JP3886585B2 - 汚水処理用濾材 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は汚水処理用濾材に関し、詳しくは、下水等の汚水の濾過に使用する汚水処理用濾材に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、下水等の汚れの濾過に使用する濾材には各種のものが使用されている。例えば、合成樹脂材で構成した粒状の浮上濾材等がよく知られている。
【0003】
この合成樹脂材で構成した粒状の発泡濾材は軽量で取扱いに便利ではある。しかし、空隙率が30〜40%と低いので、汚水中のSS(微細粒子)によって空隙が詰まり早期に濾過運転が不可能となり、その結果、濾過性が低下し長時間の運転ができない問題があった。
【0004】
この問題を解決するために、例えば特開平8−33819号公報に記載の合成樹脂繊維を用いた濾材が提案されている。これは、太さが100〜500μmの大径の合成樹脂フィラメントと、太さが30〜100μmの小径のフィラメントと、大小の繊維径のフィラメントを混合して、これら両者を融着材で結合して内部に微小空隙を有する厚さ3〜10mmの板状体を構成し、この板状体を10〜50mm角状に裁断してなる合成樹脂繊維を用いた濾材としている。
【0005】
そのため、絡み合ったフィラメントによって濾材層が形成され、粒状の濾材と比較して格段に多くの空隙を有するので、濾過性がよく長時間の運転が可能である。また、この濾過運転時に濾材が目詰まりしてきても太いフィラメントがその濾過圧力の上昇に対抗して細いフィラメントで形成される空隙を確保し、この作用も併せて長時間の運転を可能とする。また、目詰まりして洗浄するに当たって、その単位濾材の空隙が均一であり、濾材層を形成した場合でも、その空隙が均一であり、捕捉したSSの分離、即ち、洗浄再生を容易にすることができる。また、その単位濾材片が厚さ3〜5mm、大きさ10〜50mm角で粒状の浮上濾材やアンスラサイト等と比較して格段に大きいので流失のおそれもなく、洗浄再生を容易にすることができる。
【0006】
図8は特開平8−33819号公報に記載の濾材の一部拡大図があって、符号1はポリプロピレンのフィラメント、1aはこのポリプロピレンフィラメント1より細い同じくポリプロピレンのフィラメントであり、これらフィラメント1,1aは互いに混合して絡み合わせてあり、ポリプロピレンよりも低融点のポリエチレン2でその絡み部分を融着させている。
【0007】
図9は図8のような構造の濾材の製作工程のブロック図であり、上述のような濾材は、綿毛状の大径のポリプロピレンフィラメント1とポリプロピレンよりも低融点のポリエチレン2で被覆した綿毛状の小径のポリプロピレンフィラメント1a(図10参照)とを重ね合せて、これらを混合して絡ませ3〜10mmの厚さの板状体を構成し、これを加熱してポリエチレン2で大小の径のポリプロピレンフィラメント1,1aを融着し、これを10〜50mm角に裁断して濾材とするようにしている。
【0008】
図11は、上記原液を裁断した単位濾材片を示すものでその大きさは、厚みが3〜10mmで10〜50mm角である。大小のポリプロピレンフィラメント1,1aが絡み合った内部は約90%の空隙率である。
【0009】
尚、大小のポリプロピレンフィラメント1及び1aの繊維径は図例ではそれぞれ200μm及び50μmであり、その混合比は2:3としてある。また、大小二種のポリプロピレンフィラメント1,1aの混合割合は、汚水の性状、性質により変えるが両フィラメントの全体量に対して大径のポリプロピレンフィラメント1を30%〜70%(重量比)としている。この割合は、大径のポリプロピレンフィラメント1によって濾過圧力に耐えると同時に、小径のポリプロピレンフィラメント1aによって空隙率を充分保つための割合である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平8−33819号公報に記載の濾材は、たしかに、大径のポリプロピレンフィラメント1と小径のポリプロピレンフィラメント1aを混合して、これらを結合させた構造としたので、濾過圧力に対して大径のポリプロピレンフィラメント1でその空隙を確保し、小径のポリプロピレンフィラメント1aで汚水中のSSを捕捉して、長時間の継続運転を可能にしたものである。また、その空隙が均一で単位濾材が大きく、流失のおそれがなく洗浄再生が容易であり、この種濾材の従来の難点を悉く解消することはできる。
【0011】
しかし、前記特開平8−33819号公報の濾材は、長期間使用すると、濾材の圧縮耐性が低下してきて、濾過圧力が維持できなくなり、処理能力が低下してくる問題があることが分ってきた。また、板状体を構成し、その板状体を角状に裁断し濾材として使用するので、角状に裁断時のカット屑及び使用時にフィラメントが脱落する問題もあることが判明した。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで、長期使用時の圧縮耐性を向上させ、濾過圧力維持が図れ、同時にSS捕捉能力の向上が図れ、更にフィラメント脱落の解消ができるようにするという課題を本発明は解決し、その技術的手段は、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が18〜65デニールである第1フィラメントと、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が3〜10デニールである第2フィラメントと、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が1.5〜6デニールである第3フィラメントとを混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、ウェッブの重量が200〜800g/m2 、厚みが2〜8mmの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を3〜50mm角に裁断したことを特徴とする。
【0013】
また、前記混綿するウェッブの重量比率は、第1フィラメントが50〜80%、第2フィラメントが10〜40%、第3フィラメントが10〜30%とすることが望ましい。
【0014】
このようにすれば、第1フィラメントは太デニールであるため、圧縮耐性が長期間にわたり確保できる。また、第2、3フィラメントは適度な弾力性を付与させると同時に、濾材内部で細かい空隙を形成し、また、起毛状態にある表面はSS捕捉能力を向上させる。更に、第3フィラメントは細デニールであるため、第1、2フィラメントとの交絡数が多くなり、角状裁断時のカット屑及び使用時のフィラメント脱落が無くなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の濾材10であり、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が18〜65デニールである第1フィラメント11と、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が3〜10デニールである第2フィラメント12と、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が1.5〜6デニールである第3フィラメント13とを混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、ウェッブの重量が200〜800g/m2 、厚みが2〜8mmの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を3〜50mm角に裁断したものである。
【0016】
図3は、本発明の濾材10の製造工程を示すブロック図である。
【0017】
第1フィラメント11は、素材が芯をポリプロピレン繊維〔以下、PPと称す〕、鞘をポリエチレン繊維〔以下、PEと称す〕とした熱融着性複合繊維〔以下、ESと称す〕であり、繊度は18〜65デニール(繊維径50〜100μm)である。第2フィラメント12は素材がPPであり、繊度は3〜10デニール(繊維径21〜40μm)である。第3フィラメント13は素材がESであり、繊度は1.5〜6デニール(繊維径15〜30μm)である。
【0018】
第1〜3フィラメント11〜13を混綿したウェッブを二ードルパンチング法により布形化した後、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理する。図2に混綿した状態を示す。なお、ニードルパンチング法による布形化の際、布形安定化のため、ウェッブ支持体(基布)としてスパンボンド不織布、薄い粗目布帛等を併用してもよい。
【0019】
加熱処理の方法は例えばピンテンターを使用し、温度が140〜150℃の熱風を送風すること等で行うことができる。ただし、加熱処理の方法はこれ以外に種々可能であるのは勿論である。この加熱処理により、ESの鞘部のPEを芯部のPPに融着させる。また、この加熱処理により布形化板状体を製作する。布形化板状体の厚みは2〜8mmであり、この布形化板状体を3〜50mm角に裁断し濾材10とする。
【0020】
尚、この裁断する寸法は対象とする汚水の処理条件、例えばSS除去率、濾速等に適合させるように適宣設定すればよいのであるが、各種汚水でのテスト結果から3〜50mm角が好ましいことが分った。ここで、3mm未満であると、SS除去率は上るものの、濾速が低下すると同時に濾材10の耐久性がなくなる。また、50mmを超えると、濾速は上るものの、必要なSS除去率が得られにくくなる。
【0021】
ウェッブの重量は200〜800g/m2 である。また、第1〜3フィラメント11〜13を混綿するウェッブの重量比率は第1フィラメント11が50〜80%、第2フィラメント12が10〜40%、第3フィラメント13が10〜30%である。
【0022】
素材にPP及びESを使用したのは、濾材10として比重0.9程度のものとすると、砂等と比較して軽量で取扱いやすく、しかも、上向流式濾過装置にしても下向流式濾過装置にしても攪拌や洗浄がし易く好適なためである。
【0023】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び実施例の効果を比較するための比較例について説明する。尚、実施例、比較例1及び2を図4に示す仕様で製作した。
【0024】
図5に示す濾過試験装置を用い、図6に示す運転方法により実施例、比較例1、比較例2の性能比較を行った。図7に試験結果を示す。原水は海水でSS濃度2mg/l(リットル)、図7中、SS捕捉量は濾過圧が1mH2O 上昇となるまでの時間内に捕捉できたSS量を示す。瀘材圧縮率は、
瀘材圧縮率={(濾過初期の瀘材層厚さ(cm)−濾過圧が1mH2O 上昇時の瀘材層厚さ(cm))/濾過初期の瀘材層厚さ(cm)}×100
また、フィラメント脱落率は攪拌回数300回時点で図5に示す布袋で回収したフィラメント重量を計り、次式により算出した。なお、重量は乾燥状態にて測定した。
【0025】
フィラメント脱落率=(布袋で回収した脱落フィラメント重量(g) /濾材投入量(g) )×100
【0026】
その結果、実施例は長期間使用しても濾材圧縮率が低く、濾過圧力の維持が図れ、SS除去率も高いため濾過効率(SS捕捉量)が良好な結果となった。また、カット屑及び使用時のフィラメント脱落も発生しなかった。
【0027】
一方、比較例1は圧縮耐性が不足し、使用経過に伴いヘタリが発生し圧力上昇を招いた。また、角状裁断時のカット屑及び使用時のフィラメント脱落が起った。
【0028】
比較例2は圧力上昇は殆どなく、使用経過に伴うヘタリはなく良好な圧縮耐性を示すがSS除去率に劣る。ただ、角状裁断時のカット屑及び使用時のフィラメントの脱落は発生しなかった。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が18〜65デニールである第1フィラメントと、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が3〜10デニールである第2フィラメントと、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が1.5〜6デニールである第3フィラメントとを混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、ウェッブの重量が200〜800g/m2 、厚みが2〜8mmの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を3〜50mm角に裁断して濾材としたことにより、長時間使用しても圧縮耐性の低下がなく、濾過圧力の維持が図れ、処理能力も低下せず、また、カット屑及び使用時のフィラメント脱落の発生もない効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る濾材の単位片を示す斜視図
【図2】本発明の濾材の一部の拡大図
【図3】本発明の濾材の製造工程を示すブロック図
【図4】本発明の実施例と比較例とを示す一覧表
【図5】濾過試験装置を示す概略構成図
【図6】濾過試験装置の運転方法を示すフローチャート
【図7】濾過試験装置による試験結果を示す一覧表
【図8】従来の濾材の一部の拡大図
【図9】従来の濾材の製造工程を示すブロック図
【図10】従来の濾材を構成するフィラメントの断面図
【図11】従来の濾材の単位片を示す斜視図
【符号の説明】
10 濾材
11 第1フィラメント
12 第2フィラメント
13 第3フィラメント
Claims (2)
- 素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が18〜65デニールである第1フィラメントと、素材がポリプロピレン繊維であり繊度が3〜10デニールである第2フィラメントと、素材が芯をポリプロピレン、鞘をポリエチレンとした熱融着性複合繊維であり繊度が1.5〜6デニールである第3フィラメントとを混綿したウェッブをニ−ドルパンチング法により布形化し、両面のウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理し、前記ウェッブの重量が200〜800g/m2 、厚みが2〜8mmの布形化板状体を製作し、この布形化板状体を3〜50mm角に裁断したことを特徴とする汚水処理用濾材。
- 請求項1において、混綿するウェッブの重量比率は、第1フィラメントが50〜80%、第2フィラメントが10〜40%、第3フィラメントが10〜30%としたことを特徴とする汚水処理用濾材。
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