JPH08323374A

JPH08323374A - 濾過装置

Info

Publication number: JPH08323374A
Application number: JP15534995A
Authority: JP
Inventors: Yukio Takeda; 幸雄武田; Takeshi Zedo; 猛是洞; Isao Akeda; 功明田
Original assignee: Ishihara Sangyo Kaisha Ltd; Iwasaki Electric Co Ltd
Current assignee: Ishihara Sangyo Kaisha Ltd; Iwasaki Electric Co Ltd
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】濾過性能に優れ、長期間使用しても濾過処理能
力が低下しない、濾過装置を提供する。【構成】二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）を担持してなる濾過
材を濾過塔２内に充填して濾過層４となし、この濾過塔
内に被処理水を導入し濾過層を通過させることにより濾
過処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プ−ル水、上水、用
水、産業排水等の濾過処理を行う濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プ−ル水、上水、用水、産業排水等の濾
過処理には砂濾過装置が広く使用されている。砂濾過装
置は、濾過槽内に一定の厚さに充填された硅砂等からな
る濾過材層に被処理水を下向流或いは上向流に通水する
と、濾過材層の表面或いは濾過材層の内部の間隙で被処
理水中の懸濁物質が捕捉されるものである。捕捉された
懸濁物質同士は場合により電荷的に帯電し、その物理化
学的効果によって一層捕捉効果が向上する。

【０００３】濾過材として、天然砂（硅砂）のほか、珪
藻土、アンスラサイト、セラミック加工物などが使用さ
れ、さらにその粒状形態、粒度、比重、多孔性等を変え
るなどして、濾過処理の向上が図られている。

【０００４】砂濾過装置には、被処理水を緩速的に通水
してゆっくりと被処理水中の懸濁物質を除去する緩速砂
濾過装置や、被処理水を圧力をかけて通水し、急速的に
被処理水中の懸濁物質を除去する急速砂濾過装置があ
る。また、濾過材層には濾過材が流動しない固定床式の
ものの外に、濾過材が流動する流動床式のものもある。

【０００５】固定床式の濾過装置の場合、一定量の懸濁
物質が捕捉されると、濾過処理能力が低下し、また目詰
まりにより抵抗が大きくなる。そこで、濾過処理のため
に通水している方向とは逆方向から通水し、場合により
空気を同時に送り込んで、濾過材を強く流動させて捕捉
した懸濁物質を濾過材から脱離させて洗浄し濾過材の再
生が図られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
濾過装置及び濾過材では、長期間使用していると濾過材
に懸濁物質がこびりついて、逆方向の通水による再生処
理を行っても十分再生されず、濾過性能が次第に低下す
ると共に、抵抗が大きくなり圧力損失が増大する。また
濾過材に有機物質が付着してその結果発生する嫌気性微
生物によって異臭味を呈することがあり、これは特に飲
料水となる上水の場合に問題となる。

【０００７】本発明は、濾過性能に優れ、長期間使用し
ても濾過処理能力が低下しない、濾過装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の濾過装置では、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）
を担持してなる濾過材を濾過塔内に充填して濾過層とな
し、濾過塔内に導入された被処理水を濾過層を通過させ
ることにより、被処理水中の懸濁物質を除去すると共に
有機物質を分解処理するように構成した。

【０００９】濾過材としては天然砂（硅砂）のほか、珪
藻土、アンスラサイト、セラミック加工物などが使用で
きる。濾過材の直径は圧力損失を考慮して０．１〜５ｍ
ｍぐらいが好ましく、この濾過材の表面や内部（有孔性
の濾過材の場合）に、二酸化チタンが固定される。

【００１０】二酸化チタンは水中では酸化触媒として有
効で、抗菌性も有する。固定される二酸化チタンの量
は、重量比で濾過材の０．１〜３０％が好ましい。

【００１１】二酸化チタンを担持する濾過材が充填され
る濾過塔は、塔の他、槽でもあるいはタンクなどでもよ
くその形状は問わない。濾過層の厚さは、懸濁物質（Ｓ
Ｓ）の捕捉性や圧力損失からみて０．５〜２．０ｍぐら
いが好ましい。濾過層の厚さは、緩速濾過処理をするの
か急速濾過処理をするのかにより、濾過塔の横断面積と
の関係で相対的に決められる。緩速濾過処理をすべきと
きには濾過層の厚さは大きく、急速濾過処理をするとき
は濾過層の厚さは小さくされる。

【００１２】本発明の濾過装置は濾過層が流動しない固
定床型としても、或いは流動する流動床型としてもよ
い。被処理水は下向流としても、上向流としても、或い
は水平流としてもよい。

【００１３】濾過装置には被処理水と一緒に酸化剤を導
入してもよく、酸化剤としては、好ましくは次亜塩素酸
塩や過酸化水素等が使用できる。

【００１４】また濾過塔内に紫外線ランプを配置しても
よい。紫外線ランプは濾過層の上部及び（又は）内部に
配置され、石英製のジャケット内に配置してもよい。紫
外線ランプとしてはブラックライトランプや中・高圧の
水銀ランプが使用でき、好ましくは主として２５４ｎｍ
の波長の紫外線を放射するものがよい。紫外線ランプの
容量や本数は濾過塔の大きさ等に応じて決められる。

【００１５】

【作用】濾過材により懸濁物質が捕捉されると共に、二
酸化チタンの抗菌性により濾過材に細菌や微生物等が付
着するのが阻止される。また二酸化チタンの酸化触媒と
しての作用により、被処理水中の溶存酸素や残留塩素を
介して被処理水中の結合塩素（クロラミン）や有機物質
の酸化分解が行われる。

【００１６】酸化剤が併用されると、被処理水中の結合
塩素や有機物の酸化分解がより強力に行われ、さらに大
腸菌、その他の一般細菌を死滅させることができる。

【００１７】また、紫外線ランプが併用されると、懸濁
物質の除去に加えて、紫外線が二酸化チタンに照射され
二酸化チタンが光励起されて、これにより生ずる活性酸
素、過酸化水素、ＯＨラジカルイオン等の強い酸化力に
より、結合塩素や有機物の酸化分解がさらに強力に行わ
れると共に、大腸菌、その他の一般細菌の他に、紫外線
によりウイルスもが死滅する。また濾過材に捕捉乃至付
着した有機物質が酸化分解されて濾過材が再生される。

【００１８】

【実施例】

【００１９】＜実施例１＞

【００２０】図１において、濾過装置１は濾過塔２から
なり、濾過塔２内の通水性の支持板３の上に濾過材が堆
積充填されて濾過層４が形成されている。濾過材は表面
に二酸化チタンが固定された硅砂からなる。導入管５を
介して被処理水が、また供給管６を介して酸化剤が処理
槽に導入される。被処理水は濾過層４を通って濾過処理
され処理水となって排出管７から排出される。

【００２１】濾過装置１の濾過材を再生する場合には、
排水管７から濾過塔２内に水を送り、同時に空気管８か
ら空気を送って、濾過層４を流動状態にして濾過材に付
着した懸濁物質を分離洗浄し、洗浄水を導入管５から排
出する。空気は排気管９から排気される。

【００２２】＜実施例２＞

【００２３】図２の実施例２の濾過装置１０は、実施例
１の濾過装置１と構造はほぼ同じであるが、濾過装置１
０には濾過層４の上方の空間に紫外線ランプ１１が配置
されている。紫外線ランプ１１は石英製のジャケット内
に収容され、濾過層４の上面を照射するようになされて
いる。

【００２４】実施例２の濾過装置１０では濾過層におけ
る懸濁物質の捕捉、酸化剤による酸化分解の他に、紫外
線による殺菌作用や、紫外線が二酸化チタンに照射され
ることにより二酸化チタンが光励起されこれにより生ず
る活性酸素、過酸化水素、ＯＨラジカルイオン等の強い
酸化力に酸化分解が行われる。

【００２５】＜実施例３＞

【００２６】図３の実施例３の濾過装置２０は、連続洗
浄式の濾過装置で、濾過材が収容された濾過塔２１の底
部は谷状になり、谷状の底部から上方に向けて筒状のエ
ア−リフト２２が配置されている。被処理水は導入管２
３から、酸化剤は供給管２４からそれぞれ濾過塔２１内
に導入される。エア−リフト２２には空気管２５を介し
て空気が常時供給されている。石英製のジャケットに収
容された紫外線ランプ２６が縦に配置され、紫外線ラン
プ２６の一部は濾過層２７に入り込んでいる。２８は液
面、２９は濾過層２７の上面を示す。

【００２７】被処理水と酸化剤が濾過層２７に送られ、
濾過処理された処理水は排出管３０から排出される。エ
ア−リフト２２には空気管２５を介して空気が常時供給
されているので、濾過層２７の下方の濾過材はエア−リ
フト２２内に吸引され、ここで空気により攪拌洗浄され
て濾過材に捕捉された懸濁物質や酸化分解物が濾過材か
ら分離し、エア−リフト２２の上部で再生された濾過材
は再び濾過層２７に戻り、懸濁物質等を含んだ洗浄水は
排水管３１を介して濾過塔外に排出される。

【００２８】＜試験例１＞

【００２９】図１の実施例１の濾過装置を使用して濾過
試験を行った。濾過塔は高さ１４０ｃｍ、塔の内径は４
５ｃｍで、二酸化チタンが表面に固定された硅砂（直径
２ｍｍ）からなる濾過層の厚さは６３ｃｍである。原水
としてプ−ル水を使用し、例１では線速度（１時間の流
量／塔有効断面積）を５ｍ／ｈとし、例２では１０ｍ／
ｈ、例３では２０ｍ／ｈ、例４では３０ｍ／ｈとした。

【００３０】酸化剤として次亜塩素酸ソ−ダを使用し、
これを残留塩素が０．８ｍｇ／リットルとなるように導
入した。処理前と処理後のＳＳ（懸濁物質：ｍｇ／リッ
トル）、濁度（度）、クロラミン（ｍｇ／リットル）及
び残留塩素（ｍｇ／リットル）を表１（処理前）及び表
２（処理後）に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】試験結果から、試験例１では線速度が３０
ｍ／ｈ（例４）までの処理条件ではＳＳの濾過効果以外
に、脂肪酸系を示す微白濁性の濁度も改善され、且つ結
合塩素を示すクロラミンも酸化分解処理されていること
がわかる。また残留塩素も低減していることから、プ−
ル水中の有機物質も分解されていることが予測される。

【００３４】＜試験例２＞

【００３５】図２の実施例２の濾過装置を使用して濾過
試験を行った。濾過塔は高さ１４０ｃｍ、塔の内径は４
５ｃｍで、二酸化チタンが表面に固定された硅砂（直径
２ｍｍ）からなる濾過層の厚さは６３ｃｍである。紫外
線ランプとして１５Ｗを３本使用した。原水として浄水
処理場の原水を使用し、例５では線速度（１時間の流量
／塔有効断面積）を５ｍ／ｈとし、例６では１０ｍ／
ｈ、例７では２０ｍ／ｈ、例８では３０ｍ／ｈとした。

【００３６】酸化剤として次亜塩素酸ソ−ダを使用し、
これを残留塩素が０．８ｍｇ／リットルとなるように導
入した。処理前と処理後のＳＳ（懸濁物質ｍｇ／リット
ル）、濁度（度）、トリハロメタン（μｇ／リットル）
及びＣＯＤ（ｍｇ／リットル）を表３（処理前）及び表
４（処理後）に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】試験結果から、試験例２では線速度が３０
ｍ／ｈ（例８）までの処理条件ではＳＳの濾過効果以外
に、微白濁性濁度も改善され、且つ発がん性物質を示す
トリハロメタンも完全に処理されていることがわかる。
またＣＯＤも低減していることからその他の有機物質も
分解されていることが予測される。なお試験例２に示す
条件で、大腸菌が原水では１２０個／１００ミリリット
ルであったのに対して、処理後は検出されなかった。

【００４０】＜試験例３＞

【００４１】図３の実施例３の濾過装置を使用して濾過
試験を行った。濾過塔は高さ１７１ｃｍ、塔の内径は６
０ｃｍで、二酸化チタンが表面に固定された硅砂（直径
２ｍｍ）からなる濾過層の厚さは１５０ｃｍである。紫
外線ランプとして６５Ｗを８本使用した。原水としてビ
−ル工場の総合排水設備の最終処理水を使用し、例９で
は線速度（１時間の流量／塔有効断面積）を５ｍ／ｈと
し、例１０では１０ｍ／ｈ、例１１では２０ｍ／ｈ、例
１２では３０ｍ／ｈとした。

【００４２】酸化剤として次亜塩素酸ソ−ダを使用し、
これを残留塩素が０．８ｍｇ／リットルとなるように導
入した。処理前と処理後のＳＳ（懸濁物質ｍｇ／リット
ル）、色度（度）、アンモニア性窒素（ｍｇ／リット
ル）及びＣＯＤ（ｍｇ／リットル）を表５（処理前）及
び表６（処理後）に示す。

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】試験結果から、試験例３では線速度が２０
ｍ／ｈ（例１１）までの処理条件ではＳＳの濾過効果以
外に、フミン・フルボ質を代表する色度成分も処理さ
れ、且つアンモニア性窒素も低減されており結果的に硝
化という形で処理されていると思われる。またＣＯＤも
低減していることからその他の有機物質も分解されてい
ることがわかる。なお試験例３に示す条件で、大腸菌が
原水では１２０００個／１００ミリリットルであったの
に対して、処理後は検出されなかった。

【００４６】

【発明の効果】本発明の濾過装置では、濾過材により懸
濁物質が捕捉されると共に、二酸化チタンの抗菌性によ
り濾過材に菌等が付着するのが阻止される。また二酸化
チタンの酸化触媒作用により、脂肪酸系有機物質、結合
塩素を有する有機物質、色度成分、ＣＯＤ物質などの有
機物質、残留塩素などが酸化分解される。

【００４７】また、酸化剤が併用されると、濾過材によ
る懸濁物質の捕捉に加えて、上述の有機物等がより強力
に酸化分解され、また大腸菌やその他の一般細菌も死滅
させることができる。

【００４８】さらに、紫外線ランプが併用されることに
より、酸化剤では処理できなかったウイルスも殺菌処理
されると共に、紫外線が二酸化チタンに照射されて二酸
化チタンが光励起されこれにより生ずる活性酸素、過酸
化水素、ＯＨラジカルイオン等の強い酸化力により、上
述の有機物等の酸化分解がさらに促進されると共にトリ
ハロメタンやアンモニア性窒素も酸化分解される。

【００４９】また二酸化チタンを担持した濾過材に付着
した有機物質等も酸化分解されて濾過材が再生されるの
で、濾過材の吸着効果が低下せずに維持される。

【００５０】このように本発明の濾過装置では、懸濁物
質を除去できるほか、有機物質、トリハロメタン、アン
モニア性窒素、大腸菌、ウイルス、細菌、菌類などを分
解或いは殺菌できるため、プ−ル水、上水、用水、産業
排水など種々の水処理に有効である。また、本発明の濾
過装置は、有機物質等を酸化分解するので濾過材の目詰
まりを低減でき、濾過性能を長期間維持できるので、維
持管理が容易でコストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の濾過装置を示す図。

【図２】実施例２の濾過装置を示す図。

【図３】実施例３の濾過装置を示す図。

【符号の説明】

１濾過装置２濾過塔３支持板４濾過層５導入管６供給管７排水管８空気管９排気管１０濾過装置１１紫外線ランプ２０濾過装置２１濾過塔２２エア−リフト２３導入管２４供給管２５空気管２６紫外線ランプ２７濾過層２８液面２９濾過層の上面３０排出管３１排水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者明田功滋賀県草津市西渋川２丁目３番１号石原産業株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）を担持してなる
濾過材を濾過塔内に充填して濾過層となし、この濾過塔
内に被処理水を導入し濾過層を通過させることにより濾
過処理することを特徴とする濾過装置。
【請求項２】酸化剤を被処理水と共に濾過塔内に導入し
ながら濾過処理をすることを特徴とする請求項１に記載
の濾過装置。
【請求項３】濾過塔内に紫外線ランプを配置し被処理水
及び濾過材に紫外線を照射しながら濾過処理をすること
を特徴とする請求項１又は２に記載の濾過装置。