JPH02135103A - 懸濁性固形物の濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は用水や排水中の懸濁性固形物（以下、ＳＳと称
する）を急速濾過によって除去する方法に係り、特に都
市下水、産業排水などの有機性排水の処理に好適なＳＳ
の濾過方法に関する。

［従来の技術］ 用水や排水のＳＳ除去においては、砂などの粒状濾材を
使用した急速濾過が採用されている。しかし、粒状濾材
を使用して高濃度のＳＳを含む排水を濾過すると、流層
表面にＳＳが短時間の間に溜って浅層の圧損が急激に上
昇し、浅層の洗浄を頻繁に行わねばならない。このため
、能率が極めて悪く、従って、高ＳＳ濃度の排水の濾過
に粒状濾材を用いることは困難であった。

この問題に対処し、高ＳＳ濃度の排水の濾過にも適用で
きるように改良された急速濾過方法が開発されている（
第２１回下水道研究発表会講演集、１７６頁〜１７８頁
、　１９８４年）、第７図はその改良された急速濾過方
法の説明図である。第７図において、排水流入管２５か
ら流入した排水は砂が充填された浅層２２を通過してＳ
Ｓが捕捉され、濾過水排出管２６から排出する。この際
、排水中のＳＳ濃度が高いと、浅層の圧損が短時間で増
加するので、周期的に下部集水装置２・３から小きざみ
に空気を吹き込み、浅層２２表面にたまったＳＳを浮遊
させることによって圧損の急激な上昇をおさえ、濾過が
継続できるようになっている。

そして、この方法により、下水処理場の最初沈殿池流出
水（平均ＳＳ濃度７６　ｍ　ｇ　／　Ｊ　）を処理した
結果によれば、７３ｍ／日の濾過速度で４．２時間の濾
過継続が可能となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来技術は、急速濾過によって高
ＳＳ濃度の排水を濾過できるようにした有用な技術では
あるが、濾材として粒状のものを使用することについて
は従来と変わるところがないため、ＳＳ濃度の高い排水
の濾過についての問題点を本質的に解決したものではな
く、なお幾多の解決すべき問題点が残されていた。すな
わち、粒状濾材を充填した浅層の圧損の増加を抑制する
ために周期的に空気を吹き込んでも、粒状濾材はＳＳの
捕捉容量が小さいので、長時間の濾過継続は困難であっ
た。

本発明者らは、このような問題を解決して長時間の濾過
が継続できるＳＳの濾過装置を開発し、先に特許出願し
た（特願昭６３−１９７９８５号）。

特願昭６３−１９７９８５号（先願）は、装置本体内に
、多数の耐水性繊維を不織に形成し且つ通水時における
空隙率が実質的に変化しない濾材を充填して浅層を形成
したことを特徴としている。

先願において使用する濾材は、多くの濾材選定実験の結
果にもとづいて見いだされたものであり、耐水性繊維を
カールさせる等の曲げ加工をして小さな弾性体にし、こ
の曲げ加工した繊維を不織に形成したものである。この
ため、空隙率は粒状濾材に比べはるかに大きく、従って
、濾材の通水抵抗は極めて小さい、また、この濾材を充
填した浅層は全層に互ってＳＳを捕捉する作用を有する
ので、圧損の上昇度合いが非常に小さく、長時間の濾過
が継続できる。しかも、Ｓｓの除去率についても粒状濾
材と比べ遜色がない。この濾材を使用して濾過を行えば
、粒状濾材を使用した従来技術の問題は解消する。

このようにして、従来技術の問題点は解決されたが、さ
らに改良すべき余地が残されていた。すなわち、一般に
、濾過操作においては、濾材の交換時あるいは濾材の洗
浄直後のように、濾材表面が清浄化された状態ではＳＳ
の捕捉が十分でなく、濾過水の水質はある程度低下する
。特に空隙率の大きい濾材を使用した場合にはこの傾向
が比較的強く現れる。先願においても、清浄な濾材で濾
過した場合の水質低下は避けることができず、この問題
を解決すべき必要が生じた。

本発明は、先願の濾材に加え空隙率が大きく濾過効率の
よい濾材をさらに見いだして従来技術の問題点を解決す
るとともに、先願の問題点をも解決し、長時間の濾過が
継続でき、且つ清浄な濾材で濾過した場合においても濾
過水々質を低下させることがないＳＳの濾過方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］上記の目的を達
成するために、本発明の方法は、空隙率８０％以上の濾
材を用いて排水を濾過しＳＳを除去する方法であって、
前記濾材を洗浄した直後の濾過開始時から濾過水々質が
安定するまでの間、排水中に凝集剤を添加して濾過する
。

上記の濾過水々質が安定するまでの間とは、排水の濾過
開始後、濾過水中のＳＳ濃度がほぼ一定値を維持するよ
うになるまでの時間を意味する。

本発明に至る過程において、次のような検討を行った。

表面が清浄な濾材で濾過を行うと、濾過開始後ある時間
が経過するまでＳＳの捕捉が悪い状態が続き、濾過水の
水質は低下する。しがし、−度濾材にＳＳが付着すると
、ＳＳの持つ凝集作用により、濾材に付着したＳＳの上
に順次Ｓｓが付着し、ＳＳの捕捉は容易になり濾過水々
買は良好になる。この際、若し、濾材の洗浄を不十分に
してＳＳが付着したままの状態で濾過を行う方法を採用
したとすれば、その洗浄不十分の濾材を使用した当初に
おいてはＳＳの除去率は良好に推移するが、毎回不十分
の洗浄をしていると、付着したＳＳが固着して剥離困難
の状態になり、浅層が部分的に閉塞して排水の偏流が生
じ濾過効率が低下する。また、濾材に固着したＳＳが醗
酵してガスを発生し、ＳＳの除去率を低下させたり、あ
るいは装置の腐食や悪臭の発生の原因となる。従って、
このような方法によって前記の問題を解決することはで
きない。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである０
本発明においては、濾材の交換時あるいは濾材の洗浄直
後のごとき清浄な濾材で濾過を行わねばならない場合に
は、排水中に凝集剤を添加することによって上記の問題
を解消させる。排水中に凝集剤を添加して濾過を行うと
、濾材のＳＳ捕捉が促進され、濾材には短時間のうちに
ＳＳが付着する。このため、ＳＳの除去率は濾過開始後
間もなく定常の値を維持するようになり、濾過水の水質
は安定する。

排水に添加する凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム
、硫酸ばん土、塩化第二鉄などの無機凝集剤あるいはポ
リアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミドなどの有機高
分子凝集剤を使用する。

凝集剤の添加量は、排水中のＳＳが３０〜３００　ｍｇ
　／　１の範囲においては、無機凝集剤のポリ塩化アル
ミニウム使用時には１〜３０ｍｇ／ρ（Ａｌ２Ｏ，換算
）程度、塩化第二鉄使用時には１〜７０ｍｇ／　４７　
（Ｆ　ｅ３０３換算）程度を排水中に添加する必要があ
る。

また、本発明では空隙率８０％以上の濾材を使用するこ
とを前提とするものである。本発明において使用する濾
材の空隙率は、粒状濾材の空隙率が、一般に、４０〜６
０％程度であるのに対し、はるかに大きいが、本発明の
濾材は浅層全層でＳＳを捕捉する構造になっているため
である。濾材の空隙率を限定した理由は、凝集剤添加の
効果が、空隙率８０％以上の濾材を使用する場合におい
て特に顕著に発揮されるためである。

［実施例コ 第２図は本発明において使用する濾材の一実施例を模式
的に示した斜視図である。この濾材１は耐水性繊維２を
結合剤で被覆結合して不織に形成し、三次元の網目様構
造の直方体や立方体にしたものである。耐水性繊維２と
しては、塩化とニリデン、ポリエチレン、塩化ビニール
などの合成繊維あるいはステンレス鋼などの金属線等を
使用する。濾材１を構成する耐水性繊維２の径は、形成
された濾材の強度及び濾材単位容積当たりの有効表面積
を考慮し、１００デニール（約０．０９１１ＩＩｍ）〜
１００００デニール（約０−９０−９ｌの範囲とした。

そして、濾材１の空隙率は、濾材の強度及びＳＳの除去
率から８０％〜９９．５％の範囲となる。この濾材２に
より流層を形成する方法は、濾過塔内に敷き詰めるよう
に充填して固定層とする。

第３図は本発明において使用する濾材の他の実施例を模
式的に示した斜視図である。第３図の濾材は各種の濾過
材料を円筒状に形成したものである。その濾過材料とし
て、（ａ）図は第２図の濾材と同様に耐水性繊維を不織
に形成したものであり、ｆｂ１図は金属線あるいは合成
樹脂の単繊維を織物状にしたちである。またｆＣ１図は
多数の細孔を設けた金属板おるいは合成樹脂板である。

これらの濾材は濾過塔内に規則充填あるいは不規則充填
して使用する。

第４図は本発明において使用する濾材のさらに他の実施
例を模式的に示した説明図である。（ａ）図及び（ｂ）
図は濾材を構成する濾過材料の例を示し、ｔｃ１図は組
み立てられた濾材の断面を示めす。ｆａｊ図及びｆｂ１
図において、ｆａ１図は金属線あるいは合成樹脂の単繊
維を織物状にしなもであり、またｆｂ１図は多数の細孔
を設けた金属板おるいは合成樹脂板である。ｔＣ１図に
おいて、３は上記の濾過材料、４は濾過材料３の保持枠
であり、濾過材料を挟んで濾材を形成させるとともに、
その厚さを適度にすることによって濾過材料３．３の間
隔を決めるスペーサーの役割をしている。この濾材は濾
過塔内に敷き詰めて充填する。

次に、上記のような空隙率の大きい濾材を充填した濾過
装置を用いた濾過試験の結果について説明する。

濾材は第２図に示したもので空隙率が９８％のものを使
用し、ＳＳ濃度が１８０ｍｇ／ρの生下水を濾過した。

濾過に先立ち、洗浄して濾材を清浄にした。濾過時間の
経過に伴う濾過水中のＳＳ濃度の推移は第５図のごとく
であった。第５図において、（ａｌの曲線は濾過速度１
２０ｍ／日の場合、ｆｂ１曲線は濾過速度６０ｍ／日の
場合である。

これらのＳＳ濃度の変化をみると、濾過開始時には高く
、その後しだいに低下しである経過時間後には、はぼ一
定の安定した値となる。この水質安定までの所用時間は
、曲線（ａｌにおいては濾過開始後的９．５時間、曲線
（ｂｌにおいては約７時間となっている。

このようにして、各濾材についての水質安定所要時間を
求めた結果を第６図に示す、第６図において、濾材は第
２図に示したもので、（ａ）の曲線は４０００デニール
の合成樹脂繊維で形成した濾材を使用した場合であり、
（ｂ）の曲線は５００デニルの合成樹脂繊維で形成した
濾材を使用した場合である。この結果の傾向をみると、
濾材の空隙率が８０％を超えた付近から濾過水々質安定
所要時間が長時間を要する傾向になっている。

この水質安定所要時間を最小限にとどめるべく、排水中
に凝集剤を添加した。

（実施例） 直径１０口、高さ２．５ｍの濾過塔に第２図に示した濾
材を充填した濾過装置を作製し、次に示す条件で濾過実
験を実施した。なお、濾過の開始に際して濾材の洗浄を
行った。

濾材　　　ポリ塩化ビニリデン繊維 繊維径、４０００デニール 空隙率；９８％ 層高　　　１００ｃｍ 供試水　　生下水 ＳＳ　　１６５〜１８０ｍｇ／ρ 濾過速度　１２０ｍ／日 凝集剤添加条件 種類　　　　カチオン系有機高分子凝集剤添加量　　　
１　ｍｇ　／　Ｉ！、５　ｌｌ１ｇ　／　１添加時間　
　１ｈｒ、５ｈｒ、１０ｈｒ（濾過開始時から） この結果を第１図に示す、第１図において、曲線ｆａｔ
は凝集剤無添加の場合、曲線（ｂｌ　、　（Ｃ）　、　
（ｄ）は凝集剤添加１ｍｇ／、Ｑで、それぞれｌｈｒ、
５ｈｒ。

１０ｈｒの間添加した場合、曲線Ｆｅ）　、　（ｆｌは
凝集剤添加５■／ρで、それぞれｌｈｒ、５ｈｒの間添
加した場合である。凝集剤無添加（ａｌの場合には、濾
過水中のＳＳ濃度が安定するまでに長時間を要している
のに対し、凝集剤添加の場合には、その添加量の増加に
したがって水質安定所要時間は減少し、５ｍｇ／ρ添加
においては約３時間で安定した水質が得られている。そ
して、凝集剤添加量の増加にともなってＳＳ濃度が低下
し、濾過水の水質も向上している。

なお、濾過開始１２時間後の圧損はいずれの場合も１０
■Ｈ２０以下であり、さらに長時間の濾過を継続できる
ことが確認された。

［発明の効果］ 本発明は、清浄な濾材で濾過を開始する際に、排水中に
凝集剤を添加して濾過する方法であるので、濾材へのＳ
Ｓの付着が促進され、濾過開始時において水質が低下す
る時間を最小限にとどめることができる。

また、本発明においては、空隙率が大きく、したがって
圧損が小さく、ＳＳの捕捉容量が大きい濾材を使用する
ので、大きな濾過速度で非常に長時間の濾過を継続する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による凝集剤添加の効果を示す実験結果
の説明図、第２図は本発明において使用する濾材の一実
施例を模式的に示した斜視図、第３図は本発明において
使用する濾材の他の実施例を模式的に示した斜視図、第
４図は本発明において使用する濾材のさらに他の実施例
を模式的に示した説明図、第５図は凝集剤無添加の際の
濾過水中のＳＳ濃度の推移を示した図、第６図は凝集剤
無添加の際の水質安定所要時間を示した図、第７図は排
水の濾過方法の従来技術を示す説明図である。 １・・・濾材、２・・・耐水性繊維、３・・・濾材材料
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空隙率８０％以上の濾材を用いて排水を濾過し懸濁性固
   形物を除去するに方法であって、前記濾材を洗浄した直
   後の濾過開始時から濾過水々質が安定するまでの間、排
   水中に凝集剤を添加して濾過することを特徴とする懸濁
   性固形物の濾過方法。