JPH11262609A - 水処理用濾材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚水等の液体中に存在する浮遊物を濾過する
水処理用繊維濾材、特に濾過効率が高く、逆洗して繰り
返し再利用する際の繊維の脱落が少なく、高速濾過で圧
力損失が小さく、次亜塩素酸ナトリウムの薬剤洗浄に耐
える水処理用濾材を提供する。 【解決手段】 熱融着性繊維からなる水処理用濾材であ
って、楕円または矩形の断面形状をし、かつ厚さが１．
０〜４０ｍｍ、幅が２．０〜５０ｍｍ、長さが３〜３０
ｍｍである融着成形した部分１、長さが３〜３０ｍｍで
ある半融着した繊維状の部分２および長さが３〜３０ｍ
ｍの非融着の繊維状の部分３とから構成され、かつ全長
が９〜９０ｍｍであることを特徴とする水処理用濾材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水等の液体中に
存在する浮遊物を濾過する水処理用濾材、特に濾過効率
が高く、逆洗して繰り返し再利用する際の繊維の脱落が
少なく、高速濾過で圧力損失が小さく、次亜塩素酸ナト
リウム等の薬剤洗浄に耐える水処理用濾材に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、汚水等の濾過に用いる濾材は、
砂、セラミック等が用いられてきたが、濾過での圧力損
失が大きく濾過速度に限界があり、また逆洗時の洗浄効
果が悪く、さらに濾材の細粒化が起こり濾材の減少が起
こるという欠点があった。

【０００３】そこで、濾過速度が大きい、固形物捕
捉容量が大きい、損失水頭が小さい等の特徴がある繊
維を用いた濾材が提案されている。例えば、日本下水道
事業団の技術開発部部報〔平成５年度版、日本下水道事
業団技術開発部編、（財）下水道業務管理センター発
行〕には、(1) 無捲縮有機繊維を絡み合わせた楕円球形
濾材、(2) 繊維をアルミ線で結束し球形とした濾材、
(3) 長繊維束の端部を固定した長繊維濾材が報告されて
いる。この報告によれば、繊維濾材は損失水頭が低く
濾過速度８００ｍ／日（砂濾過の２〜３倍）に達する。
ただし、長繊維濾材については、初期損失水頭が高く５
６０ｍ／日であった。また、長繊維濾材は短時間で損失
水頭が上昇する現象が見られた。濾過継続時間は、楕
円球形濾材→球形濾材→長繊維濾材→砂濾過の順に短く
なる。濾材の逆洗による再生は各濾材とも良好である
が、長期使用により剥離されずに残る固形物がみられ、
次亜塩素酸ナトリウムによる薬剤洗浄が必要になる。こ
のとき、球形濾材はアルミニウム線による結束を行って
いるため、薬剤洗浄によりアルミニウムの溶解が生じる
とある。

【０００４】さらに、楕円球形濾材は繊維を絡み合わせ
た濾材であるため逆洗時に構成繊維の若干の脱落があり
濾材の痩せが生じることがあった。この対策のため、繊
維長が３０〜２００ｍｍの捲縮をもつ有機繊維を引き揃
え、引き揃えた繊維間に点接着点を多数形成せしめた棒
状繊維収束体を長さ３〜５０ｍｍに切断してなる水処理
材が提案されている（特開平５−３２９３１２号公
報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この水
処理材は、浮遊固形物が水処理材の内部の点接着点を多
数形成せしめた網目構造を通ることによって捕捉され濾
過されるが、水処理材の内部に入りこんだ浮遊固形物は
逆洗によって十分に洗浄され難く、繰り返し使用すると
き水処理材内部が固形物により閉塞し濾過効果が低下す
る欠点があった。

【０００６】本発明は、濾材を構成する繊維の抜け出し
を減少し、濾過速度が高く、損失水頭の上昇が低く、繰
り返し使用のための逆洗性が良好で、次亜塩素酸ナトリ
ウムによる薬剤洗浄による劣化の少ない水処理用濾材を
提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、熱融着繊維を
用い、融着成形した部分と半融着した繊維状の部分と融
着していない繊維状の部分とで濾材を構成することによ
り上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達し
た。

【０００８】すなわち、本発明は、熱融着性繊維からな
る水処理用濾材であって、厚さが１．０〜４０ｍｍ、幅
が２．０〜５０ｍｍ、長さが３〜３０ｍｍである融着成
形した部分、長さが３〜３０ｍｍである半融着した繊維
状の部分および長さが３〜３０ｍｍの非融着の繊維状の
部分とから構成され、かつ全長が９〜９０ｍｍであるこ
とを特徴とする水処理用濾材を要旨とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明で用いられる繊維は、熱融着繊維であれば
よく、そのようなものには、熱融着させるための低融点
繊維、または鞘側に低融点成分、芯側に高融点成分を配
した芯鞘型、断面の片側に低融点成分、他の側に高融点
成分を配したサイドバイサイド型の熱融着繊維、いわゆ
るホットメルト型複合繊維がある。

【００１０】複合繊維の場合、その低融点成分は、高融
点成分より３０℃以上融点の低いものが好ましく、例え
ば、高融点繊維がポリプロピレンの場合、低融点繊維と
してポリエチレン、高融点成分がポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）の場合、低融点成分としてテレフタル
酸／イソフタル酸のモル比が８０／２０〜６０／４０の
共重合したポリエステル繊維を使用することができる。

【００１１】本発明で用いられる熱融着繊維として、例
えば、ユニチカ (株) のメルティ４０８０タイプのよう
な芯鞘複合繊維は単独で使用できる上に接着力、成形性
ともにすぐれており、最も好ましいものである。

【００１２】本発明で用いられる熱融着繊維の単糸繊度
は、通常０．５〜６０デニールであればよく、処理水質
により適宜選定することができる。本発明の水処理用濾
材は、このような繊維を１万〜１０万デニールの長繊維
束として使用すればよく、無捲縮であっても捲縮があっ
ても限定はされない。

【００１３】本発明の水処理用濾材の融着成形した部分
は、厚さは１．０〜４０ｍｍが必要であり、好ましくは
２．０〜３５ｍｍである。厚さを１．０ｍｍ未満とした
場合濾層は重積された状態となり通水初期より損失水頭
の上昇を招き濾過速度を上げることができない。逆に４
０ｍｍを超えると、濾過塔に水処理用濾材を充填したと
き濾材間の空隙が大きくなり浮遊固形物が空隙を通過し
濾材に捕捉され難くなるため、濾過性能が落ち、また、
成形時に内部まで熱を浸透され難く融着不足となり繊維
の脱落が発生する。また融着成形した部分の幅は２．０
〜５０ｍｍが必要であり、好ましくは２．０〜３５ｍｍ
である。幅と狭すぎると逆洗時に濾材相互がからまりあ
い、広すぎると濾層をほぐすことが困難になり逆洗効果
を低下させる。さらに融着成形した部分の長さは３〜３
０ｍｍが必要である。この長さが短すぎると濾材相互の
空間維持および繊維固定効果が低下するため３ｍｍ以上
の長さが必要である。また、長すぎると水処理用濾材と
して働く繊維部分が減少するため３０ｍｍ以下、好まし
くは４〜１０ｍｍである。また融着成形した部分の断面
形状は、半融着した繊維状の部分を繋ぐことができ、水
処理用濾材相互の空間を維持できるものであれば、円、
楕円、多角形でも、さらに花びら状のようなものであっ
ても良く、特に限定はされない。

【００１４】本発明の水処理用濾材の半融着した繊維状
の部分とは、融着が不完全である部分をいい、複数の繊
維が融着し、長手方向に分割可能であって、融着成形さ
れた部分と繊維がそのままで未融着の部分とを繋ぐ部分
である。この部分の長さは、３〜３０ｍｍである必要が
ある。この長さが短すぎると、濾過圧力に抗し繊維部分
の圧密を防ぎ、空隙を確保できず、逆に長すぎると濾材
として働く繊維部分が減少するため適さない。

【００１５】本発明の水処理用濾材の非融着の繊維状の
部分は、構成される繊維そのままで融着が全くなされて
いない繊維状の部分を指す。この部分の長さは、３〜３
０ｍｍであることが必要であり、短すぎると浮遊固形物
捕捉能力が低下する。

【００１６】上記の３つの部分よりなる水処理用濾材
は、全長が９〜９０ｍｍとなるが、濾材全長が短すぎる
と、構成要素が保てなくなり、長すぎると逆洗時に濾材
相互の流動性が悪くなる。極度に長くなると水処理用濾
材相互が絡み合い逆洗効果が出なくなる。このため、全
長は構成要素確保のため９ｍｍ以上、逆洗効果を有効に
するため９０ｍｍ以下とする必要があり、好ましくは１
５〜５０ｍｍである。

【００１７】次に本発明の水処理用濾材の作製方法につ
いて説明する。熱融着繊維を引き揃えて１万〜１０万デ
ニールの長繊維束を形成し、それを限定された熱風吹き
付け部分を通過させ融着性繊維の融着温度以上に上げ、
引き続き圧着ロールを通し融着成形する。

【００１８】このとき圧着ロールを間歇的に引き取るこ
とにより、繊維束を瞬時停止し、融着成形のための温度
と時間を与え、引き続き高速で引き取ることにより、融
着成形した部分と半融着した繊維状の部分および非融着
繊維の部分からなるものが連続体として連続的に得られ
る。この成形体を圧着ロールの後方に配したカッターで
所定の長さに切断することで、本発明の水処理用濾材が
得られる。熱融着のための加熱装置は、熱風に限定され
るものではなく、例えば超音波による融着でもよく、繊
維束内部が融着する熱量を与えることのできるものであ
ればよい。

【００１９】本発明による水処理用濾材では、融着成形
した部分が水処理用濾材相互の適度な空間を形成し、長
繊維を重積して用いる時のような繊維の過密状態の発生
を押さえる。また、融着させた部分が、半融着した繊維
状の部分および融着していない繊維の部分を固定するた
め、逆洗水流等の外力に対して繊維の脱落を防ぐ。さら
に、次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤洗浄に耐えるもので
ある。半融着した繊維状の部分は、非融着繊維の部分よ
り繊度が大きくなるため、濾過圧力に抗し、非融着繊維
部分の圧密を防ぎ空隙を確保するため損失水頭の上昇を
押さえて長期運転を可能とするものである。さらに、非
融着繊維の部分は濾過効率を高めるとともに、一端が固
定されていないため、逆洗時に水流等によりそよぐた
め、捕捉された固形物が振り出され、逆洗効果が高いも
のとなる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例と比較例により得られた水処理用濾材につい
ての試験は、以下のようにして行った。

【００２１】〔濾過性能試験〕各水処理用濾材につい
て、直径２００ｍｍのカラムに濾層厚１ｍ、濾過速度９
００ｍ／日の下向流とし、平均浮遊固形分重量が５ｍｇ
／ｌの原水を通水し、２４時間に１回の割合で逆洗を行
い、固形物除去率と損失水頭を測定した。固形物除去率
は、各週の最終日における逆洗直前および逆洗後１２時
間目のサンプリングでの平均値を示した。また、損失水
頭については各週の最終日における逆洗直前の値とし
た。

【００２２】〔繊維脱落試験〕直径４０ｍｍ、深さ１０
０ｃｍの円筒状容器の７０ｃｍの位置に３ｍｍの目開き
のスリットをつけた縦横各５ｃｍの開口部を設け、この
容器に４ｌの各水処理用濾材を入れ、毎分５ｌの水を注
入しつつ２４時間バブリングし、水とともに排出された
繊維を計量し、繊維脱落量とした。

【００２３】〔耐薬品試験〕２％次亜塩素酸ナトリウム
水溶液中に１週間浸漬した、各水処理用濾材について上
記の繊維脱落試験を行った。

【００２４】実施例１ ポリエステル系熱融着繊維として、芯部にＰＥＴ、鞘成
分にテレフタル酸／イソフタル酸のモル比が６０／４０
とエチレングリコールとからなる共重合したポリエステ
ルを用いた芯鞘型複合繊維１００ｄ／２４ｆを使用し
た。この複合繊維を合糸し４万ｄとした繊維束を、内径
６ｍｍ長さ６ｍｍの外周から温度１７０℃の熱風を１０
０ｌ／分で吹き込む限定された加熱ゾーンに、瞬時停止
時間０．４秒、通過速度３．３ｍ／分の条件で間歇的に
通過させ、圧着ロールにより引き取り、その後に長さ２
２ｍｍに切断した。この水処理用濾材の外観は、図１に
示したようなもので、図１中の１は融着成形した部分、
２は半融着した繊維状の部分、３は非融着の繊維状の部
分である。それぞれのサイズとしては、融着成形部の断
面は楕円形状、厚さ４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ７ｍｍで
あり、半融着部は長さ４〜５ｍｍ、非融着繊維の部分は
１０〜１１ｍｍ、全長は２２ｍｍ、嵩密度は０．１５ｇ
／ｍｌであった。

【００２５】実施例２ ポリエステル系熱融着繊維ユニチカ (株) メルティ４０
８０タイプの単糸繊度４ｄの捲縮トウをトータル４万ｄ
の繊維束とし、内径６ｍｍ長さ６ｍｍの外周から温度１
６０℃の熱風を１００ｌ／分で吹き込む限定された加熱
ゾーンに、瞬時停止時間０．４秒、通過速度３．５ｍ／
分の条件で間歇的に通過させ、圧着ロールにより引き取
り、その後に長さ３０ｍｍに切断した。この水処理用濾
材の外観は、図２に示したようなもので、図２中の１は
融着成形した部分、２は半融着した繊維状の部分、３は
非融着の繊維状の部分である。それぞれのサイズとして
は、融着成形部の断面は楕円形状で、厚さ５ｍｍ、幅１
０ｍｍ、長さ６ｍｍであり、半融着部は長さ４〜５ｍ
ｍ、非融着繊維の部分は両側各々６〜７ｍｍ、全長は３
０ｍｍであり、嵩密度は０．１６ｇ／ｍｌであった。

【００２６】比較例１ ポリエステル系熱融着繊維ユニチカ (株) メルティ４０
８０タイプの単糸繊度４ｄの捲縮トウを５１ｍｍに切断
した綿とポリエステル綿単糸繊度６ｄの捲縮トウを５１
ｍｍに切断した綿を９０：１０の重量比で混綿した綿を
紡績用カード機に供給し、１ｍあたり７ｇのスライバー
を得た。このスライバーを長さ１０ｃｍ、内径２０ｍｍ
の外周から温度１７０℃の熱風を３００ｌ／分で吹き込
む加熱ゾーンに５０ｃｍ／分の速度で通過させ、熱融着
温度以上として後、内径８ｍｍのパイプ中を通して圧縮
し、構成繊維を部分融着し円棒状として長さ１０ｃｍに
切断した。この水処理用濾材は、直径９ｍｍの融着部分
のみであり半融着部、非融着繊維部分が無く、全長は１
０ｍｍであり、嵩密度は０．０６ｇ／ｍｌであった。

【００２７】比較例２ 比較例１で使用したポリエステル系熱融着繊維とポリエ
ステル綿の混綿したスライバーを、長さ１０ｍｍ、内径
２０ｍｍの外周から温度１７０℃の熱風を３００ｌ／分
で吹き込む加熱ゾーンに、瞬時停止時間０．１秒、通過
速度２．０ｍ／分の条件で間歇的に通過させ、内径８ｍ
ｍのパイプ中を通して圧縮し、円棒状とし、長さ１０ｍ
ｍに切断した。この水処理用濾材は、融着成形部の断面
が円棒状で、直径９ｍｍ、長さ６ｍｍ、半融着部は長さ
４〜５ｍｍ、非融着繊維部分が無く、全長は１０ｍｍで
あり、嵩密度は０．１０ｇ／ｍｌであった。

【００２８】比較例３ 実施例１で用いた芯鞘複合繊維１００ｄ／２４ｆを合糸
し４万ｄとした繊維束を、内径６ｍｍ長さ６ｍｍの外周
から温度１４０℃の熱風を１００ｌ／分で吹き込む限定
された加熱ゾーンに、瞬時停止時間０．１秒、通過速度
３．３ｍ／分として、間歇的に通過させ圧着ロールによ
り引き取り、長さ２２ｍｍに切断した。この水処理用濾
材は、融着部分が無く、半融着部分の断面が楕円形状で
厚さ５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ６ｍｍ、非融着繊維の部
分は両側各々７〜８ｍｍ、全長は２２ｍｍであり、嵩密
度は０．１３ｇ／ｍｌであった。

【００２９】以上のようにして得られた実施例１、２、
比較例１〜３の水処理用濾材について、濾過性能試験を
行い、その結果を表１に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例で得られた本発明の水処理用濾材
は、比較例のものに比べ、固形物除去率および損失水頭
とも良好な結果が得られた。また、耐薬品試験の前後に
おける繊維脱落量を調べた結果を表２に示した。

【００３２】

【表２】

【００３３】本発明の水処理用濾材は、繊維脱落量が低
いことが明らかである。

【００３４】

【発明の効果】本発明の水処理用濾材は、濾材を構成す
る繊維の抜け出しを減少し、濾過速度が高くでき、損失
水頭の上昇を低く抑えることができ、さらに繰り返し使
用のための逆洗性が良好で、次亜塩素酸ナトリウムによ
る薬剤洗浄による劣化の少ないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理用濾材の一例を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の水処理用濾材の他の例を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 融着成形した部分 ２ 半融着した繊維状の部分 ３ 非融着の繊維状の部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱融着性繊維からなる水処理用濾材であ
   って、厚さが１．０〜４０ｍｍ、幅が２．０〜５０ｍ
   ｍ、長さが３〜３０ｍｍである融着成形した部分、長さ
   が３〜３０ｍｍである半融着した繊維状の部分および長
   さが３〜３０ｍｍの非融着の繊維状の部分とから構成さ
   れ、かつ全長が９〜９０ｍｍであることを特徴とする水
   処理用濾材。