(57)【要約】【課題】残液を廃棄物として捨てる事態を回避すると共に、ケーシングの内部に原液を残さないようにすることを目的として、ケーシングの内部の残液をケーキを含まない原液として回収する方法を提供する。【解決手段】ケーシング１に内蔵された濾過エレメント８の表面に濾過助剤Ｍを被覆して濾過フィルタを構成し、前記ケーシング１の内部に供給した原液Ｕから、前記濾過フィルタを通して濾過液Ｆを取り出す濾過装置において、原液Ｕをケーシング１の内部に供給する通常の濾過処理を終了した後、ケーシング１の内部に残る原液Ｕ（残液Ｒ）を、ケーシング１の内部を加圧状態にしてケーシング１から濾過フィルタを通さずに直接外部へ押し出して回収する方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに内蔵された濾過エレメントの表面に濾過助剤を被覆して濾過フィルタを構成し、前記ケーシングの内部に供給される原液から、前記濾過フィルタを通して濾過液を取り出す濾過装置において、
ケーシングの内部に供給される原液について通常の濾過処理を終了した後、ケーシングの内部に残る原液を、ケーシングの内部を加圧状態にしてケーシングから濾過フィルタを通さずに直接外部へ押し出して回収することを特徴とする濾過装置における原液の回収方法。
【請求項２】
ケーシングの内部に供給される原液について通常の濾過処理を終了した後、ケーシングの内部に残る原液を、ケーシングの内部を加圧状態にして濾過フィルタを通して濾過処理し、なおケーシングの内部に残る原液を、ケーシングの内部を加圧状態にしてケーシングから濾過フィルタを通さずに直接外部へ押し出して回収する請求項１記載の濾過装置における原液の回収方法。
【請求項３】
ケーシングの内部に気体を供給して前記ケーシングの内部を加圧状態にする請求項１又は２いずれか記載の濾過装置における原液の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングに内蔵された濾過エレメントの表面に濾過助剤を被覆して濾過フィルタを構成する濾過装置において、ケーシングの内部に残る原液をすべて回収する濾過装置における原液の回収方法に関する。
【０００２】
本発明において、濾過処理される前の液体を原液、濾過処理して取り出された液体を濾過液と呼ぶ。これから、「ケーシングの内部に供給される原液」は、通常の濾過処理の前に、ケーシングの内部かつ濾過フィルタの外側に供給される原液を意味する。また、「ケーシングの内部に残る原液」は、通常の濾過処理又は強制的な濾過処理の後に、ケーシングの内部かつ濾過フィルタの外側に残る原液を意味し、前記「ケーシングの内部に供給される原液」と区別する必要がある場合には、特に「残液」と呼ぶ。
【背景技術】
【０００３】
ケーシングに内蔵された濾過エレメントの表面に濾過助剤（例えば珪藻土）を被覆して濾過フィルタを構成し、前記ケーシングの内部に供給される原液から、前記濾過フィルタを通して濾過液を取り出す濾過装置は、通常の濾過処理において、予定量の原液の供給を終えるか、濾過工程の進行とともに濾過フィルタの濾過抵抗が増大すること、又はケーシングの内圧が上昇すること等により、原液の供給を停止する。このとき、濾過処理されずにケーシングの内部に残る原液、すなわち残液が発生する。この残液から濾過液を取り出すことを諦めると無駄が多くなりすぎるため、従来より残液から濾過液を取り出す手段が種々提案されている。
【０００４】
特許文献１は、通常の濾過エレメントのほか、残液を濾過処理する専用の濾過エレメントを設け、ケーシングの内部に供給される原液について通常の濾過処理を終えた後、ケーシング内に加圧空気を供給し、前記専用の濾過エレメントからなる濾過フィルタにより残液を濾過処理する濾過方法を提案している。特許文献２も、残液を濾過処理する専用の濾過フィルタの構成が特許文献１と異なるものの、残液を別途濾過処理して残液から濾過液を取り出す濾過装置を提案している。
【０００５】
【特許文献１】特開平06-015115号公報
【特許文献２】特開平05-076710号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２が開示する残液の濾過処理は、通常の濾過処理ではもはや濾過液を取り出せない残液から強制的な濾過処理により濾過液を取り出す。しかし、例えば原液に含まれる不純物により目詰まりして濾過フィルタの濾過抵抗が増大していた場合や原液が非常に高粘度であった場合、現実的に残液すべてを濾過処理することは難しい。このため、残液は、濾過エレメントから剥離した濾過助剤を主体とするケーキ（原液を濾過することで原液に含まれる不純物が濾過助剤に付着したもの）と共に廃棄物として捨てることになる。しかし、単価の高い原液の場合、残液を廃棄物として捨てることは、濾過液の単価を高くする問題をもたらす。
【０００７】
また、残液の強制的な濾過処理は、加圧空気により残液を濾過フィルタに押し付けるため、濾過エレメントに対してケーキを目詰まりさせる事態を招きやすい。とりわけ、ケーキを残液に混入させた状態で濾過処理を強行する特許文献１の濾過方法は、前記目詰まりがひどくなりやすい。濾過エレメントに対するケーキの目詰まりは、洗浄工程に要する時間や労力を増やし、濾過処理全体の所要時間を長くして処理効率を低下させる問題を派生させる。更に、加圧空気による残液の強制的な濾過処理は、取り出された濾過液が加圧空気を巻き込み、濾過液の品質を劣化させる虞があるため、好ましくない。
【０００８】
ここで、強制的な濾過処理もできずに残った残液でも、ケーキを含まずに回収できれば、廃棄物として捨てることなく、次回の濾過工程で新たな原液として濾過処理することができる。なぜなら、次回の濾過工程では、濾過エレメントの表面からケーキを剥離し、前記表面に新しく濾過助剤を被覆した濾過フィルタを構成するから、回収した残液でも通常の濾過処理や強制的な濾過処理により濾過液を取り出しやすくなるからである。また、稼働時間や生産計画等の都合上、直ちに濾過工程を終了する必要がある場合、残液を回収できれば、前述同様、次回の濾過工程で通常の濾過処理や強制的な濾過処理により濾過液を取り出すことができる。そこで、廃棄物として捨てることなく、ケーキを含まない状態で、残液（ケーシングの内部に残る原液）すべてを回収する方法について検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
検討の結果、ケーシングに内蔵された濾過エレメントの表面に濾過助剤を被覆して濾過フィルタを構成し、前記ケーシングの内部に供給される原液から、前記濾過フィルタを通して濾過液を取り出す濾過装置において、ケーシングの内部に供給される原液について通常の濾過処理を終了した後、ケーシングの内部に残る原液（残液）を、ケーシングの内部を加圧状態にしてケーシングから濾過フィルタを通さずに直接外部へ押し出して回収する濾過装置における原液の回収方法を開発した。残液は、ケーシングの底部に回収口を設け、ケーシングの内部を加圧状態にすれば、容易に前記回収口から前記ケーシングの外部へ押し出されて回収できる。回収した残液は、次回の濾過工程の原液として、又は新たな原液に混合して濾過処理でき、結果として原液を廃棄物として捨てることなく濾過液を取り出すことができる。
【００１０】
本発明は、残液を一旦回収して次に濾過処理する原液とする、又は次に濾過処理する原液に混合し、前記原液と共に再び濾過処理して、濾過液を取り出す。既述したように、不純物を多く含む原液や高粘度の原液は残液が発生しやすいが、本発明は前記残液を回収して濾過処理するものであるから、不純物を多く含む原液や高粘度の原液であっても、効率の良い濾過処理をすることができる。
【００１１】
また、ケーシングの内部に供給される原液について通常の濾過処理を終了した後、ケーシングの内部に残る原液を、ケーシングの内部を加圧状態にして強制的に濾過フィルタを通して濾過処理し、なおケーシングの内部に残る原液を、ケーシングの内部を加圧状態にしてケーシングから濾過フィルタを通さずに直接外部へ押し出して回収してもよい。本発明は、ケーシングの内部の加圧状態は、通常の濾過処理における原液の供給による加圧状態又は前記濾過処理の後の強制的な濾過処理における加圧状態に続くものであり、ケーキに対して濾過エレメントに押し付ける方向に加える圧力が連続するため、前記ケーキの剥離は生じず、残液にケーキが混入する虞はない。
【００１２】
ケーシングの内部の加圧状態は、ケーシングの内部に気体を供給して形成するとよい。前記気体は、ケーシングの上方に設けた気体供給口からケーシングの内部に供給できる。気体の種類は、原液を変性させない気体であれば問わないが、無害かつ入手容易な観点から、空気（加圧空気を含む）が好ましい。残液を強制的に濾過処理する場合の加圧状態と、残液を押し出して回収する場合の加圧状態とは、同じでも異なっていても構わないが、いずれの場合もケーキに対して濾過エレメントに押し付ける方向に圧力を加える加圧状態とする必要がある。ここで、ケーシングの底部に設けた回収口が開閉自在であれば、回収口を閉じてケーシングの内部を加圧状態にすれば残液の強制的な濾過処理ができ、ケーキが剥離しない程度に加圧状態を保ったまま回収口を開くと、前記回収口から残液が押し出されて回収できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、残液を廃棄物として捨てる事態が回避され、またケーシングの内部に残液が残らないだけでなく、回収された残液からも濾過液を取り出すことができるようになる。原理的には、濾過処理できずにケーシングの内部に残る残液を回収して次回の濾過工程の原液として、又は新たな原液に混入し、改めて濾過処理することになる。これは、残液を廃棄物として廃棄する必要性が生ずる特許文献１や特許文献２に比べて、濾過処理の効率が極めて高いことを意味し、とりわけ原液の単価が高い場合、本発明によるケーシングの内部に残る原液（残液）の回収方法は好適となる。
【００１４】
また、本発明は、残液を廃棄物として捨てる必要がないことから、廃棄物の処理に必要な手間、労力や費用が少なくする効果を有する。更に、原液が不純物を多く含む場合や高粘度である場合だけでなく、稼働時間や生産計画等の都合上、直ちに濾過工程を終了する必要がある場合等、任意のタイミングで濾過工程を終了する場合にも、残液をすべて回収できる利点がある。このほか、本発明は、濾過助剤を濾過エレメントに被覆して濾過処理する濾過装置、例えば筒状の濾過エレメントを底面から立設した濾過装置や、前記筒状の濾過エレメントを天井から吊り提げた濾過装置のほか、積層するディスクの表面に濾過助剤を被覆する濾過装置（リーフタイプ）にも利用できる汎用性も有する点で優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用した本例の濾過装置の主要部を表したブロック図、図２〜図５は本例の濾過装置におけるプリコート工程から残液回収工程までの一連の処理の流れを表した図１相当ブロック図であり、図２はプリコート工程を、図３は原液に対する通常の濾過工程を、図４は残液に対する濾過工程を、図５は残液回収工程をそれぞれ表している。図２〜図５は、説明の便宜上、バルブや蓋が開いて流通状態になっている部分を太線で、バルブや蓋が閉じて遮断状態になっている部分を破線で図示している。
【００１６】
本例の濾過装置は、図１に見られるように、ケーシング１の上面に加圧空気供給口３、側面に原液供給口２、底面に廃液排出口５及び残液回収口７、そして下面に濾過液排出口６を設けたケーシング１の前記底面から濾過エレメント８を立てた基本構成からなる。残液回収口７は、廃液排出口５と兼用してもよいし、ケーシングの側面の下端に沿って設けてもよい。廃液排出口５と残液回収口７とを兼用する場合、排出先（後述する廃液タンク等）に通ずる排出経路と回収先（後述する原液供給タンク等）に通ずる回収経路それぞれに開閉バルブを設けたり、前記排出経路と回収経路との分岐点に切換バルブを設けるとよい。
【００１７】
原液供給口２は、原液供給バルブ21を介して原液供給タンク（図示略）、洗浄液供給バルブ22を介して洗浄液供給タンク（図示略）、そして濾過助剤供給バルブ23を介して濾過助剤供給タンク（図示略）がそれぞれ接続されている。これから、原液供給バルブ21を開いて洗浄液供給バルブ22及び濾過助剤供給バルブ23を閉じれば原液Ｕが、洗浄液供給バルブ22を開いて原液供給バルブ21及び濾過助剤供給バルブ23を閉じれば洗浄液WLが、そして濾過助剤供給バルブ23を開いて原液供給バルブ21及び洗浄液供給バルブ22を閉じれば濾過助剤Ｍを水に混合したプリコート液PCが、それぞれポンプ（図示略）によりケーシング１の内部に供給される。濾過助剤Ｍは、原液Ｕに混合させる場合もある。
【００１８】
加圧空気供給口３は、加圧空気供給バルブ31を介して加圧空気供給源（図示略）に接続されている。これから、加圧空気供給バルブ31を開けば加圧空気供給口３からケーシング１の内部へ加圧空気Ａが供給される。加圧空気Ａは、残液Ｒを強制的に濾過処理するほか、本発明の特徴となる残液Ｒの回収に際して、ケーシング１の内部を加圧状態にするために用いられる。残液回収口７は、底面に対する開口端に残液回収口蓋71を設け、原液供給タンク（図示略）に接続される。これから、残液回収口蓋71が前記開口端を開くと、ケーシング１の内部に貯留する残液Ｒが原液供給タンクに回収できる。
【００１９】
廃液排出口５は、底面に対する開口端に廃液排出口蓋51を設け、廃液タンク（図示略）に接続される。これから、廃液排出口蓋51が前記開口端を開くと、ケーシング１の内部に貯留する廃液WFを廃液タンクに排出できる。廃液排出口５は、濾過エレメント８の外側に連通するため、濾過液以外を排出できる。濾過液排出口６は、濾過液排出バルブ61を介して濾過液タンク（図示略）と廃液排出バルブ62を介して前記廃液タンクとに接続されている。これから、濾過液排出バルブ61を開いて廃液排出バルブ62を閉じれば濾過液排出口６から濾過液タンクへ濾過液Ｆを取り出せる。また、廃液排出バルブ62を開いて濾過液排出バルブ61を閉じれば濾過液排出口６から廃液タンクへ廃液WFを排出できる。濾過液排出口６は、濾過エレメント８の内側に連通するため、濾過液Ｆのほか、洗浄工程の際に濾過エレメント８の内部に侵入する廃液を排出するため、排出先を濾過液排出バルブ61及び廃液排出バルブ62で切り換える。
【００２０】
本例の濾過装置は、プリコート工程、通常の濾過工程、残液に対する濾過工程、残液回収工程及び洗浄工程を繰り返して、原液Ｕを濾過処理する。プリコート工程は、図２に見られるように、濾過助剤供給バルブ23を開いて、水に濾過助剤Ｍを混合させたプリコート液PCをケーシング１の内部へ供給し、濾過エレメント８の表面に濾過助剤Ｍを被覆する。濾過エレメント８の内部に侵入するプリコート液PCは、濾過液排出バルブ61を開いて濾過液排出口６から濾過助剤供給タンクへ戻される。
【００２１】
通常の濾過工程は、図３に見られるように、原液供給バルブ21及び濾過液排出バルブ61を開いて、原液Ｕをケーシング１の内部へ供給し、濾過液Ｆを取り出す。この濾過工程では、濾過エレメント８の表面に被覆された濾過助剤Ｍに原液Ｕに含まれる不純物が付着し、ケーキが形成される。このため、原液Ｕをすべて濾過処理した後は、ケーシング１の内圧は上昇する。
【００２２】
残液に対する濾過工程では、図４に見られるように、加圧空気供給バルブ31を開いてケーシング１の内部へ加圧空気Ａを供給し、原液Ｕの供給を停止して、前記残液Ｒを濾過フィルタに押し付けることにより強制的に濾過処理する。しかし、加圧空気Ａの供給によりケーシング１の内部を加圧状態にして残液Ｒを強制的に濾過処理しても、すべての残液Ｒを濾過処理することは難しく、少なからず残液Ｒがケーシング１の内部に残ってしまう。とりわけ、原液Ｕが不純物を多く含む場合や高粘度である場合、ケーシング１の内部に残る残液Ｒも多くなる。
【００２３】
そこで、本発明は、図５に見られるように残液回収工程を実施する。つまり、加圧空気供給バルブ31を開いてケーシング１の内部へ加圧空気Ａを供給し続けながら、残液回収口蓋71を開いて残液Ｒをケーシング１の外部へ押し出して、原液供給タンクへ回収し、次の濾過工程における原液Ｕに混合する。加圧空気Ａのケーシング１の内部への供給は、残液Ｒを押し出すことはもちろん、ケーキを濾過エレメント８に対して押し付け、ケーキが剥離する危険性をなくす働きを有する。
【００２４】
これにより、回収される残液Ｒはケーキが混入することがなくなり、次の濾過工程における原液Ｕに混合して再び濾過処理できる。ここで、次の濾過工程に移るには、洗浄工程により濾過エレメント８からケーキを剥離してケーシング１の外部に排出した後、濾過エレメント８の内部から洗浄液を供給する逆洗等を実施した後、新たにプリコート工程を経る。このほか、残液回収工程は、残液に対する濾過工程（残液の強制的な濾過処理）を経ることなく、通常の濾過工程が終了してからすぐに移ってもよい。この場合、ケーシング１の内部の残液Ｒはすべて回収され、次の濾過工程における原液Ｕに混合され、再び濾過処理されることになる。
【実施例】
【００２５】
[濾過装置構成]
実施例に用いた濾過装置は、上述した図１に示されたブロック図に準じた構成である。すなわち、実施例に用いた濾過装置は、ステンレス製円筒形状のケーシング１の内部にキャンドル型の濾過エレメント８を内蔵した構成で、前記濾過エレメント８による延べ濾過面積は3m2である。
【００２６】
[プリコート工程]
濾過エレメント８の表面に被覆する濾過助剤Ｍは、珪藻土を使用した。具体的には、珪藻土３kgを添加して懸濁させた水、すなわちプリコート液PC300Lを、濾過助剤供給バルブ23を開いて原液供給口２からケーシング１の内部に供給した。珪藻土のプリコート液PCが濾過エレメント８を通過する流量は180L/minを目安にした。珪藻土のプリコート液PCの供給開始から十数分後、濾過エレメント８の表面に珪藻土が被覆され、ケーシング1の内部に貯留する珪藻土のプリコート液PCが透明になったことを確認し、プリコート工程を終えた。
【００２７】
[通常の濾過工程]
この度の実施例は、原液Ｕとして高粘度溶液（粘度100cps）を濾過処理した。高粘度溶液は、プリコート工程を終えた後に濾過助剤供給バルブ23を閉じ、原液供給バルブ21を開いて原液供給口２からケーシング１の内部に供給した。プリコート工程の後にケーシング１の内部に貯留する水は、廃液排出バルブ62を開いた状態で、新たに供給される高粘度溶液により濾過フィルタ（表面に濾過助剤Ｍを被覆した濾過エレメント８）を通じて排出できる。高粘度溶液の供給開始から数分後、ケーシング１の内部に貯留する水がすべて高粘度溶液に置換されたことを確認し、前記廃液排出バルブ62を閉じ、今度は濾過液排出バルブ61を開いて高粘度溶液の濾過液Ｆを取り出した。この時点において、高粘度溶液が濾過エレメント８を通過する流量は18L/minであり、ケーシング1の内圧は230kPaだった。
【００２８】
[残液に対する濾過工程]
濾過開始から数時間後、ケーシング1の内圧は350kPaに達した。実施例では、ケーシング1の内圧が350kPaに達した時点で、加圧空気供給バルブ31を開いて加圧空気供給口３から加圧空気Ａ（圧力250kPa）をケーシング１の内部に供給すると同時に、原液供給バルブ21を閉じて高粘度溶液の供給を停止した。これにより、ケーシング１の内部に貯留する高粘度溶液の残液Ｒが加圧空気Ａにより押され、濾過フィルタを通して強制的に濾過されて、更に続けて濾過液Ｆが濾過液排出口６から取り出された。実施例では、こうした残液Ｒに対する強制的な濾過処理を十数分間続け、残液Ｒの20％程度を濾過液Ｆとして取り出すことができた。
【００２９】
[残液回収工程]
加圧空気Ａの供給による強制的な濾過処理を経てもケーシング１の内部に残る残液Ｒは、前記加圧空気Ａの供給を続けてケーシング１の内部の加圧状態を保持したまま、残液回収蓋71を微開にして残液回収口７から回収した。回収した残液Ｒは、ケーシング1の内圧を濾過エレメント８からケーキが剥離しない程度の内圧（100kPa）に保った状態で、前記内圧（100kPa）に押されるまま回収したため、ケーキが混入することがなく、次の濾過工程における原液Ｕに混入して、使用可能であった。実施例では、通常の濾過処理及び強制的な濾過処理により取り出された濾過液Ｆの総量は1220L、回収した残液Ｒは168Lであった。そして、前記残液Ｒは、全量が次の濾過工程における原液Ｕに混入して改めて濾過処理されたため、実質的に残液Ｒの全量から濾過液Ｆを取り出すことができた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用した本例の濾過装置の主要部を表したブロック図である。
【図２】本例におけるプリコート工程を表した図１相当ブロック図である。
【図３】本例の濾過装置において原液に対する通常の濾過工程を表した図１相当ブロック図である。
【図４】本例の濾過装置において残液に対する濾過工程を表した図１相当ブロック図である。
【図５】本例の濾過装置における残液回収工程を表した図１相当ブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ケーシング
２  原液供給口
３  加圧空気供給口
５  廃液排出口
６  濾過液排出口
７  残液回収口
８  濾過エレメント
Ｕ  原液
Ｒ  残液
Ｍ  濾過助剤
PC  プリコート液
WL  洗浄液
Ａ  加圧空気
Ｆ  濾過液
WF  廃液
【図１】
2009148680.tif 000003
【図２】
2009148680.tif 000004
【図３】
2009148680.tif 000005
【図４】
2009148680.tif 000006
【図５】
2009148680.tif 000007