JPH10505540A - 濾過方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、懸濁液を濾過する方法及びその装置に関するものであり、未濾過懸濁液をフィルター部材（５）を収容した圧力容器（３）へ搬送し、濾過処理後にバックフラッシング液をフィルター部材（５）の底部から導入してバックフラッシングを行い、該フィルター部材内部に残留した濾液又はバックフラッシングに使用されなかったバックフラッシング液を該フィルター部材内部を通過させて圧力容器（３）の外へ排出する。

Description

【発明の詳細な説明】 濾過方法及びその装置 本発明は、液体の濾過方法及びその装置に係り、具体的には請求項１及び５に おける公知部の記載に関するものである。 スウェーデン特許第４４３８１５号には、圧力フィルターによる緑液懸濁液の 濾過方法が開示されている。この圧力フィルターは、圧力容器と、この内部に配 され且つ隔壁から吊り下げられた複数のフィルター部材とから構成されている。 この場合、懸濁液は圧力容器の下部に導入され、その濾液は濾過工程の間に各フ ィルター部材内部を通過して上記隔壁の上方の圧力容器の上部から外部へ搬送さ れる。濾過処理によりフィルター部材表面上に付着したスラッジは、濾過処理を 一時的に中断して所謂逆流洗浄によって除去され、洗浄終了後、スラッジを含有 した洗浄液はポンプによって排出され、濾過処理が再開される。 スウェーデン特許出願第８９０３２６７−６号には、懸濁液を濾過する方法及 び装置が開示されており、垂直に配設されたフィルター部材を有する圧力フィル ターが使用されている。この場合の洗浄工程では、先ず濾過処理により堆積した 物質を乾燥して、その後フィルター部材に設けられている濾布から堆積物質を除 去するためにバックフラッシングが行われる。尚、洗浄工程前には、未濾過の懸 濁液を排出して圧力容器内は空にされている。 上記２つの方法におけるバックフラッシングは、バックフラッシ ング媒体を上方からフィルター部材内部へ供給して行われ、フィルター部材内に 残留したバックフラッシングに使用されなかった媒体は、濾液及び又は次の濾過 処理に使用する懸濁液を希釈することに利用される。 上記とは別の圧力フィルターとして、アマフィルター（Ama Filter）社製クリ ケットフィルター（Cricket filter）として市販されている圧力フィルターがあ る。この圧力フィルターは上部構造体から吊り下げられた平坦なフィルター部材 を有しており、この圧力フィルターのバックフラッシングをフィルター部材の下 部領域から開始することで、バックフラッシングに関連する特性を改善している 。しかしながら、この場合においてもバックフラッシング液は上方から供給され 、フィルター部材内に残留した液体を自動的に排出することができない。 本発明の目的は、上述した型の方法及び装置を改善して公知の構造に関する問 題点を解決することにある。更に、本発明は、比較的低コストで且つ比較的簡単 な技術を用いて実施可能な濾過方法及びその装置を提供することを目的とする。 本発明は、請求項１の特徴部の記載により上述した問題を解決する。この記載 による手段によって、公知の技術に対して有効な効果が得られる。すなわち、バ ックフラッシング液が簡単な方法でフィルター部材内部の底部から上方へ作用し 、その結果、より効率良くバックフラッシングを行うことができ、堆積したスラ ッジケークを フィルター部材全面に亘って効果的に除去することが可能となる。また、濾液又 は使用されなかったバックフラッシング液を特別な装置を用いることなくフィル ター部材から排出することができるので、特別な装置を配設する必要がなく、バ ックフラッシング液の使用量を必要最低限に抑えることができ、更に濾液が希釈 されずに済む。更に、圧力容器の外へ液体を排出する際に、特別な装置を使用せ ずに液体の排出を行うことができるが、ポンプを用いて排出を行うことも可能で ある。また、請求項１の特徴部の記載のようにフィルター部材の内部に充填部材 を配することによって、フィルター部材の内部容積を非常に減少させることがで きるので、バックフラッシング液の使用量を更に少なく抑えることができる。 請求項２の記載のようにスラッジを乾燥させることによって、スラッジの除去 すなわち洗浄処理を効果的に行うことができ、また、請求項２のように圧力を加 えることによって付着したスラッジケークをフィルター部材上に保持することが でき、これにより未濾過懸濁液を排出している間にスラッジケークがこの未濾過 懸濁液内に落ちることがなくなる。 請求項３の記載によって、スラッジを含有したスラリーには化学薬剤が殆ど含 まれないことになる。 請求項４の記載によって、バックフラッシングを非常に有効的に制御すること ができる。 請求項５の特徴部の記載の特徴を有する本発明による装置によって、バックフ ラッシング液を容易に且つ効果的にフィルター部材内部の底部から上方に向かっ て作用させることができ、フィルター部 材内部に残留した液体（濾液又はバックフラッシング液）を、濾過サイクルにお ける次の工程前に、容易に且つ効果的にフィルター部材内部から排出することが できる。また、使用するバックフラッシング液の量を最小限に抑えることができ 、かつ、濾液の希釈も最小限に抑えることができる。 請求項６の記載によって、フィルター部材を支持しつつ、導管を簡単かつ適切 に配設することができる。特に、請求項７の記載によれば更に効果的であり、あ る程度の長さに制限された導管を有する構造体を使用することによって、バック フラッシングの際に形成されるスラリーが下方へ流れるのを妨げることがない。 請求項８の記載によって、加圧によるフィルター部材の形状変形に対する抵抗 力が増すことになる。 請求項９の記載のように、特に請求項１０の記載のように、フィルター部材を 構成することによって、変形を抑制し且つ濾布の有効濾過領域を増加させること ができる。 請求項１１の記載によって、請求項１の部分で説明したように、フィルター部 材の内部容積を非常に減少させることができるので、バックフラッシング液の使 用量を更に抑えることができる。 請求項１２の記載によって、強度を考慮せずにフィルター部材の形状を自由に 選択することができる。 請求項１３の記載によって、フィルター部材内部に配される充填部材を特に低 費用で製造及び利用できる。 請求項１４の記載、特に請求項１５の記載によって、請求項２の部分で説明し たように、スラッジの除去すなわち洗浄処理を効果的 に行うことができ、また、請求項１５のように圧力を加えることによって付着し たスラッジケークをフィルター部材上に保持することができ、これにより濾過さ れていない懸濁液を排出している間にスラッジケークがこの未濾過懸濁液内に落 ちることがなくなる。 請求項１６の記載によって、請求項４の部分で説明したように、バックフラッ シングを非常に有効的に制御することができる。 本発明を、実施例及び添付図面に従って以下に詳述する。 図１は本発明による方法の概要を示す模式図である。 図２は本発明による装置における圧力容器内のフィルター部材の基本的収納構 造を示す。 図３は図２のフィルター部材の構造部の１つを示す。 図１は、懸濁した緑液の濾過処理に関する本発明の濾過方法の基本的構成を示 しており、この方法には苛性化処理の化学的循環経路が含まれている。符号（１ ）は、懸濁した緑液中に含まれたスラッジを均一化するための均一化タンクを示 しており、この懸濁した緑液は溶解タンク（図示せず）から入口導管（１３）を 介して均一化タンク（１）内に導入される。懸濁した緑液は好ましくは継続的に 作動するポンプ（２）を用いて均一化タンクから円筒状フィルターを収容したほ ぼ円形の断面を有する圧力容器（３）へ移送される。この実施例の濾過装置は圧 力容器（３）内に位置したフィルター部材であって、このフィルター部材は支持 構造体（４）から垂直方向上方に配向して配設されている複数の管状フィルター （５）から構 成されている。この管状フィルター（５）は、濾過用プレコート層を設ける必要 のない濾布によって被覆されるのが好ましい。この実施例において、管状フィル ター（５）は濾布に被覆された有孔プレートからなる円筒状物から形成されてお り、プレート外面と濾布との間には変形を抑制し且つ濾布の有効濾過領域を広く するために、アンダーワイヤー又は高い透過性を有する粗質布が配設されるのが 好ましい。 次に、本発明の濾過サイクルを以下に説明する。 先ず、事前に圧力容器（３）に懸濁した緑液を所望量だけ充填し、ポンプ（２ ）を使用して容器内の圧力を増加させる。この容器内の圧力は１〜５bar 好まし い。その後、継続的にポンプしながら一定時間濾過処理を行う。この時間は懸濁 した緑液の濾過度に依存するが、通常約１５〜６０分間である。濾過工程におい て、スラッジが濾布上に連続的に堆積するにつれて、濾布の透過性が減少するが 、一定の流量で作動するポンプ（２）からの流勢によって圧力が徐々に増加し、 最終的には例えば約４−５bar でに達することになる。また、これよりも実質的 に高い圧力にもなり得る。尚、例えば白液を濾過するような場合における圧力及 び時間は、上記と異なることもある。 濾過工程が終了した後、未濾過の緑液は排出され導管（６）を介して均一化タ ンク（１）へ戻される。この未濾過懸濁液排出工程は本実施例においては約１分 で行われる。未濾過懸濁液排出工程の間、圧力容器（３）内の圧力を所定値に維 持するため、ファン（７）が使用される。このように圧力を維持することによっ て、濾 布に付着したスラッジケーク内に存在する少量の液体がその空気圧によって濾布 を透過し、その結果スラッジを乾燥させることができ、更に濾布に付着したスラ ッジケークがその空気圧によって濾布上に保持され、未濾過懸濁液排出工程間に 未濾過懸濁液内に落ちることがなくなる。圧力容器内を空にした後、通常約１０ 秒以上ファン（７）から空気を送風し、管状フィルター（５）上のスラッジケー クを更に乾燥させる。尚、ファン（７）の吸引側の端部は、均一化タンク（１） の上部と連結させると好ましい。 乾燥工程が終了した後、バックフラッシング用圧力タンク（８）内に貯蔵され ていた温水又は凝縮水を導管（９）を介して圧力容器（３）内の導管構造体（４ ）に加圧して導入する。この温水又は凝縮水が導管構造体（４）の底部から上方 に向かって管状フィルター（５）の内部を通過しながら濾布を透過して外へ流出 することによって、管状フィルター（５）がバックフラッシングされることにな る。このようなバックフラッシングは、バックフラッシング液を頂部から下方に 流す従来のフラッシングと比較して、濾布をきれいに且つ確実に洗浄することが できる。また、管状フィルター（５）に充填部材を配設することによって、バッ クフラッシングに必要となる液量を実質的に減少させることが可能となる。バッ クフラッシング工程において、バックフラッシング液はフィルター（５）から除 去されたスラッジと共にスラリーを形成して圧力容器（３）の底部へ流れ落ち、 導管（１０）を介してスラッジ用ポンピングタンク（１１）内へ搬送される。こ の実施例において、スラッジの除去するために要する時間は約１分である。すな わち、１回の濾過サイク ルを終了した後、約１分で新しい濾過サイクルを開始することができる。 上述したようにポンプ（２）は、洗浄工程を行う際の技術的理由により、濾過 サイクルの間ずっと継続的に作動するのが好ましく、また、懸濁した緑液は濾過 処理が終了した後の残りの工程の間に均一化タンクに戻される。 本発明の濾過方法及び濾過装置を緑液の濾過処理に使用することによって、多 くの有益な効果が得られる。具体的には、緑液はスラッジ含有量が少ないので複 数の管状フィルターを互いに接近して配設することができ、その結果非常に広い フィルター有効濾過領域を確保することが可能となる。更に、除去されるスラッ ジのｐＨ値が低いすなわち排出されるスラリー内のアルカリ金属塩の含有量が少 ない（この場合通常５−１５g/l）ので、有害廃液による公害問題を考慮せずに 直接廃液を捨てることが可能となる。また、その他の有益な効果として、本発明 の濾過方法は濾過損失が非常に少なく、具体的にはその損失を循環経路内に導入 された緑液の０．２５〜０．５％の範囲内に抑えることができる。 このように、本発明による方法及び装置は比較的簡単な部材を使用して非常に 高い効果が得られる。スウェーデン特許出願第８９０３２６７−６号における構 成は濾過用圧力容器の上流及び下流の両方が閉鎖した構成であるが、本発明の構 成において加圧されるのは圧力容器のみである。 図２は、圧力容器（３）内に非常に密集して配設された長尺で細長い管状フィ ルター部材（５）の配置構造を示している。本実施例 において、管状フィルター部材（５）はその下端部で構造体（４）によって垂直 状態で支持されている。この構造体は、入口／出口導管（４′）と、これから分 岐した中間導管（４′′）と、これと連通した水平導管（４′′′）とを備えた 連続分岐管から構成されており、垂直な管状フィルター部材（５）はこの水平導 管（４′′′）と連通している。この配置構造は、複数の管状フィルター部材（ ５）を１つの水平導管（４′′′）に取り付けてなる構成部を複数配設して構成 されている。このような構造にすることによって、管状フィルター部材（５）を 圧力容器（３）内に密に収納することができると同時に、バックフラッシング工 程間にフィルター部材（５）から流れ落ちるスラリーが構造体（４）付近を効率 良く通過することが可能となり、従ってこのスラリーを圧力容器（３）の底部ま で効率良く到達させることができる。 図３は、複数のフィルター管（５）からなる構造部の１つを示しており、この 構造部を構成する複数のフィルター管（５）は水平導管（４′′′）に沿って一 列に配されている。また、この図には構造部と中間導管（４′′）との接続が詳 細に示されており、この中間導管（４′′）は平坦部分を有するほぼＵ字形状に 形成されている。この中間導管（４′′）は、そのシャンク部分で水平導管（４ ′′′）の下側と連結しており、また中間導管（４′′）の下端部の中央でこの 導管よりも大きい入口／出口導管（４′）と連結している。尚、このような構成 部を円形断面を有する又は円筒状の圧力容器内に収容するために、１つの構成部 におけるフィルター部材（５）の数及びその列の数は適用スペースに応じて決め られる。 好適な実施態様として、全フィルター部材を複数の部分、例えば６つの部分に 分割して、各部分のフィルター部材を経時的に連続してバックフラッシングして もよい。これによって、全フィルター部材を一度にバックフラッシングするため に必要な流量を１留分にだけ減少させることができる（この場合１／６）という 有益な効果が得られる。この結果、導管の寸法を更に狭くすることができると共 に、バックフラッシング液用圧力容器を縮小化することもでき、これに伴いバッ クフラッシング処理を従来よりも比較的簡単な方法で制御でき且つ確実に洗浄処 理を行うことができる。また、このような構成にすることによって、仮に管状フ ィルター部材が壊れた場合には、このフィルター部材を有する部分をバルブによ って閉鎖し、そして壊れていないフィルター部材を有する部分だけを作動させて 濾過処理を行うことができる。更に、その修理を行う場合には、壊れた部分だけ が取り出すことができる構成とすることができるので、フィルター全体を取り出 すものよりも非常に簡単に修理することができる。 ６つの部分に分割された型のフィルター部材の経時的フラッシング工程は、２ 部分づつ同時にバックフラッシングすることによって行うことも可能である。す なわち、バックフラッシング工程は３つの経時的フラッシングに分割されて行わ れる。この場合、フィルター全体をフラッシングするために、３つの部分におけ る１留分のフラッシング液を消費することになるが、このようにしても上記効果 が得られる。 バックフラッシング液の使用量を更に減少させるために、管状フ ィルター部材（５）に充填部材を配設してフィルター部材の内部容積を実質的に 減少させると有益である。好ましくは充填部材を金属構造体から形成し、この充 填部材をフィルター部材の内壁との間にギャップが形成されるようにスペースを 設けつつフィルター部材内部の大部分に充填する。フィルター部材の内壁とのギ ャップを維持するために、充填部材に離隔部材を設けるのが好ましい。この態様 の１つとして、充填部材を星型状の断面を有するように形成してもよく、この場 合その星型の先端部がフィルター部材の内壁と接触することによってギャップを 維持する。また、充填部材がフィルター部材の補剛部材としての役割をも果たす ことにより、フィルター部材（５）の直径や幾何学的形状を有効濾過領域を増加 させるために自由に選択することができる。特に、離隔部材としての役割も果た すストリップ、シーム、フランジ等を介在させることによって、この補剛効果を 好適に得ることができる。他の態様として、充填部材を発泡合成材料から形成し てもよく、このような充填材料はフィルター部材の内壁の形状に容易に適応する ことのできる。この場合、充填部材をフィルター部材と一体化した単一部材又は フィルター部材内部にいっぱいに充填される小さく分割された複数の部材として 形成してもよい。 フィルター部材の内部容積の全有効スペースの割合は、充填部材を用いること により例えばフィルター部材の形状寸法を考慮して変化させることができる。例 えば、本実施例における充填部材の占める割合又は充填量は、好ましくは３０％ 以上、より好ましくは約５０〜７０％である。 本発明の実施例として詳述したものは、請求の範囲内で様々に変化させること が可能である。従って、例えばフィルター部材を有効プレートからなる円筒状物 以外のものであってもよく、また別のフィルター部材材料を使用した別の形態の ものであってもよい。例えば本発明のフィルター部材の変形例として、管状フィ ルターの代わりにフィルター薄膜を使用することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ラルソン・パー スウェーデン、エス−774 60 アベスタ、 グリンレスティーゲン 15 (72)発明者 ウィンビー・マーティン スウェーデン、エス−417 08 ゲーテボ ルグ、ケルストレックニンゲン（番地な し) (72)発明者 マルクーソン・アニータ スウェーデン、エス−660 60 モルコム、 エルヴァスバッカ−グレサス 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 懸濁液を加圧してタンクから圧力容器（３）とこの内部に配された複数の フィルター部材とからなる非連続的に稼働する圧力フィルターへ搬送する搬送工 程と、 前記懸濁液を前記圧力容器内で濾液とスラッジとに分離する濾過工程と、 前記濾液をフィルター部材（５）の内部を通過させて導管（４）を介して 圧力容器（３）の外へ排出する濾液排出工程と、 前記濾過工程後に未濾過懸濁液を排出する未濾過懸濁液排出工程と、 気体によってフィルター部材上に堆積したスラッジケークを乾燥させる乾 燥工程と、 バックフラッシング液を前記フィルター部材（５）内へその底部から導入 して該フィルター部材の底部から上方に向かってバックフラッシングを行うバッ クフラッシング工程と、 バックフラッシングにより形成されたスラリーを圧力容器（３）から排出 するスラリー排出工程と、 からなる懸濁液を濾過する方法において、 前記フィルター部材（５）の内部に充填部材を挿入してバックフラッシン グ液の使用量を減少させ、バックフラッシングに使用されずに前記フィルター部 材（５）内に残留したバックフラッシング液を、該フィルター部材の内部を通過 させ て導管（４）を介して圧力容器（３）の外へ排出することを特徴とする方法。 ２． 前記乾燥工程において、スラッジケークを乾燥させるための前記気体の供 給を前記未濾過懸濁液排出工程中に開始し、かつ、スラッジケークがフィルター 部材（５）から落ちない程度の圧力を付加したことを特徴とする請求項１記載の 方法。 ３． 前記バックフラッシング液が、２次凝縮液又は水のような化学薬剤を含有 しない媒体からなることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４． 前記バックフラッシングを、複数のフィルター部材を有する１つ又はそれ 以上の構成部毎に経時的に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記 載の方法。 ５． 圧力容器（３）と、この内部に配された複数のフィルター部材（５）と、 前記圧力容器に及びから未濾過液体を導入及び排出するための導管と、前記圧力 容器に圧縮空気を導入するための導管と、前記圧力容器から濾液を排出し且つ前 記圧力容器に及びからバックフラッシング液を導入及び排出するための導管（４ ）と、から構成されている濾過装置であって、前記バックフラッシング液を前記 フィルター部材内部にその底部から導入して前記フィルター部材をその底部から 上方に向かってバックフラッシングが可能となっており、濾液を前記フィルター 部材内部を通して前記圧力容器の外へ流出させるために、前記フィルター部材が 前記濾液及びバックフラ ッシング用導管（４）を有する構造体から上方に垂直状態で支持されている濾過 装置において、 フィルター部材（５）の内部から流出したバックフラッシング液を圧力容 器（３）の外へ排出する手段を備えており、バックフラッシング液の使用量を減 少させるために前記フィルター部材内部に充填部材を配設したことを特徴とする 濾過装置。 ６． 前記構造体が濾液及びバックフラッシング液用の前記導管（４）のみから なり、該構造体のみによって前記フィルター部材を支持することを特徴とする請 求項５記載の装置。 ７． 濾液及びバックフラッシング液用の前記導管（４）が、前記圧力容器（３ ）の外壁を貫通する１つ又はそれ以上の導管から、複数のフィルター部材（５） からなる構成部又は単一のフィルター部材（５）と連結した導管に連続的に分岐 していることを特徴とする請求項５又は６記載の装置。 ８． 前記フィルター部材（５）が管状であることを特徴とする請求項５〜７の いずれか１項記載の装置。 ９． 前記フィルター部材（５）を有孔プレートから形成し、該有効プレート上 に濾布の層を固着したことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の装置 。 １０．前記濾布と前記有効プレートとの間に、該濾布よりも透過性の高く、粗質 であるアンダーワイヤーからなる層を少なくとも１層設けたことを特徴とする請 求項９記載の装置。 １１．前記充填部材と前記フィルター部材の内壁との間に狭いギ ャップを形成し、前記フィルター部材の内部容積の大部分に該充填部材を配設し たことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の装置。 １２．前記フィルター部材を補剛可能なように前記充填部材を配設したことを特 徴とする請求項５〜１１のいずれか１項記載の装置。 １３．前記充填部材が発泡合成材料からなることを特徴とする請求項５〜１２の いずれか１項記載の装置。 １４．前記フィルター部材に付着したスラッジケークを乾燥させるための圧縮気 体を発生させるファン（７）を備えたことを特徴とする請求項５〜１２のいずれ か１項記載の装置。 １５．前記ファンが、未濾過懸濁液を排出してスラッジケークを乾燥させる際に 前記フィルター部材（５）に付着したスラッジケークを保持することができる程 度の圧力で圧縮気体を発生させることを特徴とする請求項１４記載の装置。 １６．前記複数のフィルター部材をバックフラッシング液が連続して流れること のできる複数の構成部に分割したことを特徴とする請求項５〜１５のいずれか１ 項記載の装置。