JP2000262818A

JP2000262818A - 固液分離方法および固液分離装置

Info

Publication number: JP2000262818A
Application number: JP11068441A
Authority: JP
Inventors: Teruo Senda; 輝雄千田; Kenichi Fujitani; 健一藤谷; Tamotsu Date; 保伊達; Hiroyasu Kato; 博恭加藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ろ材を搭載した回転ドラム式ろ過装置におい
て、ろ材の寿命向上と、経済的でかつ固形物分離精度を
向上させることができる固液分離方法および固液分離装
置を提供する。【解決手段】ろ材を装着したろ過ドラムを回転させなが
ら、原液を内側から外側にろ過し固液分離を行い、洗浄
水を噴射してろ材の裏面から逆洗し、ろ材の表面から表
洗する固液分離方法において、少なくとも表洗をドラム
内の水位に応じて作動および停止させることを特徴とす
る固液分離方法、および、ろ材を装着した回転ろ過ドラ
ムと、洗浄水をろ材の裏面から噴射する逆洗手段と、洗
浄水をろ材の表面から噴射する表洗手段と、少なくとも
表洗手段をろ過ドラム内の水位に応じて作動および停止
させる切換制御手段を備えてなることを特徴とする固液
分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ろ材を装着したろ
過ドラムを回転させながら下水、排水、工場用水プール
等の原液の固液分離方法および固液分離装置に関するも
のであり、より詳しくは、回転ドラム式連続ろ過装置に
装着したろ材の洗浄を行う固液分離方法および固液分離
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ろ材を装着し、装着ろ材を洗浄回復しつ
つ連続ろ過を行い、かつ固形物の除去率を向上させるこ
とを目的とした回転ドラム式連続ろ過方法およびろ過装
置としては、特開平８−１５５２２０号公報、特開平９
−１６４３０５号公報が知られている。これらで代表さ
れる技術は、ろ材の洗浄を間欠的に行い、ろ材上に捕捉
された固形物によりろ材自身の表面に適宜目詰り状態を
形成させ、原水中の固形物の除去率を向上させることを
目的としたものである。

【０００３】しかしながら、上記の特開平９−１６４３
０５号公報に示されるように、表洗手段あるいは逆洗手
段のいずれか一方または両方により、ろ材をある一定時
間、間欠的な洗浄を行う方式では、原水性状（原水濃
度、原水粘度等）が高レベル側に変化した場合、ろ材の
目詰り回復が追いつかず、安定したろ過水量が得られな
くなること、さらに回転ドラム内水位が設定水位に達
し、両洗浄手段を連続洗浄する場合の必要十分な洗浄時
間の設定は、装置自体の運転経過時間、ならびにろ材の
目詰りを促進させるスライム、スケール等の付着成分濃
度の大小、およびその時間変化により大きく変動するた
め、単純には決定できないことが判明した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ろ材
を装着した回転ドラム式連続ろ過装置における間欠洗浄
を行う方式において、安定したろ過水量が得られ、ろ材
の寿命向上と、経済的でかつ固形物分離精度を向上させ
ることが可能な固液分離方法および固液分離装置を提供
せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固液分離方法は、ろ材を装着したろ過ドラ
ムを回転させながら、原液を内側から外側にろ過し固液
分離を行い、洗浄水を噴射してろ材の裏面から逆洗し、
ろ材の表面から表洗する固液分離方法において、少なく
とも表洗をドラム内の水位に応じて作動および停止させ
ることを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の固液分離装置は、ろ材を装
着した回転ろ過ドラムと、洗浄水をろ材の裏面から噴射
する逆洗手段と、洗浄水をろ材の表面から噴射する表洗
手段と、少なくとも表洗手段をろ過ドラム内の水位に応
じて作動および停止させる切換制御手段を備えてなるこ
とを特徴とするものである。

【０００７】さらに、上記の固液分離装置において、ろ
材の少なくとも表面に、太さが０．１〜２０μｍの範囲
の極細繊維の立毛ろ層が形成されていることが好まし
い。

【０００８】さらにまた、上記の表洗手段が、ろ材の立
毛がろ過ドラムの回転方向とは逆向きになるような角度
に噴射ノズルを配設したものであることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその一実施態様に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の固液分離装置
の一実施態様のフローチャートを示す縦断面図であり、
図２は図１の横断面図である。

【００１０】図１および図２において、回転ドラム式ろ
過装置１は、隔壁３と越流堰５によって仕切られ、原水
槽２、ろ過水槽４、放流槽６が形成されている。ろ過水
槽４内には、ろ材１１を周囲に装着したろ過ドラム９が
洗浄水放流管２８ならびに表洗水供給管を通すための外
管を兼ねた中心パイプを中心軸に、軸受によって回転自
在に支持されている。このろ過ドラム９は、その一端部
外周にギヤー１２を備え、そのギヤー１２に、ドラム駆
動モーター（図示せず）のギヤー１３が噛み合ってい
る。ろ過水槽４内で、かつろ過ドラム９の一端側にはシ
ール材１０が設けられており、このシール材１０が隔壁
３の面に周接することにより、原水槽２の液とろ過水槽
４の液とを分割している。また、ろ過ドラム９のシール
材１０が設けてある一端側の面は解放構造となってお
り、原水槽２の液は自由にろ過ドラム９の内側に流入で
きる。従ってろ過ドラム９内の水位は、原水槽２の水位
２２と同一レベルとなる。これに対してろ過ドラム９の
他端側の面、すなわち越流堰５側の面は密閉構造となっ
ている。

【００１１】そして、ろ過ドラム９の外側上部には、ド
ラム軸方向に多数配列する逆洗ノズル１５を備えた逆洗
パイプ１４が配設され、逆洗ノズル１５に対応してろ過
ドラム９の内側には洗浄排水受ホッパー２７が設けられ
ている。この逆洗パイプ１４は、ろ過水槽４の液面下に
開口する、逆洗ポンプ１７を有する逆洗配管１６に接続
されている。

【００１２】一方、ろ過ドラム９の内側上部には、上記
逆洗パイプ１４よりもろ過ドラム回転方向（図２の矢印
方向）下流側に、ドラム軸方向に多数配列する表洗ノズ
ル１９を備えた表洗パイプ１８が配設されている。この
表洗パイプ１８は、逆洗パイプ１４と同様、ろ過水槽４
の液面下に開口する、表洗ポンプ２１を有する表洗配管
２０に接続されている。逆洗配管１６および表洗配管２
０には各々圧力計２５ａ、２５ｂ、圧力調整バルブ２６
ａ、２６ｂが設けられている。

【００１３】原水槽２の内部には、複数の電極棒を有す
る水位検知装置２３が設けられており、制御盤２９を通
して表洗ポンプ２１、逆洗ポンプ１７と電気配線２４で
接続されている。なお、前記複数の電極棒を有する水位
検知装置２３は他の装置であってももよい。

【００１４】上述した本発明の一実施態様の作用を説明
するに、図１において、回転ドラム式ろ過装置１の原水
槽２の下部に設けられた、原水流入口７より供給された
原水７’は、ろ過ドラム９の解放構造を有する一端側の
面からろ過ドラム９内に導入される。導入された原水
は、隔壁３と、シール材１０と、ろ過ドラム９の密閉構
造を有する他端側の面によって規制され、ろ過ドラム９
内にたまる。

【００１５】一方、ろ過ドラム９は、図示しないモータ
ーによってギヤー１３、１２を介し矢印方向（図２）に
一定速度で回転せしめられていて、ろ過ドラム９内に導
入された原水は、ろ過ドラム内の液面と、隔壁３と越流
堰５で定まるろ過水槽４内の液面差ｈ（図２）によって
ろ材１１を通過し、液成分のみがろ過水槽４内に流出
し、さらに越流堰５を介して放流槽６の放流水流出口８
より放流水８’として排出される。一方、ろ材１１の内
側に捕捉された原水中の固形成分は、ろ過ドラム９の回
転に伴い、やがて逆洗パイプ１４の位置に至り、ポンプ
１７を備えた配管１６を経て逆洗ノズル１５から、ろ過
水槽４内のろ過水がろ材１１の外側から吹き付けられる
ことによってろ材から分離される。通常、逆洗に用いる
圧力は３〜５ｋｇ／ｃｍ²に設定する。この時ろ材１１
を通過した洗浄水と共に分離された洗浄排出水２８’
は、洗浄排水受ホッパー２７、洗浄排水流出配管２８を
通って系外に排出される。

【００１６】その後、ろ過ドラム９の回転に伴い表洗パ
イプ１８近傍に至り、まだろ材の表面側に残留している
微量な固形成分を表洗ポンプ２１を有する表洗配管２０
を経て表洗ノズル１９から噴射されるろ過水槽４内のろ
過水によって洗浄され、再び次の固液分離に供される。
通常、表洗に用いる圧力は１〜２ｋｇ／ｃｍ²に設定す
る。このように逆洗圧に比べ表洗圧を低く設定するの
は、表洗スプレー水がろ材１１を通過させないようにす
るためで、圧力を高くすると表洗スプレー水がろ材１１
を通過し、それに同伴する固形物によりろ過水質が悪化
するためである。

【００１７】本発明では、従来の問題点を解決するため
に、ろ材１１の逆洗および表洗を、ろ過ドラム９内の水
位に応じて作動および停止させることである。すなわ
ち、図１において、ろ過ドラム内水位２２が所定の低水
位レベルＬに達したとき、表洗ポンプ２１および逆洗ポ
ンプ１７を停止させる。そのままろ過を継続すると、捕
捉された固形成分でろ材１１が目詰りし、ろ過抵抗の増
大に伴いろ過ドラム内水位２２が上昇する。やがて水位
が所定の高水位レベルＨまで達したとき表洗ポンプ２１
および逆洗ポンプ１７を作動させる。引き続きろ過を継
続し洗浄によりろ材１１の目詰りが解消でき、ろ過ドラ
ム内水位２２が所定の低水位レベルＬに達したとき前記
同様表洗ポンプ２１および逆洗ポンプ１７を停止させ
る。このような操作を繰り返すことにより、原水中の固
液分離が連続的に進められる。

【００１８】上述操作は、逆洗および表洗の両洗浄と
も、ろ過ドラム９内の水位に応じて作動および停止させ
た例であるが、固形物濃度の高い原水水質の場合等は、
逆洗ポンプ１７は連続に作動させ、表洗ポンプ２１をろ
過ドラム９内の水位に応じて作動および停止させても良
い。

【００１９】上述した実施態様において、ろ材１１とし
ては、織物、編み物、不織布などの繊維ろ材が好まし
い。この繊維ろ材としては、少なくともろ材の表面側
（原水供給側）を立毛させ、立毛層を設けるようにした
ものがより好ましい。更にこの立毛は極細繊維からなる
もので、特に繊維の単糸径が０．１〜２０μｍにより構
成されたものが更に好ましい。この様な極細繊維を用い
ることにより、立毛を形成する繊維間の空隙がより狭く
なり、より緻密な立毛層が構成できるので、固形物の分
離精度がよくなる。極細繊維の材質は、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビリニデン等の合成繊維が好ましく使われる。また、立
毛の方法については、針布、サンドペーパー、サンドネ
ット、スチールブラシ、サンドロール等用いて行うこと
ができる。

【００２０】次に、立毛緻密層を備えた繊維ろ材を用い
る場合、特にろ布の表面側（原水供給側）の立毛の方向
性が、原水中の固形物の分離精度に大きく影響を与える
ことより、好ましい実施態様について、図３に基づき説
明する。

【００２１】好ましい方法は、立毛の方向をろ過ドラム
９の回転方向とは逆向きに揃えることがその用件とな
る。そのために、図３に示されるように、表洗スプレー
パイプ１８ａに配設された表洗ノズル１９ａの中心線と
ろ材１１との交点（表洗スプレーとろ材との衝突点３
０）とドラムの中心軸を結ぶ線とのなす角３１ａ（表洗
ノズル角）が３０゜〜６０゜好ましくは４５゜〜６０゜
に設定するのが良い。こうすることにより、ろ材の立毛
１１ａの方向がろ過ドラム９の回転方向とは逆向きに揃
い固形物の分離精度を向上させるのに役立つ。

【００２２】図４は、立毛層を乱す方向に表洗ノズルを
向けた例で、立毛が、１１ｂの如くろ過ドラム９の回転
方向と同一方向となり、立毛が不揃いとなり乱れる。こ
の部分がドラムの回転と共に原水中に水没し、ろ過作用
が行われる段階で固形物の分離精度が低下するので好ま
しくない例を示したものである。

【００２３】

【実施例】次に、具体的に、本発明の実施例に基づき本
発明の効果につい述べる。［実施例１、比較実施例１］第一に、下水高度処理用の
ろ過装置として、下水二次処理水を対象にし、本発明の
装置を用いた実施例１と、従来のドラム内高水位検知後
一定時間（３０分間）のろ材洗浄作動を設定したろ材間
欠運転で実施した比較実施例１との比較を表１に示す。

【００２４】実施例１には図１に示す構造の本発明のろ
過装置を用いた。比較実施例１に用いた装置は、図１中
の水位検出装置の高水位レベル（記号Ｈ）のみを検知
し、制御盤２９内にタイマーを設け、洗浄ポンプ１７、
２１を作動させる構造とした装置を用いた。

【００２５】

【表１】

【００２６】対象原水：下水二次処理水平均原水ＳＳ（浮遊固形物）濃度：３．３ｍｇ／Ｌ対象機種：トレロームRDK-10A4（東レ株式会社製回転
ドラム式ろ過装置）装着ろ材：ポリエステル製極細繊維立毛ろ材処理量：７８０ｍ³／ｄ表１で示されるように、比較実施例１（従来装置）に比
べ、実施例１（本発明の装置）ではろ材寿命が１．３倍
に増大し、洗浄ポンプ作動時間の短縮に伴う消費電力が
年間２４％削減でき、かつ必要なろ材洗浄用水量も２２
％削減できており、本発明装置による効果が明確にあら
われている。［実施例２〜実施例４］次に、遊泳用の温水プール水を
対象として次の装置で比較した。ろ過装置としては図１
に示すもので、表洗ポンプ２１を省略し、逆洗ポンプ１
７の吐出配管を枝分けし、表洗配管に接続することによ
り、表洗・逆洗をポンプ１台で行う構造とした装置を使
用し、装着したろ材の種類を変えた場合、および図３、
４に示すように表洗スプレーのスプレー方向を変えた場
合について比較検討した結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】対象原水：遊泳用の温水プール水平均原水ＳＳ（浮遊固形物）濃度：１．２ｍｇ／Ｌ対象機種：トレロームRD-750A3（東レ株式会社製回転
ドラム式ろ過装置）装着ろ材：ポリエステル製繊維を用いた立毛ろ材処理量：１５００ｍ³／ｄ表２より、本発明の立毛繊維の太さのろ材を用い、かつ
本発明の表洗スプレー方向の構造の装置を用いた実施例
２と、この実施例２と立毛繊維の太さだけを従来の太さ
のろ材を使用した実施例３では、ろ材に形成される空隙
の差が、ＳＳ除去率の差として現れている。実施例２の
方が実施例３よりＳＳ除去率として２９％向上できたこ
とを示している。

【００２９】一方、実施例２と表洗スプレーノズル方向
だけを逆向き（図４に示す）にした実施例４との比較で
は、上記同様ＳＳ除去率として、実施例２の方が実施例
４より２３％向上できている。

【００３０】上述のように、極細立毛繊維（太さ５．２
μｍ）を用いたろ材を搭載した装置によるＳＳ阻止率向
上効果、および、表洗スプレーノズルの向きを「立毛部
をろ過ドラムの回転方向と逆方向に揃える向きとする」
ことによる阻止率の向上効果は明確である。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、上記の構成としたことにより
次の如きの優れた効果を奏する。

【００３２】ろ材を装着した回転ドラム式ろ過装置のろ
材の洗浄を、ろ材の目詰まりに対応したろ過ドラムの水
位に応じて作動および停止させるため、実質的に必要と
されるろ材の洗浄が可能となった。すなわち、従来、ろ
材の間欠洗浄による目詰りの回復については、洗浄装置
停止後ろ材が徐々に目詰りし、ろ過ドラム内水位が高水
位に達した時、そのろ材の目詰りの強弱にかかわらず一
定時間にわたり、洗浄作動させ、目詰り回復に必要な時
間を遥かにこえて余分な洗浄を行っていたが、本発明に
おいては、この洗浄装置をろ過ドラム内の所定の高水位
から所定の低水位になる期間のみ作動させることによ
り、必要でかつ十分な洗浄装置の運転が可能となった。

【００３３】言い換えれば、本発明は、従来のろ材の過
剰な洗浄時間の削除が可能になったのである。その効果
としては、第一に、ろ材洗浄のために必要最小限の衝撃
力だけが加わることにより、ろ材の寿命が向上したこと
である。第二に、洗浄ポンプの過剰な消費電力が削減で
きたことである。さらに第三に、洗浄に用いる洗浄用水
の節約ができたことである。さらにまたこれに伴い、ろ
材洗浄後の洗浄排水量の削減ができると同時に洗浄排水
の濃度を高濃度に維持でき、洗浄排水を次工程で濃縮し
脱水ケーキとして回収する場合、処理工程が大幅に短縮
できるといった各効果が発揮できたことである。

【００３４】また、季節変動の激しい池・湖沼水を対象
として、数ヶ月間の長期にわたりろ過処理を継続するよ
うな場合、季節的に目詰り成分がろ材から剥離しにくい
時期、例えば生物系のスライムがろ材表面に発生した時
等には、従来方式の如く洗浄時間を一定時間運転作動さ
せるだけでは、ろ材の目詰りが回復できなかったが、本
発明では、ろ過ドラム内水位が下限の設定値まで継続作
動させることにより、はじめて目詰り回復でき、安定し
た処理水量の確保ができた。

【００３５】上述のように、本発明は、原水の固形物濃
度の大小、ならびにろ材に付着した固形物のろ材からの
剥離性の難易度に対応して、ろ材の洗浄を任意に変える
ことができ、総合的にろ材を装着した回転ドラム式ろ過
装置の運転維持管理を大変容易にすることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のろ過方法およびろ過装置の一実施態様
を示す縦断面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】本発明の好ましい一例である表洗スプレー水方
向とろ布の立毛方向の相対状況を示す図である。

【図４】図３とは表洗スプレー水方向を逆方向にした場
合を示す図である。

【符号の説明】

１：回転ドラム式ろ過装置２：原水槽３：隔壁４：ろ過水槽５：越流堰６：放流槽７：原水流入口７′：原水８：放流水流出口８′：放流水９：ろ過ドラム１０：シール材１１：ろ材１１ａ、１１ｂ：ろ材の立毛１２：ギヤー（ろ過ドラム側）１３：ギヤー（モーター側）１４：逆洗パイプ１５：逆洗ノズル１６：逆洗配管１７：逆洗ポンプ１８、１８ａ、１８ｂ：表洗パイプ１９、１９ａ、１９ｂ：表洗ノズル２０：表洗配管２１：表洗ポンプ２２：ろ過ドラム内水位（原水槽内水位と同一）２３：水位検出計２４：電気配線２５ａ、２５ｂ：圧力計２６ａ、２６ｂ：調整バルブ２７：洗浄排水受ホッパー２８：洗浄排水流流出管２８′：洗浄排出水２９：制御盤３０：表洗スプレーのろ材衝突点３１ａ、３１ｂ：表洗ノズル角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤博恭滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内Ｆターム(参考） 4D026 BA01 BB01 BC24 BC26 BC30 BD09 BF06 BF09 BF18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ろ材を装着したろ過ドラムを回転させなが
ら、原液を内側から外側にろ過し固液分離を行い、洗浄
水を噴射してろ材の裏面から逆洗し、ろ材の表面から表
洗する固液分離方法において、少なくとも表洗をドラム
内の水位に応じて作動および停止させることを特徴とす
る固液分離方法。
【請求項２】ろ材を装着した回転ろ過ドラムと、洗浄水
をろ材の裏面から噴射する逆洗手段と、洗浄水をろ材の
表面から噴射する表洗手段と、少なくとも表洗手段をろ
過ドラム内の水位に応じて作動および停止させる切換制
御手段を備えてなることを特徴とする固液分離装置。
【請求項３】ろ材の少なくとも表面に、太さが０．１〜
２０μｍの範囲の極細繊維の立毛濾層が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の固液分離装置。
【請求項４】表洗手段が、ろ材の立毛がろ過ドラムの回
転方向とは逆向きになるような角度に噴射ノズルを配設
したものであることを特徴とする請求項２または３に記
載の固液分離装置。
【請求項５】請求項１に記載の固液分離方法、または請
求項２〜４のいずれかに記載の固液分離装置を用いて造
水することを特徴とする造水方法。