JPH02164406A

JPH02164406A - 粒状濾過材の前処理方法

Info

Publication number: JPH02164406A
Application number: JP63320094A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Seki; 秀行関; Kunio Ogura; 小倉　邦夫
Original assignee: MERUSU GIKEN KK
Current assignee: MERUSU GIKEN KK
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-25
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH07161B2

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］本発明は、ケイソウ上その他の粒状濾過材の濾過能力を
著しく向上させることを可能にした粒状濾過材の前処理
方法に関する。

［従来の技術］プール、浴場あるいは工場用水の濾過用として、砂濾過
や糸巻カートリッジ濾過より濾過精度に優れた濾過材と
してケイソウ上濾過が用いられる。

ケイソウ上濾過によれば、粒径が１〜２μｍ程度の汚濁
粒子から除去できるとされている。

ところで、ケイソウ上も粒状濾過材の一種であり、その
濾過作用の原理は、主として濾過材粒子間に形成される
空隙よりも大きい汚濁粒子を補足するという物理濾過に
よっている。

すなわち、ケイソウ上は多孔質であることから、ある程
度の化学吸着能も有するが、この化学吸着能による濾過
作用への寄与は極めて僅かであり、実賛的な濾過作用は
物理濾過によっている。

このため、濾過精度を上げてさらに柵かい汚濁粒子をも
補足するためには、濾過付粒子間の空隙を狭める必要が
ある。

しかし、ｒ過材粒子間の空隙を狭めるために、例えば、
単純に、粒度の州かい濾過材を用いると、濾過処理量が
急激に少なくなってしまう。濾過処理量が少なくなって
、濾過によって除去される汚濁物の量よりも新たな汚染
によって生ずる汚濁物の量が多くなると、水質はどんど
ん悪化する一方になる。

他方、濾過処理量を増やすために空隙を大きくすると所
望の濾過精度を確保できなくなってしまい、やはり、除
去しきれなかった汚濁物が蓄積して水質が一方的に悪化
する。

このようなことから、通常、プールや浴場等の水質（一
般に、透明度で表される）を一定量上に維持するために
は、その汚染の速度や性質に応じて一定以上の濾過精度
と、一定量上の濾過処理能力（濾過処理量〉の双方を兼
ね備えた濾過が必要とされる。

しかし、単に、ケイソウ上濾過材を用いただけでは、汚
染の激しいプールや浴場等の透明度を、現在要求されて
いる値に維持するために必要な濾過精度と濾過処理量と
の双方を兼ね備えた濾過を得ることはできなかった。

このため、従来から、有機高分子凝集剤をケイソウ上濾
過層の直前で添加し、濾過層の最外部ケイソウ土粒子間
の空隙を凝集剤で適宜閉塞させて精密濾過をするという
、いわゆる中空糸膜濾過に近い作用を行わせようとした
り、あるいは、プール等の用水溜に有機高分子凝集剤を
添加して、濁質をコロイド凝集させてフロック径を成長
させ、ケイソウ上濾過材で補足できる大きさにすること
によって除去しようとする試み等がなされている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述のように、有機高分子凝集剤をろ過
機の直前で添加して濾過層の最外部ケイソウ土粒子間の
空隙を凝集剤で適宜閉塞させる方法は、ケイソウ上濾過
層の表面で架橋現象を起こして少量の濁質ですぐに閉塞
し、濾過圧力が急激に高くなって逆洗を頻繁に行わなけ
ればならなくなり、ついには濾過不能に陥る。

一方、有機高分子凝集剤をプール等の用水溜に添加して
濁質をコロイド凝集させ−る方法は、濁質の凝集フロッ
クの平均径を大きくできるから抑留効率は高まるものの
、原理的にはいわゆる平面濾過であって実質の濾過面積
は最外部粒子間の空隙部に形成される濾過面積だけであ
るため、成長したフロックがこの狭い濾過面積に抑留さ
れてこの空隙をすぐに閉塞してしまう。さらには、枦布
等のケイソウ上支持網とケイソウ上とが凝集剤で架橋さ
れてしまい、逆洗時に不用となったケイソウ上が脱離し
なくなって濾過面積を次第に狭めていき、濾過処理能力
がどんどん低下し、ついにはろ過不能に陥る。

本発明は、上述の背景のもとになされたものであり、ケ
イソウ上等の粒状沢過材の濾過処理能力を一定以上に保
ったままで、濾過精度を一挙に向上させることを可能と
した粒状沢過材の前処理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］本発明は、以下の構成とすることで上述の課題を解決し
ている。

（１）粒状濾過材を沢逸機に装填する前に、該粒状ろ過
材の表面に、該粒状濾過材の粒径より小さい粒径のポリ
マーフロックを付着させることにより、該粒状濾過材に
静電気的凝集力をもなせ、該粒状濾過材をｒ逸機に装填
して使用した場合のｐ過能力を向上させるようにしたこ
とを特徴とする構成。

（２）　ｎｊｉ記構成（１）において、前記粒状濾過材
がケイソウ上濾過機に用いるケイソウ上であることを特
徴とした桿１成。

（３）前記構成（２）において、水１ｇに対して酸化ア
ルミニウム換算で１００〜１０００ｍ　ｇの割合でアル
ミニウム系凝集剤を添加して作成した溶液中に、粒状濾
過材を浸漬することにより、該粒状濾過材の表面にポリ
マーフロックを付着させることを特徴とした構成。

（４）前記構成（３）において、アルミニウム系凝集材
がポリ塩化アルミニウムまたは硫酸アルミニウムである
ことを特徴とした構成。

（５）前記構成（３）または（４）において、゛前記ア
ルミニウム系凝集剤添加の際に、該′ａ集剤の加水分解
による水素イオン濃度の低下が著しい場合は、生成ポリ
マーフロックが自然沈降しない程度に水素イオン濃度調
節剤を添加することを特徴とした構成。

（６）前記構成（６）において、前記水素イオン調節剤
が炭酸ナトリウムまたは炭酸水素すトリウムその他のア
ルカリ助剤であることを特徴としな構成。

（７）前記構成（１）ないしく６）のいずれかにおいて
、ケイソウ土ろ逸機から陸用済みのケイソウ上を排出し
、新たなケイソウ上を導入して該ケイソウ上濾過機を再
生するプレコート処理の際に、前記ケイソウ上濾過機に
導入するケイソウ上を水に混入してかきまぜる処理を行
うプレコート槽において前記ポリマーフロックを付着さ
せることを特徴とした構成。

［作用］上述の構成（１）によれば、粒状濾過材の表面にポリマ
ーフロックを付着させて、粒状濾過材に静電気的吸着力
をもたせたことにより、粒状濾過材の粒子間の空隙より
も小さい粒径の濁質、例えば、プール等の濁右である溶
解性ポリマーフロック等も濾過により除去可能となる。

特に、構成（２）のように、粒状濾過材がケイソウ上の
場合には、多孔質であるケイソウ上のもつ化学吸着力を
利用して構成（３）ないしく６）のいずれかの方法によ
りケイソウ上粒子に溶解性ポリマーフロックを均一に含
浸させてケイソウ土粒子表面に強靭な静電気的凝集膜を
形成させることができる。

すなわち、−メ役に、アルミニウム系′ａ集剤を加水分
解した水酸化物は、凝集剤の内容成分はもとより、析出
直前での混和方法、凝集剤濃度、凝集剤周囲の水の水素
イオン濃度により様々な性状を有するものが得られるこ
とが知られている。例えば、凝析したフロックが、Ａ、
Ｑ　　（Ｃ）Ｈ）３で表される水酸化アルミニウムを主
にしている場合と一般的にＡ　、Ｑ　ａ　　（ＯＨ）　
２０’＋で示される多価アルミニウムポリマーを主とし
ている場合では、フロックの平均径は当然のことながら
、凝集力、凝集濁寅選択性、剪断応力、付着力に際立っ
た差異がある。上述の４′１１成によれば、ケイソウ土
粒子表面に形成されるポリマーフロックの大部分は多値
アルミニウムポリマーであって、フロック単独では溶解
性を示す程に物理的寸法が小さいものである。

したがって、ケイソウ土粒子の空隙を閉塞することなく
ケイソウ上粒子表面に多数のプラス電荷を持たせること
ができる。ここで、被処理用水中の汚染粒子、例えば、
溶解性ポリマーフロック等のコロイド状の微細なくケイ
ソウ土粒子間の空隙よりも小さい）汚染粒子等は通常マ
イナスの電荷を有しているから、前記ケイソウ土表面の
プラス電荷に引かれてケイソウ上表面に凝集し、捕捉さ
れる。このような捕捉作用は、濾過層を形成した場合の
ケイソウ土層の厚さ方向を考えた場合、この厚さ方向の
どの位置にあるケイソウ上によってもほぼ同様に得るこ
とができる。それゆえ、濾過層を構成するケイソウ上全
体の表面に汚染粒子を次々を捕捉していくことができる
。このため、粒子間の空隙を特に狭めて濾過処理能力を
落とす（従来、例えば、Ａ、ｌ！　　（ＯＨ）３等の比
教的大きな粒子である水酸化アルミニウム系凝析フロッ
クをろ過付粒子間に詰めて粒子間の空隙を狭めることに
より微細粒子を捕捉できるようにすることが行われてい
たが、これによると濾過処理能力が著しく落ちる）こと
なく、ケインウ上粒子間の空隙よりも小さい汚染粒子（
溶解性ポリマーフロック）を捕捉することができ、かつ
、ケイソウ土の有する濾過面積を有効に生かしくケイソ
ウ土は砂濾過等に比較して単位体積あたりの濾過面積が
著しく大きい）で長時間に渡って所期の濾過能力を維持
させることができる。ちなみに、凝析フロックを粒子間
の空隙に詰めて微細汚染粒子を捕捉する従来の方法では
、濾過層の最外部表面に汚染粒子が捕捉されただけで濾
過層が詰まってしまい、短時間のうちに急激に濾過能力
を喪失してしまう。

また、構成（６）によれば、プレコートの際に同時に粒
状濾過材にポリマーフロックを付着させることができる
ので工程を簡略化することができる。

なお、構成（５）によれば、水素イオン濃度の著しい低
下を押さえて粒状沢過材にポリマーフロックを良好に付
着させることができいる。

さらに構成（４）及び（６によれば、比較的安価にポリ
マーフロックの付着を行うことができる。

［実施例］第１図は、本発明の一実施例にかかる粒状濾過材の前処
理方法を実施するための装置の構成を示すブロック図で
ある。以下、第１図を参照しながら本発明の一実施例を
詳述する。

第１図において、符号１はプール等の用水槽であり、こ
の用水槽１には被処理川水２が貯水されている。

前記用水槽１の下部には吸込用配管３が、上部には還水
用配管４がそれぞれ接続されている。

前記用水槽１の下部の吸込用配管３には、順に開閉弁５
、ストレーナ６、分岐手段７、循環ポンプ８、分岐手段
９、多方弁１０が、それぞれ配管５ａ、６ａ、７ａ、８
ａ、９ａを介して接続されている。なお、前記還水用配
管４は開閉弁１１に接続され、この開閉弁１１は配管１
１ａを介して前記多方弁１０に接続されている。

前記分岐手段７には開閉弁１２の一方の接続口が接続さ
れているとともに、この開閉弁１２の他方の接続口はプ
レコート用配管１３の一端に接続され、該プレコート用
配管１３の他端はプレコート槽１４の下部に接続されて
いる。

さらに、前記分岐手段９は開閉弁１５の一端に接続され
ているとともに、この開閉弁１５の他方の接続口は給水
用配管１６に接続され、この給水用配管１６の他端は前
記プレコート槽１４の上部に開口されている。

前記多方弁１０には、さらに、配管１７、配管１８及び
排出用配管１９のそれぞれの一端が接続されている。前
記配管１７及び１８の他端は可逆式ケイソウ土ろ過機２
０の２つの接続口２１ａ及び２１ｂにそれぞれ接続され
ている。この可逆式ケイソウ土ろ過機２０は、該濾過機
２０内に装填されているｒ過材たるケイソウ土を交換す
るく＝プレコートする）度に被処理水の流通方向を変え
、前記接続口２１ａ及び２１ｂを交互に被処理水の注入
口または濾過水の排出口とするようにしたものである。

また、前記排出用配管１９の他端部は、図示しない外部
排水処理槽等に接続されるようになっている。ここで、
前記多方弁１０は、該多方弁１０に接続されている各配
管の接続流路を変えて、順方向の濾過流路、逆方向の濾
過流路、順方向のプレコート流路、逆方向のプレコート
流路を形成できるようになっている。

前記プレコート槽１４には凝集剤２２を貯液しであるａ
２集剤貯液用タンク２３から配管２４を介し、給液ポン
プ２５によって凝集剤２２を併給できるようになってい
る。この凝集剤２２としては、例えば、ポリ塩化アルミ
ニウムあるいは硫酸アルミニウム等のアルミニウム系凝
集剤が用いられる。

さらに、前記プレコート槽１４には水素イオン濃度調節
剤２６をｊｉ′Ｊ！液しである水素イオン濃度調節剤貯
液用タンク２７から配管２８を介し、給液ポンプ２９に
よって水素イオン調節剤２６を供給できるようになって
いる。この水素イオン調節剤２６としては、例えば、炭
酸ナトリウム、あるいは、炭酸水素ナトリウム等のアル
カリ助剤が用いられる。

上述の構成において、通常の濾過の状態においては、前
記開閉弁５及び１１を開にし、開閉弁１２及び１５を閉
にするとともに、前記多方弁１０の流路を順方向濾過も
しくは逆方向濾過に設定して、前記循環ポンプ８を駆動
することにより、前記被処理水２の一部がケイソウ上濾
過機２０によって濾過作用を受けて清浄化されて前記用
水槽１に返還される。

そして、上述の濾過を一定時間行なった後、前記ケイソ
ウ上ろ逸機２０の濾過能力が低下し始める頃の所定の時
期に、前記ケイソウ上濾過機２０の濾過能力を再生する
ためのプレコート操作が行われる。このプレコート操作
は以下のようにして行う。

前記開閉弁１５を操作して前記プレコート槽１４に被処
理用水２の一部を必要及貯水する。

次に、適当景のケイソウ上を前記プレコート槽１４に投
入してかきまぜ、混合する。

次いで、前記プロコ−ｌ−槽１４内をかきまぜながら前
記給液ポンプ２５を駆動してポリ塩化アルミニウム等の
アルミニウム系凝集剤を酸化アルミニウム換算で１００
〜１０００ｍｇ／Ωになるように短時間で加える。この
場合、このアルミニウム系凝集剤は、メーカー、商品種
によっては水素イオン濃度（ｐ　Ｈ）の低下が著しいも
のがあるから、このような場合は、かきまぜ混合を行い
ながら前記給液ポンプ２つを所定の開駆動させて生成ポ
リマーフロックがゾル状態で自然沈降しない程度に、必
要量の水素イオン濃度Ｊ２，１節剤としてのアルカリ助
剤を添加する。なお、水素イオン濃度調節剤は必ずしも
必要としないから、事前にジャーテストで添加の要・否
及び必要添加址等を求めておくことが望ましい。

以上のようなケイソウ上へのｆｌ剤の含浸操作は１〜２
分で終了させる。この操作により、前記ケイソウ上の各
粒子の表面にポリマー・フロックがほぼ均一に付着され
る。

しかる後、前記多方弁１０を切り替えてプレコート操作
の流路（すなわち、前記ケイソウ上戸逸機２０内におけ
る被処理水の流通方向がそれまでの方向と逆になるよう
な流路）に設定し、前記開閉弁１２を開にして前記循環
ポンプ８を駆動して前記プレコー１へ槽１４内で処理さ
れたケイソウ上を含む被処理用水を前記ゲイソウ土ろ過
機２０内に流通させ、前記ケイソウ上戸逸機２０内の図
示しないケイソウ上支持網に保持されている使用済みの
ケイソウ上を洗い流してその支持網の反対側に前記ポリ
マー・フロックを付着させた新しいケイソウ上をプレコ
ートする。これにより、プレコート操作は終了し、前記
ケイソウ上濾過機２０の濾過能力は再生される。

このプレコート操作が終了したら、再度、多方弁１０を
操作して濾過の流路に切り替えて濾過を行う。

以上詳述しな一実施例によれば、プレコート操作の際に
同時にケイソウ土沖逸機２０内に充填するケイソウ上の
各粒子の表面にポリマー・フロックを付着させることが
でき、従来の操作に極めてわずかな修正を加えるだけで
実施することができる。しかも、そのわずかな操作の修
正によって以下のような極めて大きな利点が得られる。

■　濾過処理能力（濾過処理量）を落とすことなく、濾
過精度を著しく向上できる。これは、前述の作用の項で
詳述したように、ケイソウ土表面に付着したポリマー・
フロックの静電気的吸着作用によって、ケイソウ土粒子
間の空隙よりも小さい濁質（例えば、従来のケイソウ上
濾過機では捕捉不可能であった溶解性ポリマー・フロッ
ク等）をも捕捉できるようになるからである。このため
、用水の透明度を従来より著しく改善することができる
。

■　逆洗頻度（プレコート頻度）を少なくすることがで
き、操作の手数及び費用を節減できる。

これは、前記作用の項で詳述した通り、目詰まりするこ
となくケイソウ上の各粒子の表面全体に濁質を捕捉して
いくために、濾過能力を長時間に渡って維持することが
できるからである。

■　逆洗（プレコート）をほぼ完全に行うことができ、
使用済みのケイソウ土が支持網に粘着して残存し、ケイ
ソウ土ろ過機の寿命を短くするようなことがない。これ
は、濁質を微粒子の状態のままで捕捉することができる
ので、従来のように濁質を凝集剤を用いて大きな粒子に
成長させておいて枦遇する等の必要がないからである。

すなわち、従来のように、大きな粒子に成長させた濁質
は、ケイソウ土ｒ過機内で捕捉されたとき、ケイソウ土
粒子同志を粘着させて大きな塊にして支持網に固く粘着
させて逆洗によっては脱離不可能なようにすることが多
かったのであるが、上記一実施例ではそのようなおそれ
はない。

■　前記一実施例を実施する際に使用する凝集剤等は、
従来、用水槽等に投入していた凝集剤に比較して極めて
廉価であり、かつ、使用する量も著しく少ない。したが
って、ランニングコストを著しく節減することができる
。

なお、本発明者等は、上述の一実施例を実際に種々のプ
ールにおいて実施して甚大な効果が得られることを確認
しているので、以下にその一部を述べる。

この例は、極めて負荷の大きい（汚染の大きい）同一の
プールで、従来の有機高分子凝集剤を使用した場合と、
上述の一実施例の場合とを互いの他の重要な条件は揃え
て比較したものである。

なお、比較結果は、被処理水の透明度（＝透規度＝水の
透視距離；単位ｍ〉で示してあり、条件は以下の通りで
あった。

条件用水槽・・・２５ｍプール（有効容量；　３７０　ｍ３）入泳者・・・７３０人／日り末剤一実施例；ＰＡＣ（Ａｇ２Ｏ３：１０％）・−１００１ｎＢ従来例；有機高分子凝集剤（商品名「アクアビル」）・・・４７３ｍ、Ｑ結果別表に示す通りである。

［発明の効果］以」二詳述したように、本発明は、粒状涙過材表面に、
該粒状濾過材の粒径より小さい粒径のポリマーフロック
を付着させることにより、該粒状濾過材に静電気的凝集
力をもたせ、該粒状濾過材をろ過機に装填して使用した
場合のろ過能力を向上させるようにしたもので、これに
より、濾過材粒千間の空隙よりも小さい濁質をも捕捉可
能にし、濾過処理能力を落とすことなく、濾過精度を著
しく向上させることを可能にしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる粒状濾過材の前処
理方法を実施するための装置の構成を示すブロック図で
ある。１・・・用水槽、２・・・被処理用水、５．１１．１２
・・・開閉弁、７．９・・・分岐手段、８・・・Ｗｒｊｉポンプ、１０
・・・多方弁、１４プレコート槽、２０・・・可逆式ケ
イソウ土ろ過機、２２・・・凝集材、２６・・・水素イオン濃度調節剤。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒状ろ過材をろ過機に装填する前に、該粒状ろ過
材の表面に、該粒状ろ過材の粒径より小さい粒径のポリ
マーフロックを付着させることにより、該粒状ろ過材に
静電気的凝集力をもたせ、該粒状ろ過材をろ過機に装填
して使用した場合のろ過能力を向上させるようにしたこ
とを特徴とする粒状ろ過材の前処理方法。
（２）前記粒状ろ過材がケイソウ土ろ過機に用いるケイ
ソウ土であることを特徴とした請求項（１）記載の粒状
ろ過材の前処理方法。
（３）水１ｌに対して酸化アルミニウム換算で１００〜
１０００ｍｇの割合でアルミニウム系凝集剤を添加して
作成した溶液中に、粒状ろ過材を浸漬することにより、
該粒状ろ過材の表面にポリマーフロックを付着させるこ
とを特徴とした請求項（１）または（２）に記載の粒状
ろ過材の前処理方法。
（４）前記アルミニウム系凝集材がポリ塩化アルミニウ
ムまたは硫酸アルミニウムであることを特徴とした前記
請求項（３）記載の粒状ろ過材の前処理方法。
（５）前記アルミニウム系凝集剤添加の際に、該凝集剤
の加水分解による水素イオン濃度の低下が著しい場合は
、生成ポリマーフロックが自然沈降しない程度に水素イ
オン濃度調節剤を添加することを特徴とした請求項（３
）または（４）記載の粒状ろ過材の前処理方法。
（６）前記水素イオン濃度調節剤が炭酸ナトリウムまた
は炭酸水素ナトリウムその他のアルカリ助剤であること
を特徴とした請求項（５）記載の粒状ろ過材の前処理方
法。
（７）前記ケイソウ土ろ過機から使用済みのケイソウ土
を排出し、新たなケイソウ土を導入して該ケイソウ土ろ
過機を再生するプレコート処理の際に、前記ケイソウ土
ろ過機に導入するケイソウ土を水に混入してかきまぜる
プレコート槽において前記ポリマーフロックを付着させ
ることを特徴とした請求項（１）ないし（６）のいずれ
かに記載の粒状ろ過材の前処理方法。