JP4271066B2 - Filtration device and header for filtration device - Google Patents
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Description
本発明は、水処理等、液体の処理に好適に用いることができる濾過装置及び濾過装置用ヘッダに関し、特に簡素な構造で、複数の濾過器が一体化された濾過装置及び濾過装置用ヘッダに関する。 The present invention relates to a filtration device and a header for a filtration device that can be suitably used for liquid treatment such as water treatment, and particularly to a filtration device and a filtration device header in which a plurality of filters are integrated with a simple structure. .
近年、世界的な水不足に加えて、クリプトスポリジウムやＯ−１５７をはじめとする病原性微生物の問題が深刻化しており、安全性が高く高品質の水を簡易に製造し得る浄水プロセスが求められている。多孔質体を濾材とするフィルタエレメントを用いた精密濾過（ＭＦ：Ｍｉｃｒｏ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）や限外濾過（ＵＦ：Ｕｌｔｒａ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）は、簡便な操作により液体中の懸濁物質や病原性微生物等の有害物質を効果的に除去し得る浄水プロセスとして注目を集めている。精密濾過や限外濾過に用いられるフィルタエレメントとしては、樹脂やセラミック等の多孔質体からなる隔壁を有し、その隔壁によって、液体の流路となるセルが形成された構造のものが汎用されている。 In recent years, in addition to the global water shortage, problems of pathogenic microorganisms such as Cryptosporidium and O-157 have become serious, and a water purification process that can easily produce high-quality water with high safety is required. ing. Microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) using a filter element that uses a porous material as a filter medium are toxic substances such as suspended substances and pathogenic microorganisms in a liquid by a simple operation. It is attracting attention as a water purification process that can effectively remove water. As filter elements used for microfiltration and ultrafiltration, a filter element having a partition made of a porous material such as resin or ceramic, and having a cell forming a liquid flow path by the partition is generally used. ing.
例えば、中空糸膜フィルタは、中空糸を濾材とし、これを多数本集合させたフィルタエレメントであり、多孔質樹脂からなるキャピラリー状の隔壁を有し、その隔壁によって中心部を貫通するセルが形成された構造となっている。この構造においては、被処理液体（原液）を所定の圧力で中空糸の外部に供給すると、液体は多孔質樹脂からなる隔壁を透過して中空糸の中心部を貫通するセル内に流入する。この際、隔壁において懸濁物質や病原性微生物等の有害物質が除去され、セル内に流入した液体を浄化された処理済液体（濾液）として回収することができる。即ち、中空糸膜フィルタにおいては、隔壁によって形成されたセルが濾液を流通させる濾液流路として利用されている。 For example, a hollow fiber membrane filter is a filter element in which a plurality of hollow fibers are used as a filter medium, and has a capillary-shaped partition wall made of a porous resin, and a cell penetrating the central portion is formed by the partition wall. It has a structured. In this structure, when the liquid to be treated (raw solution) is supplied to the outside of the hollow fiber at a predetermined pressure, the liquid flows through the partition made of porous resin and flows into the cell penetrating the center of the hollow fiber. At this time, harmful substances such as suspended substances and pathogenic microorganisms are removed in the partition wall, and the liquid flowing into the cell can be recovered as a purified treated liquid (filtrate). That is, in the hollow fiber membrane filter, the cell formed by the partition is used as a filtrate flow path for circulating the filtrate.
また、図１に示すモノリス状フィルタ２は、セラミック多孔質体を濾材とし、液体の流路方向が平行となるように多数のセル３が形成されたフィルタエレメントである。このフィルタエレメントは、セラミック多孔質体からなる格子状の隔壁を有し、その隔壁によって区分された多数のセル３が形成されたハニカム構造となっている。この構造においては、被処理液体（原液）を所定の圧力で多数のセル３の内部に供給すると、液体はセラミック多孔質体からなる隔壁を透過してセル外に流出する。この際、隔壁において懸濁物質や病原性微生物等の有害物質が除去され、セル外、ひいてはモノリスの外部に流出した液体を浄化された処理済液体（濾液）として回収することができる。即ち、図１に示すモノリス状フィルタ２においては、隔壁によって形成されたセル３が原液を流通させる原液流路として利用されている。
A
上記のフィルタエレメントを精密濾過や限外濾過に用いる際には、フィルタエレメントがケーシング内に収納された濾過器の形態で用いられることが多い。上記のフィルタエレメントは、セルを濾液流路として利用するか、原液流路として利用するかの相違はあるものの、いずれも隔壁によって原液流路と濾液流路とが区分された構造を有している。従って、フィルタエレメントをケーシング内に収納し、Ｏ−リング等のシール材により、原液流路と濾液流路とを液密的に隔離した構造とすることによって、濾液のみを分離して回収することが可能となる。通常、このような濾過器では、フィルタエレメントが、液体を鉛直方向に流通させるように、ケーシング内に収納されている。 When the above filter element is used for microfiltration or ultrafiltration, the filter element is often used in the form of a filter housed in a casing. The above filter elements have a structure in which the stock solution flow path and the filtrate flow path are separated by a partition, although there is a difference between using the cell as a filtrate flow path or as a stock flow path. Yes. Therefore, the filtrate element is separated and recovered by housing the filter element in the casing and having a structure in which the raw liquid flow path and the filtrate flow path are separated liquid-tightly by a sealing material such as an O-ring. Is possible. Usually, in such a filter, the filter element is accommodated in the casing so that the liquid flows in the vertical direction.
上記のような濾過器は、単独でも濾過機能を有するものであるが、大量の原液を処理することが要請される浄水場や工場等の大規模設備においては、濾過面積、ひいては単位時間・単位濾過面積当たりの透水量（以下、単に「透水量」と記す）を増加させ、処理能力を向上させるために、多数の濾過器が配管によって相互に連結された構造の濾過装置として使用されることが一般的である。例えば、多数の濾過器がヘッダ管により連結された構造の濾過装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
本発明は、より簡素な構造の、複数の濾過器が集約されたフィルタモジュールを備えた濾過装置及びこのようなフィルタモジュールを作製する際に、容易に複数の濾過器の位置合わせをすることができる濾過装置用ヘッダを提供することを特徴とする。 The present invention has a simpler structure, a filtering device including a filter module in which a plurality of filters are aggregated, and a plurality of filters can be easily aligned when manufacturing such a filter module. The present invention provides a header for a filter device that can be used.
本発明は、以下の濾過装置及び濾過装置用ヘッダを提供するものである。 The present invention provides the following filtration device and filtration device header.
［１］ 複数の濾過器と、前記複数の濾過器に被処理液体（原液）を供給する原液供給ヘッダと、前記複数の濾過器から処理済液体（濾液）を回収する濾液回収ヘッダとを備えるフィルタモジュールを、少なくとも１つ備える濾過装置であって、前記原液供給ヘッダ及び濾液回収ヘッダの少なくとも１つが、管壁に開口部を有するヘッダ管と、前記開口部に嵌合され、厚み方向に貫通する複数の開口穴を有するヘッダ板とを備え、前記複数の濾過器が前記ヘッダ板の複数の開口穴に連結された濾過装置。 [1] A plurality of filters, a raw solution supply header that supplies a liquid to be processed (raw solution) to the plurality of filters, and a filtrate recovery header that recovers a processed liquid (filtrate) from the plurality of filters. A filtering device having at least one filter module, wherein at least one of the stock solution supply header and the filtrate recovery header is fitted into the opening having a tube wall with an opening, and penetrates in the thickness direction. And a header plate having a plurality of opening holes, wherein the plurality of filters are connected to the plurality of opening holes of the header plate.
［２］ 前記ヘッダ板の複数の開口穴が前記ヘッダ管の長手方向に並んで配置された［１］に記載の濾過装置。 [2] The filtration device according to [1], wherein the plurality of opening holes of the header plate are arranged side by side in the longitudinal direction of the header pipe.
［３］ 前記ヘッダ板が、前記ヘッダ管の長手方向の端部側に位置する一の開口穴の側面から前記長手方向の端面まで貫通する貫通穴を有する［１］又は［２］に記載の濾過装置。 [3] The [1] or [2] according to [1] or [2], wherein the header plate has a through hole penetrating from a side surface of one opening hole located on an end side in the longitudinal direction of the header pipe to an end surface in the longitudinal direction. Filtration device.
［４］ 前記原液供給ヘッダが、前記ヘッダ管と前記ヘッダ板とを備え、かつ前記濾過器の下方に配置された［１］〜［３］の何れかに記載の濾過装置。 [4] The filtration device according to any one of [1] to [3], wherein the stock solution supply header includes the header pipe and the header plate, and is disposed below the filter.
［５］ 前記濾過器が、原液供給口及び濾液送出口を有するケーシングと、前記ケーシングに収納され、液体の流路となるセルを形成する多孔質の隔壁を有するフィルタエレメントとを備え、前記原液供給口と前記開口穴とが連結された［４］に記載の濾過装置。 [5] The filter includes a casing having a stock solution supply port and a filtrate delivery port, and a filter element that is housed in the casing and has a porous partition wall that forms a cell serving as a liquid flow path. The filtration device according to [4], wherein a supply port and the opening hole are connected.
［６］ 前記フィルタモジュールが、濾過器に連結された原液回収ヘッダを備える［１］〜［５］の何れかに記載の濾過装置。 [6] The filtration device according to any one of [1] to [5], wherein the filter module includes a stock solution recovery header connected to a filter.
［７］ 前記濾過装置が、複数の前記フィルタモジュールを備える［１］〜［６］の何れかに記載の濾過装置。 [7] The filtration device according to any one of [1] to [6], wherein the filtration device includes a plurality of the filter modules.
［８］ 複数の濾過器に被処理液体（原液）を供給又は複数の濾過器から処理済液体（濾液）を回収する濾過装置用ヘッダであって、管壁に開口部を有するヘッダ管と、前記開口部に嵌合され、濾過器と連結するための複数の開口穴を有するヘッダ板とを備えた濾過装置用ヘッダ。 [8] A header for a filtration device that supplies a liquid to be treated (raw solution) to a plurality of filters or collects a treated liquid (filtrate) from the plurality of filters, and includes a header pipe having an opening on a tube wall; A header for a filtration device, comprising: a header plate that is fitted in the opening and has a plurality of opening holes for connection with a filter.
［９］ 前記ヘッダ板の複数の開口穴が前記ヘッダ管の長手方向に並んで配置された［８］に記載の濾過装置用ヘッダ。 [9] The filtration device header according to [8], wherein the plurality of opening holes of the header plate are arranged side by side in a longitudinal direction of the header pipe.
［１０］ 前記ヘッダ板の複数の開口穴が一列に並んで配置された［９］に記載の濾過装置用ヘッダ。 [10] The filtration device header according to [9], wherein the plurality of opening holes of the header plate are arranged in a line.
［１１］ 前記ヘッダ板が、前記ヘッダ管の長手方向の端部に位置する一の開口穴の側面から前記長手方向の端面まで貫通する貫通穴を有する［８］〜［１０］の何れかに記載の濾過装置用ヘッダ。 [11] Any one of [8] to [10], wherein the header plate has a through hole penetrating from a side surface of one opening hole located at an end portion in the longitudinal direction of the header pipe to an end surface in the longitudinal direction. The header for filtration apparatus of description.
本発明の濾過装置は、上記のような濾過装置用ヘッダを備えるため、複数の濾過器をこのヘッダに連結することにより、正確な位置及び角度で濾過器を配置することができる。また、このヘッダは、構造が簡単なため、濾過装置を低コストで作製することができる。 Since the filtering device of the present invention includes the filtering device header as described above, the filtering device can be disposed at an accurate position and angle by connecting a plurality of filtering devices to the header. In addition, since this header has a simple structure, a filtering device can be manufactured at low cost.
以下、本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施形態」ということがある）を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter, also referred to as “embodiment”) will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. It should be understood that modifications, improvements, and the like can be made as appropriate based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の濾過装置の一実施形態を模式的に示す図であり、図２（ａ）は模式的な正面図、図２（ｂ）は模式的な側面図である。図３（ａ）は、本発明に係るヘッダ管の一実施形態を示す模式的な斜視図、図３（ｂ）は本発明に係るヘッダ板の一実施形態を示す模式的な斜視図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明に係る濾過装置用ヘッダの一実施形態を模式的に示す図であり、図４（ａ）は模式的な平面図、図４（ｂ）は模式的な正面図、図４（ｃ）は模式的な側面図である。 2 (a) and 2 (b) are diagrams schematically showing an embodiment of the filtration device of the present invention, FIG. 2 (a) is a schematic front view, and FIG. 2 (b) is a schematic diagram. FIG. FIG. 3A is a schematic perspective view showing an embodiment of a header pipe according to the present invention, and FIG. 3B is a schematic perspective view showing an embodiment of a header plate according to the present invention. . Fig.4 (a)-FIG.4 (c) are the figures which show typically one Embodiment of the header for filtration apparatuses which concerns on this invention, Fig.4 (a) is typical top view, FIG.4 (b) ) Is a schematic front view, and FIG. 4C is a schematic side view.
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す形態の濾過装置１０は、複数の濾過器１２と原液供給ヘッダ２０と濾液回収ヘッダ３０とを備えるフィルタモジュール４０を少なくとも１つ備える。そして、原液供給ヘッダ２０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ヘッダ管２１とヘッダ板２５とを備える。
2A and 2B includes at least one
へッダ管２１は、管壁２２に開口部２３を有する。ヘッダ板２５は、厚み方向に貫通する複数の開口穴２６を有する。そして、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、ヘッダ板２５が、ヘッダ管２１の開口部２３に勘合している。更に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、複数の濾過器１２がヘッダ板２５の複数の開口穴２６に連結されている。
The header tube 21 has an opening 23 in the
管状のヘッダの管壁に複数の濾過器を連結する構造とすることにより、従来の濾過装置に比べて構造を簡素化することができる。更に、管壁に板状体を嵌合し、その板状体に濾過器が連結する開口穴を設けることにより、加工が容易となるとともに、複数の濾過器の連結位置の位置合わせが容易となる。 By adopting a structure in which a plurality of filters are connected to the tube wall of the tubular header, the structure can be simplified as compared with a conventional filtering device. Furthermore, by fitting a plate-like body to the tube wall and providing an opening hole for connecting the filter to the plate-like body, processing becomes easy and alignment of the connecting positions of a plurality of filters becomes easy. Become.
更に、図２（ａ）に示すように、濾過器１２は、一方向に長い形状の場合が多いため、その一端における設置角度の微妙なずれが、他端における大きな位置ずれをおこす場合がある。この場合においても、板状体に開口穴を設け、そこに濾過器を連結することにより、正確な角度で濾過器を設置することができ、濾過器の他端での位置ずれを抑制することができる。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、原液供給ヘッダ２０が上述のヘッダ管２１とヘッダ板２５とを備える実施形態を示したが、濾液回収ヘッダがこのような構造でもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 2 (a), the filter 12 is often long in one direction, so that a slight shift in the installation angle at one end may cause a large positional shift at the other end. . Even in this case, by providing an opening hole in the plate-like body and connecting the filter there, the filter can be installed at an accurate angle, and the displacement at the other end of the filter can be suppressed. Can do. 2A and 2B show the embodiment in which the stock
濾過器１２は、ヘッダ管２１の長手方向に並ぶように配置することが、構造の簡素化及び省スペース化の観点から好ましく、一本のヘッダ管の長手方向に一列に並ぶように配置することが更に好ましい。従って、ヘッダ板２５の開口穴２６もヘッダ管２１の長手方向に並ぶように設けることが好ましく、一列に並ぶように設けることが更に好ましい。
The filter 12 is preferably arranged in the longitudinal direction of the header pipe 21 from the viewpoint of simplification of the structure and space saving, and is arranged in a line in the longitudinal direction of one header pipe. Is more preferable. Therefore, the opening holes 26 of the
ヘッダ板２５をヘッダ管２１に嵌合する方法に特に制限はなく、溶接等の方法により容易に嵌合することができる。また、ヘッダ管２１を配管に連結する場合に、フランジ３４により連結することが好ましい。従って、ヘッダ管２１はフランジ３４を一方又は両方の端部に備えることが好ましい。また、そのために、ヘッダ管２１は、トラフ形状よりもチューブ状であることが好ましく、端部は開口部のない完全なチューブ状であることが好ましい。ヘッダ管２１とヘッダ板２５の材質に特に制限はないが、ステンレススチール等が好適に用いられる。
There is no restriction | limiting in particular in the method of fitting the
ヘッダ管の大きさに特に制限はないが、径が２００〜４００ｍｍ、長さが８００〜３４００ｍｍ程度の範囲とすることが実用上好ましい。ヘッダ板の大きさにも特に制限はないが、長さが５００〜３１００ｍｍ、幅が２００〜３００ｍｍ、厚さが２０〜４０ｍｍ程度とすることが実用上好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the magnitude | size of a header pipe | tube, it is practically preferable to set it as the range whose diameter is 200-400 mm and length is about 800-3400 mm. Although there is no restriction | limiting in particular also in the magnitude | size of a header board, it is practically preferable to set length to about 500-3100mm, width to 200-300mm, and thickness to about 20-40mm.
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明に係るヘッダ板の別の実施形態を模式的に示す図であり、図５（ａ）は、模式的な斜視図、図５（ｂ）は、模式的な断面図である。図６は、本発明に係る濾過装置用ヘッダの別の実施形態を示す模式的な断面図である。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６に示すように、ヘッダ板２５が、ヘッダ管２１の長手方向の端部側に位置する開口穴２６の側面２８から、同方向の端面２９まで貫通する貫通穴２７を有することも好ましい。
5A and 5B are diagrams schematically showing another embodiment of the header plate according to the present invention. FIG. 5A is a schematic perspective view, and FIG. ) Is a schematic cross-sectional view. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the header for a filtration device according to the present invention. As shown in FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 6, the
ヘッダ板２５をチューブ状のヘッダ管２１に勘合した場合、図６に示すように、ヘッダ板の端面２９とヘッダ管の端面３１との間のスペース２４にエア溜まりが形成され、逆洗時の圧力の減衰や細菌の発生等の問題が生じる場合がある。このような場合に、ヘッダ管２１にエア抜き用の穴を設けてもよいが、エア抜き用の配管とバルブが必要となり、フィルタモジュールの構造が複雑となる。そこで、貫通穴２７を設けることにより、開口穴２６から貫通穴２７を通って液体が流れるようにすることができ、簡単な構造でエア溜まりの形成を抑制すること、又は形成されたエア溜まりのエアを簡単に抜くことができる。なお、図６において、ヘッダ板の一方の端部に貫通穴２７を設けた例を示したが、必要に応じて、反対側の端部にも貫通穴を設けても良い。
When the
また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、フィルタモジュール４０が、原液回収ヘッダ３３を備えることも好ましい。原液回収ヘッダ３３は、濾過器１２が、原液排出口を有する場合に、原液排出口に連結され、排出された原液を回収するのに用いられる。また、逆洗用の圧縮エアを濾過器１２に供給する際にも好適に利用することができる。この原液回収ヘッダ３３は、通常、濾過器１２の原液排出口３５に連結される。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
本発明の濾過装置において、１つのフィルタモジュールが備える濾過器の数は、２以上であれば特に制限はなく、必要とされる透水量や設置場所のスペースに応じて任意に選ぶことができる。しかし、１つのフィルタモジュールが備える濾過器の数が多い場合に、本発明の構成がより有効となる。従って、１つのフィルタモジュールが備える濾過器の数は、３以上であることが好ましく、５以上であることが更に好ましく、７以上であることが特に好ましい。一方、濾過器の数が多すぎると実用的でなくなる。従って、１つのフィルタモジュールが備える濾過器の数は、１５以下であることが好ましい。 In the filtering device of the present invention, the number of filters provided in one filter module is not particularly limited as long as it is 2 or more, and can be arbitrarily selected according to the required water permeability and the installation space. However, the configuration of the present invention is more effective when the number of filters included in one filter module is large. Therefore, the number of filters included in one filter module is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and particularly preferably 7 or more. On the other hand, if the number of filters is too large, it becomes impractical. Therefore, the number of filters included in one filter module is preferably 15 or less.
また、必要とされる透水量や設置場所のスペースに応じて複数のフィルタモジュールを連結することも好ましい。例えば、図２に示すようなフィルタモジュール４０を複数並列に並べて配置しこれらを配管で連結することも好ましい。
It is also preferable to connect a plurality of filter modules according to the required water permeability and the installation space. For example, it is also preferable that a plurality of
濾過器は、液体を濾過できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜最適の形状及び構造の濾過器を選択することができる。但し、濾過器の形状が一方向に長く、大型の場合に本発明の効果がより顕著となる。従って、濾過器の長さが５００ｍｍ以上、更に１０００ｍｍ以上、特に１５００ｍｍ以上の場合に、本発明の構成を適応することが好ましい。一方、長さが長すぎると実用的でなくなる。従って、濾過器の長さは、２０００ｍｍ以下であることが好ましい。また、濾過器の幅は、５０〜３００ｍｍであることが実用上好ましい。 The filter is not particularly limited as long as it can filter a liquid, and a filter having an optimal shape and structure can be appropriately selected according to the purpose. However, the effect of the present invention becomes more remarkable when the shape of the filter is long in one direction and is large. Therefore, it is preferable to apply the configuration of the present invention when the length of the filter is 500 mm or more, further 1000 mm or more, particularly 1500 mm or more. On the other hand, if the length is too long, it becomes impractical. Therefore, the length of the filter is preferably 2000 mm or less. Moreover, it is practically preferable that the width | variety of a filter is 50-300 mm.
図７は、本発明に係る濾過器の一実施形態を示す模式的な断面図である。濾過器の好ましい構造の具体例としては、図７に示すように、ケーシング１０２とフィルタエレメント１０４とを備える濾過器１００が挙げられる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a filter according to the present invention. A specific example of a preferable structure of the filter includes a
フィルタエレメントとしては、多孔質体からなる隔壁を有し、その隔壁によって、液体の流路となるセルが形成されたものが好ましい。このようなフィルタエレメントによれば、原液が隔壁を透過してセル内に流入する際に、又は原液が隔壁を透過してセル外に流出する際に、隔壁において懸濁物質や病原性微生物等の有害物質が除去され、セル内に流入した液体はセル外に流出した液体を浄化された処理済液体（濾液）として回収することができる。 The filter element preferably has a partition wall made of a porous material, and a cell serving as a liquid flow path is formed by the partition wall. According to such a filter element, when the stock solution permeates the partition wall and flows into the cell, or when the stock solution permeates the partition wall and flows out of the cell, suspended matter, pathogenic microorganisms, etc. The harmful substances are removed and the liquid flowing into the cell can be recovered as a purified treated liquid (filtrate) from the liquid flowing out of the cell.
フィルタエレメントを構成する材質については特に制限はないが、一般的には、樹脂やセラミックによって構成されたフィルタエレメントが汎用されている。 Although there is no restriction | limiting in particular about the material which comprises a filter element, Generally, the filter element comprised by resin or ceramic is generally used.
フィルタエレメントを構成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、酢酸セルロース（ＣＡ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が用いられる。中でも、過酸化水素や次亜塩素酸等の洗浄用薬液に対する耐久性が高い、ポリフッ化ビニリデンが好適に用いられる。 Examples of the resin constituting the filter element include polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyacrylonitrile (PAN), cellulose acetate (CA), polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), or polyvinylidene fluoride ( PVDF) or the like is used. Among these, polyvinylidene fluoride, which has high durability against cleaning chemicals such as hydrogen peroxide and hypochlorous acid, is preferably used.
フィルタエレメントを構成するセラミックとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ムライト（Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、又はジルコニア（ＺｒＯ2）等が用いられる。中でも、粒子径が制御された原料を入手し易く、安定なスラリーを形成でき、かつ、耐食性が高い、アルミナが好適に用いられる。セラミックは、機械的強度や耐久性に優れるため信頼性が高く、耐食性が高いため酸やアルカリ等による薬液洗浄の際の劣化が少なく、更には、濾過能力を決定する平均細孔径の精密な制御が可能であるといった様々な利点を有している。従って、フィルタエレメントを構成する材質としては、樹脂よりもセラミックの方が好ましいといえる。 As the ceramic constituting the filter element, for example, alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), mullite (Al 2 O 3 · SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), or the like is used. Among these, alumina is preferably used because it is easy to obtain a raw material with a controlled particle size, can form a stable slurry, and has high corrosion resistance. Ceramics are highly reliable due to their excellent mechanical strength and durability, and have high corrosion resistance, so there is little deterioration during chemical cleaning with acids, alkalis, etc. In addition, precise control of the average pore diameter that determines filtration capacity Has various advantages such as being possible. Therefore, it can be said that the material constituting the filter element is preferably ceramic rather than resin.
樹脂製のフィルタエレメントとしては、中空糸膜フィルタを代表的な例として挙げることができる。中空糸膜フィルタは、中空糸を濾材とし、これを多数本集合させたフィルタエレメントであり、多孔質樹脂からなるキャピラリー状の隔壁を有し、その隔壁によって中心部を貫通するセルが形成された構造を呈している。このような中空糸膜フィルタは、全体として円柱状に形成されたものが多く用いられている。 A typical example of the resin filter element is a hollow fiber membrane filter. The hollow fiber membrane filter is a filter element in which a plurality of hollow fibers are used as a filter medium, and has a capillary-shaped partition wall made of a porous resin, and a cell penetrating the center portion is formed by the partition wall. It has a structure. As such a hollow fiber membrane filter, a filter formed in a columnar shape as a whole is often used.
セラミック製のフィルタエレメントとしては、チューブ状フィルタやモノリス状フィルタを代表的な例として挙げることができる。チューブ状フィルタは、セラミック多孔質体からなる筒状の隔壁を有し、その隔壁によって区分された、中心部を貫通する単一のセルが形成された構造を呈している。一方、モノリス状フィルタは、セラミック多孔質体からなる隔壁を有し、その隔壁によって区分された多数のセルが形成されたハニカム構造を呈している。中でも、単位体積当たりの濾過面積が大きく処理能力が高い、モノリス状フィルタが好適に用いられる。 As a filter element made from ceramic, a tube-shaped filter and a monolithic filter can be mentioned as a typical example. The tubular filter has a cylindrical partition wall made of a ceramic porous body, and has a structure in which a single cell penetrating the central portion, which is divided by the partition wall, is formed. On the other hand, the monolithic filter has a honeycomb structure having partition walls made of a ceramic porous body and in which a large number of cells divided by the partition walls are formed. Among them, a monolithic filter having a large filtration area per unit volume and high processing capability is preferably used.
チューブ状フィルタやモノリス状フィルタとしては、セラミック多孔質体からなる基材と、基材の表面に形成された、基材より平均細孔径が小さいセラミック多孔質体からなる濾過膜とから構成されたものを好適に用いることができる。 The tubular filter and the monolithic filter are composed of a base material made of a ceramic porous body and a filtration membrane made of a ceramic porous body formed on the surface of the base material and having an average pore diameter smaller than that of the base material. A thing can be used suitably.
このような構造では、専ら濾過膜によって濾過機能が発揮されるため、基材の平均細孔径を大きく構成することができる。従って、隔壁を透過してセル外に流出した液体が基材内部を透過する際の流動抵抗を低減させることができ、透水量を増加させることが可能となる。 In such a structure, since the filtration function is exhibited exclusively by the filtration membrane, the average pore diameter of the substrate can be increased. Therefore, it is possible to reduce the flow resistance when the liquid that has permeated through the partition walls and has flowed out of the cell permeates the inside of the base material, and the amount of water permeation can be increased.
濾過膜を構成するセラミック多孔質体の平均細孔径は、要求される濾過性能（除去すべき物質の粒径）により異なるが、精密濾過や限外濾過に用いるフィルタエレメントの場合であれば、０．０１〜１．０μｍ程度である。一方、基材を構成するセラミック多孔質体の平均細孔径は、機械的強度と透水量のバランスを考慮して決定される。通常は、平均細孔径１〜数百μｍ程度のセラミック多孔質体が基材として用いられる。 The average pore size of the ceramic porous body constituting the filtration membrane varies depending on the required filtration performance (particle size of the substance to be removed), but in the case of a filter element used for microfiltration or ultrafiltration, it is 0. About 0.01 to 1.0 μm. On the other hand, the average pore diameter of the ceramic porous body constituting the substrate is determined in consideration of the balance between mechanical strength and water permeability. Usually, a ceramic porous body having an average pore diameter of about 1 to several hundred μm is used as the substrate.
基材は、骨材粒子を含む坏土を成形し、乾燥し、焼成する方法等により得ることができ、濾過膜は、基材の隔壁表面に骨材粒子を含むスラリーを成膜し、乾燥し、焼成する方法等により形成することができる。成膜は、ディップ成膜法等の従来公知の成膜法により行うことができるが、ピンホール等の膜欠陥を有効に防止し得る濾過製膜法（特公昭６３−６６５６６号公報参照）により行うことが好ましい。 The base material can be obtained by a method of forming a clay containing aggregate particles, drying and firing, and the filtration membrane is formed by forming a slurry containing aggregate particles on the partition wall surface of the base material and drying And can be formed by a firing method or the like. The film formation can be performed by a conventionally known film formation method such as a dip film formation method, but by a filtration film formation method (see Japanese Patent Publication No. 63-66566) that can effectively prevent film defects such as pinholes. Preferably it is done.
更に、モノリス状フィルタとしては、例えば、図８に示すモノリス状フィルタ２のように、多数のセル３が形成されていることに加え、その長手方向の一部に、並列する一群のセルとモノリス４の外部空間とを連通させる集水スリット５が形成され、その集水スリット５に連通するセル（集水セル）の両端開口部が目封止部材６によって目封止されたものを好適に用いることができる。
Further, as the monolithic filter, for example, a large number of
モノリス状フィルタにおいては、中心部近傍のセルほど濾液がモノリス外部に流出する際の流動抵抗が大きいため、濾液がモノリス外部に流出する際の流動抵抗が小さい外周部近傍のセルのみが濾過に使用されてしまい、実質的な濾過面積、ひいては透水量が減少することが起こり得る。上記の構造は、中心部近傍のセルから流出した濾液を集水スリット経由でモノリスの外部空間に速やかに流出させることができる。従って、中心部近傍のセルについても有効に活用することができ、実質的な濾過面積、ひいては透水量を大幅に増加させることが可能である。このような構造は、中心部近傍のセルからモノリス外周までの距離が長い、大型のモノリス状フィルタの場合に特に有効である。なお、集水セルについては、セルの両端開口部を目封止する構造としているため、セル開口部から原液が混入することはない。 In a monolithic filter, the flow resistance when the filtrate flows out of the monolith is larger in the cells near the center, so only the cells near the outer periphery where the flow resistance is small when the filtrate flows out of the monolith are used for filtration. It can happen that the substantial filtration area and thus the water permeability is reduced. With the above structure, the filtrate flowing out from the cell in the vicinity of the central portion can be quickly discharged into the external space of the monolith via the water collecting slit. Therefore, the cell in the vicinity of the central portion can be effectively used, and the substantial filtration area and consequently the water permeation amount can be greatly increased. Such a structure is particularly effective in the case of a large monolithic filter having a long distance from the cell near the center to the outer periphery of the monolith. In addition, about the water collection cell, since it is set as the structure which plugs the both-ends opening part of a cell, undiluted | mixed liquid does not mix from a cell opening part.
集水スリットは、並列する一群のセルをモノリスの外部空間と連通させるように破断することにより形成することができる。セルの破断は、焼成前の成形体、乾燥体の段階で行ってもよいし、焼成後の焼結体の段階で行ってもよい。また、セル開口部の目封止は、例えば、モノリスと同じ材料からなる坏土（目封止材）を目封止すべきセルの開口部に充填した後、乾燥・焼成する方法等により行うことができる。図８に示すように、集水スリット５は、モノリス４の両端面近傍にそれぞれ複数ずつ形成されることが多い。そして、各集水スリット５が、相互に平行するように形成されることが一般的である。
The water collecting slit can be formed by breaking a group of cells arranged in parallel so as to communicate with the external space of the monolith. The rupture of the cell may be performed at the stage of the formed body before firing and the dried body, or may be performed at the stage of the sintered body after firing. Further, the plugging of the cell opening is performed by, for example, a method of drying and firing after filling the cell opening to be plugged with a clay (plugging material) made of the same material as the monolith. be able to. As shown in FIG. 8, the
フィルタエレメントの形状については特に制限はない。全体的な形状としては、例えば、図１に示すような円柱状の他、四角柱状、又は三角柱状等の形状が挙げられる。中でも、押出成形がし易く、焼成変形が少なく、ケーシングとのシールが容易な円柱状が好適に用いられる。 There is no restriction | limiting in particular about the shape of a filter element. Examples of the overall shape include a columnar shape as shown in FIG. 1, a quadrangular prism shape, a triangular prism shape, and the like. Among them, a columnar shape that is easy to be extruded, has little firing deformation, and is easy to seal with the casing is preferably used.
セル形状（液体の流通方向と直交する断面における形状）としては、例えば、図１に示すような円形セルの他、四角形セル、六角形セル、又は三角形セル等の形状が挙げられる。中でも、逆洗の際に、隔壁表面に堆積した懸濁物質等を剥離させて除去することが容易な円形セルが好適に用いられる。 Examples of the cell shape (shape in a cross section orthogonal to the liquid flow direction) include shapes such as a square cell, a hexagonal cell, and a triangular cell in addition to a circular cell as shown in FIG. Among them, a circular cell that can be easily removed by separating and removing suspended substances deposited on the surface of the partition wall during backwashing is preferably used.
ケーシングには内部空間が形成されており、その内部空間にフィルタエレメントが収納される。上記の如く、フィルタエレメントとしては、柱状のものが汎用されることから、ケーシングは、これらの柱状体を収納し得る筒状であることが多い。例えば、円柱状のフィルタエレメントを用いる場合には、円筒状のケーシングが好適に用いられる。 An internal space is formed in the casing, and the filter element is accommodated in the internal space. As described above, columnar elements are generally used as filter elements, and therefore, the casing is often in a cylindrical shape that can accommodate these columnar bodies. For example, when a columnar filter element is used, a cylindrical casing is preferably used.
例えば、図７に示すように、ケーシング１０２には、フィルタエレメント１０４が収納されて濾過器１００が構成される。例えば、フィルタエレメントとして、円柱状のモノリス状フィルタを用いる場合であれば、そのモノリス状フィルタを、セルが鉛直方向に向かって開口するように縦置き式に収納することが好ましい。このような濾過器においては、原液をフィルタエレメントの下端側から供給し、上端側に向かって流通させる際に濾過が行われる（いわゆる上向流濾過）。
For example, as shown in FIG. 7, the
また、ケーシング１０２には、その内部空間と連通するように、フィルタエレメント１０４に原液供給口１０６、濾液送出口１０８が形成されている。図７に示すケーシング１０２には、更に原液排出口１１０が形成されている。
Further, the
原液供給口は、フィルタエレメントに原液を供給するための開口部であり、逆洗排液を排出する際にも利用される。この原液供給口は、原液供給ヘッダの１つの開口部に連結される。上向流濾過を行う濾過器においては、原液をフィルタエレメントの下端側から供給するため、図７に示すように、原液供給口１０６はケーシング１０２の下端側に形成されることが多い。この場合には、原液供給ヘッダが上述のヘッダ板とヘッダ管とを備えることが好ましい。そして、原液供給口１０６が、ヘッダ板の開口穴に連結していることが好ましい。
The stock solution supply port is an opening for supplying the stock solution to the filter element, and is also used when discharging backwash drainage. This stock solution supply port is connected to one opening of the stock solution supply header. In a filter that performs upward flow filtration, since the stock solution is supplied from the lower end side of the filter element, the stock
濾液送出口は、フィルタエレメントから濾液を送出するための開口部であり、逆洗用清澄水を供給する際にも利用される。この濾液送出口は、付設されたフランジを介して濾液回収ヘッダの１つの開口部に連結される。ケーシング内のエア抜きを容易にする観点から、図７に示すように、ケーシング１０２の上端側に濾液送出口１０８を形成することが好ましい。
The filtrate outlet is an opening for delivering filtrate from the filter element, and is also used when supplying clear water for backwashing. The filtrate outlet is connected to one opening of the filtrate recovery header through an attached flange. From the viewpoint of facilitating air bleeding in the casing, it is preferable to form a
原液排出口は、クロスフロー運転（フィルタエレメントに対して原液を循環流通させながら連続的に濾過を行う方法）を採用する場合に原液を排出するために必要となる。また、逆洗用圧縮エアを供給する際に利用することもできる。 The stock solution discharge port is necessary for discharging the stock solution in the case of adopting a cross flow operation (a method of continuously filtering the stock solution while circulating it through the filter element). It can also be used when supplying backwashing compressed air.
濾過器が、原液排出口を有する場合には、フィルタモジュールが原液回収ヘッダを備えることが好ましい。そして、原液排出口を原液回収ヘッダの１つの開口部に連結することが好ましい。上向流濾過を行う濾過器においては、原液をフィルタエレメントの上端側から排出するため、図７に示すように、原液排出口１１０はケーシング１０２の上端側に形成されることが好ましい。
In the case where the filter has a stock solution discharge port, it is preferable that the filter module includes a stock solution recovery header. The stock solution outlet is preferably connected to one opening of the stock solution recovery header. In a filter that performs upward flow filtration, since the stock solution is discharged from the upper end side of the filter element, the stock
なお、ケーシングは一体的に構成されている必要はなく、幾つかの部材により構成されていてもよい。例えば、図７に示すケーシング１０２のように、中空筒状のケーシング本体１１２と、その上端に装着される上部キャップ１１４と、下端に装着される底部キャップ１１６とから構成されたものが挙げられる。このケーシング１０２においては、ケーシング本体１１２の上端部近傍に濾液送出口１０８が、上部キャップ１１４の頂部に原液排出口１１０が、底部キャップ１１６の下端部に原液供給口１０６が形成されている。
In addition, the casing does not need to be comprised integrally, and may be comprised by some members. For example, as shown in the
ケーシングを幾つかの部材により構成する場合には、フランジを利用してそれらの部材を連結させることが好ましい。この際、連結させる各部材間には、図７に示すように、ゴム等の弾性材からなるＯ−リング１１８，１２０やリング状の平パッキン等のシール材を介在させ、液密性を確保した状態で各部材を連結することが好ましい。例えば、連結させる両部材のフランジに沿ってシール材を配置し、フランジのシール材配置部分より外周側に各々ボルト穴を設け、ボルトとナットにより固定する方法等が挙げられる。この際、シール材の配置を容易とし、確実な固定を行うべく、フランジにシール材を配置・固定するための凹溝を設けてもよい。
When the casing is composed of several members, it is preferable to connect the members using a flange. At this time, as shown in FIG. 7, seal members such as O-
ケーシングは、不透水性で耐食性が高い材質により構成することが好ましい。樹脂製のフィルタエレメントの場合には樹脂製のケーシング等が、セラミック製のフィルタエレメントの場合にはステンレス製のケーシング等が好適に用いられる。 The casing is preferably made of a material that is impermeable and has high corrosion resistance. A resin casing or the like is suitably used in the case of a resin filter element, and a stainless steel casing or the like is suitably used in the case of a ceramic filter element.
濾過器を構成する際には、原液流路と濾液流路とをシール材により液密的に隔離させた状態でフィルタエレメントをケーシング内に収納する構造とすることが好ましい。その構造は特に限定されないが、通常は、フィルタエレメント両端面の外縁部に沿って、セル開口部を閉塞しないようにシール材を配置し、そのシール材をケーシングの一部に当接させる構造が好ましい。 When configuring the filter, it is preferable to have a structure in which the filter element is housed in the casing in a state in which the stock solution channel and the filtrate channel are liquid-tightly separated by a sealing material. The structure is not particularly limited, but usually, a structure in which a sealing material is arranged along the outer edge of both end faces of the filter element so as not to close the cell opening, and the sealing material is in contact with a part of the casing. preferable.
このシール材の形状、構造、材質等は特に限定されるものではなく、例えば、ゴム等の弾性材からなるＯ−リングやリング状の平パッキン等であってもよい。Ｏ−リングやリング状の平パッキンを、フィルタエレメントの端面における外縁部に沿って、複数のセル開口部の全てを取り囲むように配置することにより、上記２つの機能を担保することができる。 The shape, structure, material, and the like of the sealing material are not particularly limited, and may be, for example, an O-ring made of an elastic material such as rubber, a ring-shaped flat packing, or the like. By arranging an O-ring or ring-shaped flat packing so as to surround all of the plurality of cell openings along the outer edge of the end face of the filter element, the above two functions can be ensured.
但し、フィルタエレメントとして、モノリス状フィルタを用いる場合には、図７に示すように、シール材として、シールキャップ１２２，１２４を用いることが好ましい。本明細書において「シールキャップ」というときは、フィルタエレメントのような柱状体の端部に被着させて用いられるキャップ状のシール材を意味する（例えば、特開平１０−１８４９１９号公報参照）。このようなキャップ状のシール材は、Ｏ−リングやリング状の平パッキンと比較して、フィルタエレメントに簡便かつ確実に固定可能であることに加え、高い液密性を確保できる点において好ましい。 However, when a monolithic filter is used as the filter element, it is preferable to use seal caps 122 and 124 as the sealing material as shown in FIG. In this specification, the term “seal cap” means a cap-like seal material used by being attached to the end of a columnar body such as a filter element (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-184919). Such a cap-shaped sealing material is preferable in terms of ensuring high liquid-tightness in addition to being able to be easily and reliably fixed to the filter element, as compared to O-rings and ring-shaped flat packings.
図７に示す濾過器１００においては、原液を底部キャップ１１６の原液供給口１０６からフィルタエレメント１０４のセル内に所定の圧力で供給すると、その原液は、セルを区画する隔壁を透過する際に濾過され、フィルタエレメント１０４の外周面から、フィルタエレメント１０４の外周面１０４ａとケーシング本体１１２の内周面１１２ａとの間に形成される空間１２６に濾液として流出する。この濾液は、空間１２６内に貯留されていき、最終的にはケーシング本体１１２の濾液送出口１０８から回収される。
In the
通常、濾過器１００は、上部キャップ１１４頂部の原液排出口１１０をバルブ等で閉塞することにより、デッドエンド型の濾過器として用いられる。但し、原液排出口１１０と原液供給口１０６を配管等で連結させ、原液が濾過器１００内を循環するように構成することにより、クロスフロー型の濾過器として用いることもできる。
Usually, the
以上、説明してきたように、本発明の濾過装置は、簡素な構造で、複数の濾過器の位置合わせが容易にでき、低コストの濾過装置とすることができるため、浄水用の大型濾過装置等として、好適に用いることができる。また、本発明の濾過装置用ヘッダを用いることにより、このような濾過装置を好適に構成することができる。 As described above, the filtration device of the present invention has a simple structure, can easily align a plurality of filters, and can be a low-cost filtration device. Etc., and can be suitably used. Moreover, such a filtration apparatus can be suitably comprised by using the header for filtration apparatuses of this invention.
２…モノリス状フィルタ、３…セル、４…モノリス、５…集水スリット、６…目封止部材、１０…濾過装置、１２…濾過器、２０…原液供給ヘッダ、２１…ヘッダ管、２２…管壁、２３…開口部、２４…スペース、２５…ヘッダ板、２６…開口穴、２７…貫通穴、２８…開口穴の側面、２９…ヘッダ板の端面、３０…濾液回収ヘッダ、３１…ヘッダ管の端面、３３…原液回収ヘッダ、３４…フランジ、３５…原液排出口、４０…モジュール、１００…濾過器、１０２…ケーシング、１０４…フィルタエレメント、１０４ａ…フィルタエレメントの外周面、１０６…原液供給口、１０８…濾液送出口、１１０…原液排出口、１１２…ケーシング本体、１１２ａ…ケーシング本体の内集面、１１４…上部キャップ、１１６…底部キャップ、１１８，１２０…Ｏ−リング、１２２，１２４…シールキャップ、１２６…空間。
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前記原液供給ヘッダ及び濾液回収ヘッダの少なくとも１つが、管壁に開口部を有するヘッダ管と、前記開口部に嵌合され、厚み方向に貫通する複数の開口穴を有するヘッダ板とを備え、前記複数の濾過器が前記ヘッダ板の複数の開口穴に連結された濾過装置。 A filter module comprising: a plurality of filters; a stock solution supply header that supplies a stock solution that is a liquid to be processed to the plurality of filters; and a filtrate collection header that collects a filtrate that is a processed liquid from the plurality of filters. A filtering device comprising at least one,
At least one of the stock solution supply header and the filtrate recovery header includes a header pipe having an opening in a pipe wall, and a header plate fitted into the opening and having a plurality of opening holes penetrating in the thickness direction, A filtration device in which a plurality of filters are connected to a plurality of opening holes of the header plate.
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- 2004-03-25 JP JP2004088985A patent/JP4271066B2/en not_active Expired - Lifetime
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