔
２３  溝部
２４  ろ過対象物
２５  起伏部
Ｌ１１  被処理水供給ライン
Ｌ１２  被処理水排出ライン
Ｌ１３  濃縮溶液排出ライン
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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