JPH0372905A - 液体処理塔 - 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〉 本発明は、液体中に含まれる金属イオンや塩類等の溶解
成分を反応性粒状体に吸着あるいはイオン交換させて除
去したり、あるいは濃縮したりするための装置に関する
ものである。

なお、本発明において反応性粒状体とは粒状の無機また
は有機の、天然または台底の、イオン交換体、粒状の活
性炭または骨炭、モレキュラーシーブ等、化学的または
物理的反応性を有する物質を総称するものである。

〈従来の技術〉 たとえば、懸濁物と溶解性不純物とが共存する液体の浄
化を行おうとする場合、従来は、前処理装置により原液
中の懸濁物を予め除去したあと、塔内にイオン交換樹脂
や粒状活性炭等の反応性粒状体を充填してなる液体処理
塔で溶解性不純物を吸着あるいはイオン交換によって除
去することにより行われ、そして前処理装置としては通
常、砂濾過器や中空糸状の膜を用いた濾過器あるいはカ
ートリッジフィルタ等の濾過装置が使用されているのが
一般的である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような浄化方法では、独立した二つの装置を要する
とともに各装置を連絡する配管や弁、場合によってはポ
ンプやタンクを必要とするため、大きな設備となって設
置コストが高くなるとともに、大きな設置スペースを必
要とし、また運転や点検保守に多大の労力が必要となっ
てしまう。そのため、本来は前記液体処理塔の前に濾過
装置を設置したいと考えても、以上のような問題から設
置に至らない場合も生じている。

この問題を解決するためには、濾過装置を液体処理塔の
内部に組み込む方法が考えられるが、この方法が産業分
野で一般的に利用されないのは以下の問題を生ずるため
である。

つまり、従来から使用されている前述のような濾過装置
を液体処理塔の内部に組み込もうとすると、装置の構造
が極めて複雑となるため、設計、製作上の無理が生じる
、運転方法が複雑となる、保守点検性が大幅に低下する
等の不具合を生し、そのため、装置本来の機能を十分発
揮できなくなってしまうからである。

本発明は、濾過装置と反応性粒状体を充填してなる液体
処理塔を複合化するにあたって、塔内の構造を極めて簡
素にした新しい液体処理塔を提供することを目的とする
ものである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するためになされた本発明よりなる液体
処理塔は、塔内にイオン交換樹脂、粒状活性炭等の反応
性粒状体を充填するとともに、当該充填層の上方に単繊
維の集合体からなる長繊維束を立設させてなる濾過体を
形成し、当該濾過体の上方部に原液の流入管を、また前
記反応性粒状体充填層の下方部に処理液の流出管をそれ
ぞれ連通した液体処理塔であって、前記濾過体は塔内に
横設した透水性支持体に長繊維束の下端を固定するとと
もに、その上端を自由端として長繊維束を立設した構成
からなり、当該長繊維束の上端から下端に向かって下降
流で原液を通液することによって長繊維束内の空隙部で
懸濁物を捕捉するようになしたものであることを特徴と
する。

以下に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の液体処理塔のフローを示す全体図であ
り、図中ｌは塔本体を示している。当該塔本体１内の下
方部にたとえばイオン交換樹脂、粒状活性炭等の反応性
粒状体２を充填してなる充填層３を形成するとともに、
当該充填層３の上方に複数本の長繊維束４を立設してな
る濾過体５を形成させる。

当該濾過体５は、前記充填層３の上方に横設した、たと
えば多孔板６等の透水性支持体に単繊維の集合体からな
る長繊維束４の下端を後述する固定具７によって固定す
るとともに、長繊維束４の上端を自由端とし、長繊維束
４を多孔板６の上方の塔本体１内に比較的密に充填する
ことにより、長繊維束４を立設した構成のものであり、
原液の濾過に際しては長繊維束４の上端から下端に向か
って下降流で原液を通液することによって行う。

前記多孔板６はたとえば塔本体１内の側胴部に設けた座
８によってボルトによって固定されており、塔本体１の
上部鏡板部を取り除くことによって、長繊維束４を固定
したまま多孔板６を塔外に取り出すことができるように
なっている。

また、前記濾過体５の上方部に原液流入管９と逆洗排水
排出管１０をそれぞれ連通し、更に前記充填層３の下方
部に処理液流出管１１を連通ずるとともに当該処理液流
出管１１にブロー管１２を分岐して連通ずる。

また、充填層３の上方であって多孔板６の下方の空間部
に濾過体５を逆洗するための逆洗空気流入管１３を連通
し、当該逆洗空気流入管１３に逆洗水流人管１４を分岐
して連通ずる。

なお、１５は充填層３と多孔板６との間の前記空間部に
付設した、反応性粒状体２の再生薬液のディストリビュ
ータ、１６は当該ディストリビュ−夕１５に連通させた
再生薬液供給管であり、これらは必要に応じて設置され
る。また、１７〜２３はそれぞれ弁を示す。

次に、長繊維束４を多孔板６に固定する方法について説
明する。

第２図は、長繊維束４の固定部分の拡大断面図であり、
図中４は多数本の単繊維の集合体からなる長繊維束、６
は多孔板、また７は長繊維束４を多孔板６に固定するた
めの固定具をそれぞれ示している。第２図に示した長繊
維束４は、多数本の単繊維をその下端において接着剤等
で固めて束となすとともに、固めた部分（以下接合部２
４という〉の中心に挿入孔２５を有する構造としである
。

また、固定具７は上端閉成で下端が開口した筒状体２６
と、当該筒状体２６の中間部に付設した、多孔板６の孔
２７より大径の鍔２８とからなるもので、当該鍔２８の
上方の筒状体２６の側胴部には多数の孔２９を貫設しで
ある。当該筒状体２６の径は、前記挿入孔２５内および
多孔板６の孔２７内に挿入することができるようにこれ
らの多孔より小径とし、かつ挿入した際に筒状体２６の
外側にそれぞれ適当な隙間Ｓ、、Ｓ、が形成されるよう
な径としである。なお、前記鍔２８にはこれらの隙間Ｓ
１およびＳ、を連通ずるごとく、連通孔３０を貫設する
。

当該固定具７と長繊維束４とは、筒状体２６の閉成上端
を、長繊維束４の接合部２４に設けた挿入孔２５の下部
より差し込んで当該挿入孔２５に筒状体２６の上部を挿
入し、接合部２４の下面と鍔２８の上面とを当接した後
、接合部２４および鍔２８をたとえばクランプ３１によ
り挟むことによって固定してあり、更に長繊維束４が固
定されている固定具７と多孔板６とは、筒状体２６の開
口下端を多孔板６の各孔２７の上部から差し込んで当該
孔２７に筒状体２６の下部を挿入した後、鍔２８によっ
て多孔板６上に係止し、その後筒状体２６の下部に、多
孔板６の下方よりナツト３２をネジ込むことによって固
定しである。

当該ナンド３２には、その周囲、軸方向に複数の連通孔
３３を貫設してあり、当該連通孔３３、前記隙間Ｓ　ｌ
　％鍔２８の連通孔３０、および前記隙間Ｓ２によって
多孔板６の上方の室と下方の室とが連通されている。ま
た、３４は鍔２８と多孔十反６との間に介在させたスペ
ーサを示している。

く作用〉 以下に本液体処理塔の操作を説明する。

原液を処理するに際しては、弁１７および弁２２を開口
して原液流入管９より塔本体１内に下降流で原液を流入
させる。流入した原液は先ず塔内で立設する長繊維束４
からなる濾過体５と接触しながら流下し、この間に長繊
維束４で形成する空隙部で原液中の懸濁物が捕捉される
。懸濁物を除去されて清澄となった濾過液は、その一部
が固定具７を構成している筒状体２６に設けた孔２９か
ら筒状体２６内に入り、次いで当該筒状体２６内を通っ
て多孔板６の下方の室に至り、濾過液の他部は隙間Ｓ２
、鍔２８の連通孔３０、隙間Ｓ１、およびナツト３２の
連通孔３３を通過して同じく多孔板６の下方の室に至る
。

多孔板６の下方に集液された濾過液は次いで塔内を流下
して反応性粒状体２の充填層３と接触し、この際濾過液
中に含まれている特定の溶解性物質あるいはイオンが、
吸着またはイオン交換によって反応性粒状体２に捕捉さ
れ、処理液は処理液流出管１１から流出する。

このような処理の続行により長繊維束４の空隙部に懸濁
物が多く捕捉されると、濾過体５における圧力損失が次
第に増大し、圧力損失の増大に伴い長繊維束４の下方部
から直立している長繊維束４が屈曲しはじめ、長繊維束
４の直立する高さが次第に減少して行く現象が生ずる。

反応性粒状体２の処理能力がまだ十分に残っているうち
に、前記圧力損失の増大が予め決定しである値となった
場合には、その時点で弁１７および弁２２を閉じ、原液
の処理を一旦中断して以下のような濾過体５の逆洗を行
う。

すなわち、弁１８および弁１９をａ口して逆洗空気流入
管１３から圧縮空気を流入する。

多孔板６の下方は濾過液で満たされているので、圧縮空
気の流入によって最初に濾過液が、連通孔３３、隙間Ｓ
い連通孔３０を経て隙間Ｓ２より、あるいは筒状体２６
の内部を通って側胴部の各孔２９より、多孔板６の上方
の室に流出するが、すぐに多孔板６の下方に第２図に示
したごとく液面りが形成されるとともに当該液面りの上
部に圧縮空気の層Ａが形成される。そして、圧縮空気は
液面りより上方に位置するナツト３２の連通孔３３を経
て隙間Ｓ、に至り、更に連通孔３０を経て隙間Ｓ２から
噴出される。なお、この時前記液面りが筒状体２６の下
端開口部よりも上に位置するように各連通孔３３．３０
および隙間Ｓいｓ２の開口面積を設定しておくとよく、
このような構成とすることによって圧縮空気を各固定具
７に有する連通孔３３に均等に供給することができる。

当該圧縮空気の流入により、多孔Ｆｉ６の上方の室内の
液が攪拌されるとともに長繊維束４が振動し、繊維間で
形成されていた空隙が破壊されて懸濁物の集合体が破壊
され、また長繊維束４に付着していた懸濁物が剥離され
る。

特に圧縮空気を流入する初期の段階で多孔板６の下方に
存在する濾過液が圧縮空気に一気に押し上げられて勢い
の強いピストン流となるので、懸濁物の除去に効果的で
ある。

上述した圧縮空気の流入を続行したまま、あるいは弁１
９を閉じて圧縮空気の流入を止めた後、弁２０を開口し
て逆洗水流人管１４から逆洗水を流入する。

流入した逆洗水は主に筒状体２６の下端開口部から当該
筒状体２６内に入り、次いで当該筒状体２６上部の各孔
２９から流出し、一部はナツト３２の連通孔３３を通っ
て隙間ｓ２から流出する。

長繊維束４の下端が固定されているとともに、その上端
が自由端となっているので、逆洗水の上昇流により長繊
維束４は吹き流しのようになって伸長するとともに、各
繊維が振動する。したがって、前記圧縮空気の流入によ
るショックによって長繊維束４から離脱した懸濁物は洗
浄水で洗い流され、懸濁物を含む逆洗排水が逆洗排水流
出管１０から塔本体１外に流出する。

本発明に用いる長繊維束４からなる濾過体５は、長繊維
束４の下端が多孔板６に固定されているので、高流速の
逆洗空気や逆洗水を流入しても長繊維束４が塔本体１外
に流出することがない。

したがって、従来の砂やアンスラサイト等の充填材を用
いる濾過方法と比較してより以上の高流速の逆洗空気あ
るいは逆洗水を流入することができるとともに、濾過体
５の上方にスクリーン等の障害物が一切付設されていな
いので、本発明に用いる濾過体は短時間で、かつ効果的
に懸濁物を逆洗により除くことができる。

以上のような濾過体５の逆洗が終了したら弁１８、弁１
９、および弁２０を閉じ、弁１７および弁２２を開口し
て原液流入管９から塔本体ｌ内に原液を流入させ、再び
前述のような原液の処理を続行する。

なお、濾過体５における圧力損失の増大が予め決定しで
ある値となるより先に、反応性粒状体２の処理能力が低
下した場合には、反応性粒状体２の再生を行わなければ
ならない。

当該再生の方法は使用する反応性粒状体の種類によって
異なるので、それぞれの種類に応じて適宜の再生方法を
採用すればよい。たとえば反応性粒状体２に酸やアルカ
リ等の薬液を接触させて再生を行う場合は、第１図にお
いて弁２１および弁２３を開口し、再生薬液供給管１６
を介してディストリビュータ１５から反応性粒状体２の
充填層３上部に再生薬液を供給して反応性粒状体２と接
触させ、再生排液はブロー管１２から流出させるように
して行えばよい。

次に、本発明に用いる長繊維束を説明すると、当該長繊
維束としては比較的高流速の原液を下降流で通液しても
、その初期においては長繊維束の下方部がやや屈曲して
その高さが若干縮み、また通液の続行により下方部の屈
曲部が増加し、次第に長繊維束の直立している高さが減
少していくが、長繊維束が水平状に折れ曲がらず塔内で
通液中においても全体的に直立しているような腰の強さ
を有するものが望ましく、たとえばポリアクリル繊維、
ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の合成繊維、ある
いは綿、羊毛等の天然繊維そのものからなる単繊維の集
合体を用いることができ、更にポリアクリル系、ポリア
ミド系等の合成繊維の素材にイオン交換基を導入した公
知のイオン交換繊維や、これらの繊維を原料として公知
の方法で賦活して製造された活性炭素繊維からなる単繊
維の集合体を用いることもできる。

なお、長繊維束としてイオン交換繊維や、活性炭素繊維
からなる単繊維の集合体を用いた場合は、当該長繊維束
からなる濾過体において濾過の機能と同時に、イオン交
換機能あるいは吸着機能を併せて発揮させることができ
、より高度な処理を行うことができて便利である。

上記単繊維の太さとしては通常１〜８０μのものを用い
、また長繊維束の長さとしては通常０．１〜３ｍ、好ま
しくは０．２〜１．５ｍのものを用いるとよい。

なお、上述の実施態様では、長繊維束を立設させてなる
濾過体を、反応性粒状体充填層の上方に一段だけ形成し
た液体処理塔の例について説明したが、本発明において
は長繊維束からなる濾過体を反応性粒状体充填層の上方
に複数段（通常は２〜３段でよい）縦列に形成てもよい
。その場合は、各濾過体を上段から下段に向かって順次
精密な濾過が行えるような構成とし、濾過液の品質向上
と同時に濾過時間の延長が図れるという、いわゆる多層
濾過の効果が得られるようにする。

すなわち、本発明に用いる長繊維束からなる濾過体にお
いては、主として長繊維束を構成している単繊維の太さ
によって得られる濾過液の品質や正力損失が変化し、−
船釣には単繊維の太さが細いほど濾過液の品質は良好と
なるが圧力損失は増大し、そのため濾過時間が短くなり
、一方単繊維の太さが太いほど圧力損失は低下し、濾過
時間も長くなるが逆に濾過液の品質は低下する。したが
って、各濾過体を上段から下段に向かって順次精密な濾
過が行えるような構成とするには、各濾過体ごとに長繊
維束に用いる単繊維の太さを相違させ、かつ下段の濾過
体に至るほど用いる単繊維の太さを細くするとよい。

なお、上記単繊維の太さ以外の要因、たとえば使用する
長繊維束の長さや長繊維束の充填密度等の要因の変化に
よっても得られる濾過液の品質および圧力損失がある程
度相違し、長繊維束の長さが長いほど、また充填密度が
大なるほど濾過液の品質は良好となるが逆に圧力損失は
増大し、濾過時間が短くなり、一方長繊維束の長さが短
いほど、また充填密度が小なるほど圧力損失は低下し、
濾過時間は長くなるが逆に濾過液の品質は低下する。

したがって、これらの要因を適宜変化させることによっ
て、各濾過体を上段から下段に向かって順次精密な濾過
が行えるような構成としてもよい。

上述した液体処理塔は、反応性粒状体充填層の上方に複
数の多孔板を横設して充填層上方の塔内を複数の室に分
割し、各多孔板に長繊維束をそれぞれ立設させることに
よって各室内に長繊維束からなる濾過体を形成させる構
成とすればよく、基本的には第１図に示した液体処理塔
と同じであるので、詳しい説明は省略する。

〈効果〉 以上説明したごとく、本発明の液体処理塔はイオン交換
樹脂や粒状活性炭等の反応性粒状体充填層の上方に、長
繊維束からなる濾過体を形成させる構成としたことによ
って以下のような効果を奏する。

■　一つの装置で前処理としての濾過と、吸着あるいは
イオン交換の機能を課すことができ、設置面積の低減や
設備コストの低減が図れるのは勿論であるが、長繊維束
を用いる濾過は前述したように装置的に簡素であり、よ
って前記両機能の複合化による装置的な複雑化を最小限
に止めることができる。

■　本発明に用いる長繊維束は、前述のごとく長繊維束
の下端を接着剤等で固めることによっていわゆるモジュ
ール状とすることが可能であり、更にこのような長繊維
束全体をたとえば綱等の透水性保護具で覆っても差し支
えなく、このようにモジュール状とした場合は多孔板等
への取り付けおよび多孔板等からの取り外しが極めて簡
単に行えるようになり、したがって液体処理塔内部の保
守点検を行うことや長繊維束の交換作業等が極めて容易
になる。

■　更に、反応性粒状体充填層の上方に、長繊維束から
なる濾過体を複数段縦列に形成するとともに、各濾過体
を上段から下段に向かって順次精密な濾過が行えるよう
な構成とした場合には、上記効果に加えていわゆる多層
濾過の効果によって濾過液の品質を向上させるとともに
濾過時間を長くできるという、濾過体を一段に設けただ
けでは達成できない新たな作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ともに本発明の実施態様を示すもので、
第１図は本発明の液体処理塔の全体図を示す説明図であ
り、第２図は本発明に用いる長繊維束の固定部分を示す
拡大断面図である。 １・・・塔本体　　　　　　２・・・反応性粒状体３・
・・充填層　　　　　　４・・・長繊維束５・・・濾過
体　　　　　　６・・・多孔板７・・・固定具　　　　
　　８・・・座９・・・原液流入管　　　１０・・・逆
洗排水排出管１１・・・処理液流出管　　工２・・・ブ
ロー管１３・・・逆洗空気流入管　１４・・・逆洗水流
人管工５・・・ディストリビュータ １６・・・再生薬液供給管　１７〜２３・・・弁２４・
・・接合部　　　　　２５・・・挿入孔２６・・・筒状
体　　　　　２７・・・多孔板の孔２８・・・鍔　　　
　　　　２９・・・孔３０・・・連通孔　　　　　３１
・・・クランプ３２・・・ナツト　　　　　３３・・・
連通孔３４・・・スペーサ　　　　ｓｌ、ｓｌ・・隙間
第１図 ７ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、塔内にイオン交換樹脂、粒状活性炭等の反応性粒状
   体を充填するとともに、当該充填層の上方に単繊維の集
   合体からなる長繊維束を立設させてなる濾過体を形成し
   、当該濾過体の上方部に原液の流入管を、また前記反応
   性粒状体充填層の下方部に処理液の流出管をそれぞれ連
   通した液体処理塔であって、前記濾過体は塔内に横設し
   た透水性支持体に長繊維束の下端を固定するとともに、
   その上端を自由端として塔内部に長繊維束を立設した構
   成からなり、当該長繊維束の上端から下端に向かって下
   降流で原液を通液することによって長繊維束内の空隙部
   で懸濁物を捕捉するようになしたものであることを特徴
   とする液体処理塔。 ２、反応性粒状体充填層の上方に、長繊維束を立設させ
   てなる濾過体を複数段縦列に形成するとともに、各濾過
   体を上段から下段に向かって順次精密な濾過が行えるよ
   うな構成とした請求項１に記載の液体処理塔。