JP6509622B2 - 処理システム及び処理方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、処理システム及び処理方法に関する。
水中に含まれる懸濁物質（以下、「ＳＳ粒子」と表記する場合がある。）を分離除去する方法として、フィルターを用いて濾過する方法がある。
ＳＳ粒子を含む被処理水をフィルターで濾過すると、フィルターの表面にＳＳ粒子からなるケークが形成されてケーク濾過へ移行する。ケーク濾過では、ケークの厚みが増すと共に濾過流量が低下する。このため、間欠的に濾過を停止し、清澄水を用いてフィルターからケークを除去する洗浄が行われている。
ＳＳ粒子を含む被処理水をフィルターで濾過すると、フィルターの表面にＳＳ粒子からなるケークが形成されてケーク濾過へ移行する。ケーク濾過では、ケークの厚みが増すと共に濾過流量が低下する。このため、間欠的に濾過を停止し、清澄水を用いてフィルターからケークを除去する洗浄が行われている。
しかしながら、従来の技術では、洗浄してもフィルターからＳＳ粒子を十分に除去できない場合があった。また、従来の技術では、濾過を停止して洗浄を行っているので、洗浄効果を高めるために、洗浄回数および洗浄時間を増やす程、稼働率（濾過時間／処理システム稼働時間）が低くなっていた。
Tao Hang，Ming Li，Qin Fei and Dali Mao，Characterization of nickel nanocones routed by electrodeposition without any template,Nanotechnology，１９（２００８）０３５２０１（５ｐｐ）
S.Chakraborty of organic additives in nickel planting,Transactions of the Metal Finishers’Association of india,Vol.12,No.3-4(2003)
本発明が解決しようとする課題は、洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続でき、しかも高い洗浄効果が得られる処理システム及び処理方法を提供することである。
実施形態の処理システムは、処理槽と、気泡発生装置と、検知手段と、制御部とを持つ。
処理槽は、被処理液が供給される供給部、前記被処理液中の固形分を濾過するフィルター、前記フィルターを通過した処理液を排出する第１排出部、および前記供給部に供給された前記被処理液の一部を排出する第２排出部を有する。前記フィルターは、複数の貫通孔と、少なくとも前記被処理液の流入する一次面側の表面に形成され、前記貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法の小さい複数の微細構造物とを有する。
気泡発生装置は、前記供給部に供給される前記被処理液に気泡を供給可能なものである。
検知手段は、前記フィルターの濾過性能を検知するものである。
制御部は、前記検知手段からの出力に基づいて、前記フィルターの洗浄の要否を判断する。制御部は、前記洗浄が必要と判断した場合には、前記気泡発生装置によって気泡を加えた前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記フィルター上に堆積した固形分とともに前記第２排出部から排出させる。制御部は、前記洗浄が不要と判断した場合には、前記気泡を加えない前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記第２排出部から排出させる処理を実行させる。
処理槽は、被処理液が供給される供給部、前記被処理液中の固形分を濾過するフィルター、前記フィルターを通過した処理液を排出する第１排出部、および前記供給部に供給された前記被処理液の一部を排出する第２排出部を有する。前記フィルターは、複数の貫通孔と、少なくとも前記被処理液の流入する一次面側の表面に形成され、前記貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法の小さい複数の微細構造物とを有する。
気泡発生装置は、前記供給部に供給される前記被処理液に気泡を供給可能なものである。
検知手段は、前記フィルターの濾過性能を検知するものである。
制御部は、前記検知手段からの出力に基づいて、前記フィルターの洗浄の要否を判断する。制御部は、前記洗浄が必要と判断した場合には、前記気泡発生装置によって気泡を加えた前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記フィルター上に堆積した固形分とともに前記第２排出部から排出させる。制御部は、前記洗浄が不要と判断した場合には、前記気泡を加えない前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記第２排出部から排出させる処理を実行させる。
（第１の実施形態）
以下、実施形態の処理システム及び処理方法を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態の処理システムを示す模式図である。処理システム１００は、被処理液槽１０１と、処理槽１０２と、ポンプ１０６と、気泡発生装置１０９と、処理液槽１０３と、濃縮汚泥槽１０４と、これらを接続する配管とを有している。図１に示す処理システム１００は、フィルター１０の被処理液領域１０２ａ側の面に被処理液を略平行に流動させながら、フィルター１０で濾過するクロスフロー方式のものである。
以下、実施形態の処理システム及び処理方法を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態の処理システムを示す模式図である。処理システム１００は、被処理液槽１０１と、処理槽１０２と、ポンプ１０６と、気泡発生装置１０９と、処理液槽１０３と、濃縮汚泥槽１０４と、これらを接続する配管とを有している。図１に示す処理システム１００は、フィルター１０の被処理液領域１０２ａ側の面に被処理液を略平行に流動させながら、フィルター１０で濾過するクロスフロー方式のものである。
被処理液槽１０１は、被処理液を貯留する。被処理液としては、ＳＳ粒子を含む水などが挙げられる。被処理液槽１０１には、被処理液槽１０１内を攪拌する撹拌機が設置されていてもよい。被処理液槽１０１の形状、容量、材質等は、処理システム１００の用途などに応じて適宜決定することができ、特に制限されるものではない。
処理槽１０２は、被処理液が供給される供給部１４１と、被処理液中の固形分を濾過するフィルター１０と、フィルター１０を通過した処理液を排出する第１排出部１４２と、供給部１４１に供給された被処理液の一部を排出する第２排出部１４３とを有する。
処理槽１０２では、フィルター１０で被処理液を濾過することにより、被処理液中からＳＳ粒子などの濾過対象物（固形分）を除去し、処理液を生成する。処理槽１０２の外形形状は、特に限定されるものではなく、例えば、平面視での面積が広く、側面視での面積が小さい扁平形状を有するものなどが用いられる。
処理槽１０２では、フィルター１０で被処理液を濾過することにより、被処理液中からＳＳ粒子などの濾過対象物（固形分）を除去し、処理液を生成する。処理槽１０２の外形形状は、特に限定されるものではなく、例えば、平面視での面積が広く、側面視での面積が小さい扁平形状を有するものなどが用いられる。
処理槽１０２は、フィルター１０によって、被処理液領域１０２ａと処理液領域１０２ｂとに区画されている。処理槽１０２に設置されているフィルター１０は、処理槽１０２の上下方向略中央部に略水平に設置されている。したがって、処理槽１０２内は、フィルター１０によって上下に分割されている。そして、フィルター１０より上側が被処理液領域１０２ａとされ、フィルター１０より下側が処理液領域１０２ｂとされている。
流入配管１０８ａは、被処理液槽１０１と処理槽１０２の供給部１４１とに連結されている。処理槽１０２の供給部１４１は、処理槽１０２の壁面上部に設けられている。
流入配管１０８ａには、ポンプ１０６が設置されている。ポンプ１０６は、被処理液槽１０１内に収容された被処理液を処理槽１０２の供給部１４１に圧送する。
流入配管１０８ａには、ポンプ１０６が設置されている。ポンプ１０６は、被処理液槽１０１内に収容された被処理液を処理槽１０２の供給部１４１に圧送する。
流入配管１０８ａには、配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９が連結されている。気泡発生装置１０９は、供給部１４１に供給される被処理液に気泡を供給可能なものである。本実施形態では、気泡発生装置１０９は、後述する洗浄時に、流入配管１０８ａ内を通過する被処理液に、配管１０８ｃを介して気泡を供給して、気泡含有被処理液を生成する。
気泡発生装置１０９としては、従来公知のものを用いることができ、１〜１００μｍの気泡を含む気泡含有被処理液を生成しうるものを用いることが好ましい。１〜１００μｍの気泡を含む気泡含有被処理液を生成しうる気泡発生装置１０９としては、例えば、空気を被処理液中に導入する空気導入部と、導入された空気を被処理液中に気泡状に分散させる混合部とを有するものなどが挙げられる。気泡発生装置１０９に用いられる混合部としては、例えば、複数の小孔を有するオリフィスに被処理液および導入された空気を通過させる装置、スタティックミキサーにより被処理液と導入された空気とを混合する装置などが挙げられる。
流出配管１０８ｆは、処理槽１０２の第２排出部１４３と弁１０７とに連結されている。処理槽１０２の第２排出部１４３は、処理槽１０２の壁面上部に設けられている。流出配管１０８ｆと処理槽１０２との接続位置（第２排出部１４３）は、処理槽１０２の平面視中心部を介して、流入配管１０８ａと処理槽１０２との接続位置（供給部１４１）と略対向する位置となっている。
弁１０７は、三方弁である。流出配管１０８ｆは、弁１０７を切り替えることにより、処理槽１０２の第２排出部１４３と、返送配管１０８ｂまたは排出配管１０８ｄと連通される。返送配管１０８ｂは、被処理液槽１０１に連結されている。したがって、被処理液槽１０１と処理槽１０２との間を、流入配管１０８ａと流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂとを介して、被処理液が循環可能となっている。排出配管１０８ｄは、濃縮汚泥槽１０４に連結されている。
処理液槽１０３は、処理槽１０２の第１排出部１４２から処理液配管１０８ｅを介して供給された処理液を貯留する。処理液は、被処理液が処理槽１０２内のフィルター１０を、一次面１１ａ側から二次面１１ｂ側に通過することにより生成したものである。処理液槽１０３の形状、容量、材質等は、処理システム１００の用途などに応じて適宜決定することができ、特に制限されない。
処理液配管１０８ｅには、フィルター１０の濾過性能を検知する検知手段として、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量を測定する流量計１１０が設置されている。流量計１１０としては、処理液の流量を連続して測定するものを用いてもよいし、所定の時間毎に測定するものを用いてもよい。流量計１１０によって測定した被処理液の流量の測定結果は、制御部１２０に送られる。
制御部１２０は、流量計１１０（検知手段）からの出力に基づいて、フィルター１０の洗浄の要否を判断し、洗浄が必要と判断した場合には洗浄を実行させ、洗浄が不要と判断した場合には処理を実行させる。本実施形態では、流量計１１０から送られた処理液の流量の測定結果が、予め決定された閾値以下であるか否かに応じて、制御部１２０がフィルター１０の洗浄の要否を判断して、気泡発生装置１０９と弁１０７とを制御する。制御部１２０によるフィルター１０の洗浄の要否の判断は、流量計１１０から処理液の流量の測定結果が送られてくる度に行ってもよいし、一定時間ごとに行ってもよい。
制御部１２０における上記の処理液の流量の測定結果が閾値以下であるか否かの判断機能と、その判断結果に基づいて気泡発生装置１０９および弁１０７を制御する機能とは、例えば、コンピュータの中央演算装置に備えられた機能によって実現される。
制御部１２０が、洗浄が必要と判断した場合には、制御部１２０が気泡発生装置１０９と弁１０７とを制御することにより、気泡発生装置１０９を駆動させ、弁１０７を切り替えて流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを連通させる。このことにより、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を供給部１４１に供給し、気泡含有被処理液に含まれる被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、その残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄を実行させる。
制御部１２０が、洗浄が不要と判断した場合には、制御部１２０が気泡発生装置１０９と弁１０７とを制御することにより、気泡発生装置１０９を停止させた状態で弁１０７を切り替えて流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを連通させる。このことにより、気泡を加えない被処理液を供給部１４１に供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部を第２排出部１４３から排出させる処理を実行させる。
濃縮汚泥槽１０４は、被処理液中から除去されたＳＳ粒子を多く含む濃縮液を貯留する。濃縮汚泥槽１０４には、処理槽１０２の被処理液領域１０２ａから流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを介して供給される。濃縮汚泥槽１０４の形状、容量、材質等は、処理システム１００の用途などに応じて適宜決定することができ、特に制限されない。
図２は、処理槽１０２に設置されたフィルターを示す平面模式図である。
フィルター１０は、複数の貫通孔１３，１３…と、少なくとも被処理液の流入する一次面１１ａ側（図１参照）の表面に形成された複数の微細構造物とを有する。本実施形態では、微細構造物は、フィルター１０の表面全面に形成されている。すなわち、微細構造物は、フィルター１０の一次面（流入面）１１ａと、被処理液が流出する二次面（流出面）１１ｂと、貫通孔１３の内壁面とを覆うように形成されている。微細構造物は、貫通孔１３の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。微細構造物は、金属または合金で形成されていることが好ましい。
フィルター１０は、複数の貫通孔１３，１３…と、少なくとも被処理液の流入する一次面１１ａ側（図１参照）の表面に形成された複数の微細構造物とを有する。本実施形態では、微細構造物は、フィルター１０の表面全面に形成されている。すなわち、微細構造物は、フィルター１０の一次面（流入面）１１ａと、被処理液が流出する二次面（流出面）１１ｂと、貫通孔１３の内壁面とを覆うように形成されている。微細構造物は、貫通孔１３の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。微細構造物は、金属または合金で形成されていることが好ましい。
貫通孔１３の平均孔径は０．１μｍ〜５ｍｍであることが好ましい。貫通孔１３、１３…の平均孔径が０．１μｍ以上であると、処理システム１００において濾過流量が確保しやすくなり、効率的に被処理液の濾過を行うことができる。貫通孔１３、１３…の平均孔径が５ｍｍ以下であると、ケークが容易に形成されるため、ケーク濾過による濾過性能を高めることができ、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。貫通孔１３、１３…の平均孔径とは、フィルター１０を貫通する複数の貫通孔１３、１３…の内接円の直径の平均値を意味する。
微細構造物は、円錐形、楕円錐形、多角錐形、円錐台形、楕円錐台形、多角錐台形のうち、少なくともいずれか１つの形状を有するものであってもよいし、多面体形状を有するものであってもよい。
次に、図３および図４を用いて、微細構造物が、円錐形、楕円錐形、多角錐形、円錐台形、楕円錐台形、多角錐台形のうち、少なくともいずれか１つの形状である場合の例として、微細構造物が、基端から先端に向けて先細りの形状を有する針状構造物である場合を説明する。図３は、フィルターの一部を示す要部拡大模式図である。図４に、微細構造物が針状構造物である場合のＳＥＭ写真（二次電子像（ＳＥＩ）、１５．０ｋＶ、２００００倍）を示す。微細構造物が針状構造物である場合、貫通孔１３の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいとは、貫通孔１３の平均孔径よりも針状構造物の高さ寸法が小さいことを意味する。
図３に示すフィルター１０では、複数の微細構造物５の一部に、被処理液中から捕捉したＳＳ粒子が付着している。
図３に示す微細構造物５は、基材１１上に配置されためっき層３で形成されている。めっき層３と基材１１との間には、下地層４が形成されている。
図３に示す微細構造物５は、基材１１上に配置されためっき層３で形成されている。めっき層３と基材１１との間には、下地層４が形成されている。
本実施形態においては、基材１１として、網目状のものが用いられている。網目状の基材１１としては、図２に示すように、線材が綾織されたものであってもよいし、平織されたものであってもよい。本実施形態においては、基材１１として網目状のものを用いているため、貫通孔１３が規則的に配置されている。
基材１１の材料としては、フィルター１０を用いて濾過される被処理液中で使用できるものが用いられる。基材１１の材料は、めっき処理を用いて、めっき層３、またはめっき層３および下地層４を容易に形成できるように、金属であることが好ましい。基材１１に用いる金属としては、例えば、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、およびこれらの合金などを用いることが好ましい。その中でも特に、基材１１の材料として、耐蝕性に優れ、低コストで、加工しやすいステンレスを用いることが好ましい。
下地層４は、めっき層３の基材１１への接着性を高めるために、必要に応じて設けられる。下地層４に用いられる材料としては、例えば、基材１１の表面にニッケル合金からなるめっき層３を形成する場合、ニッケルまたはニッケル合金を用いることが好ましい。ニッケル合金としては、ホウ素、リン、亜鉛から選ばれる一種以上の元素を含有するものが挙げられる。
下地層４の厚みは、めっき層３の基材１１への接着性を向上させることができる厚み以上とされている。また、下地層４の厚みは、貫通孔１３の直径が、フィルター１０にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に適した大きさとなる範囲の厚みとされている。
複数の微細構造物５で形成されためっき層３に用いられる金属または合金としては、電気めっき等の処理によって、基材１１や下地層４の表面に複数の微細構造物５を析出できるものを用いる。このような金属としては、鉄、ニッケル、銅、および、これらの合金などが挙げられる。めっき層３に用いられる金属としては、上記の金属の中でも特に、微細構造物５の形状の制御がしやすく耐食性に優れた金属であるため、ニッケルまたはニッケル合金を用いることが好ましい。ニッケル合金としては、ホウ素、リン、亜鉛から選ばれる一種以上の元素を含有するものが挙げられる。
めっき層３は、複数の微細構造物（針状構造物）５が下地層４の表面に集合してなる複合体である。各微細構造物５では、微細構造物５の基端５３ａよりも基材１１側の領域である基部５ａが、隣接する他の微細構造物５の基部５ａと一体化されている。このことにより、微細構造物５の基部５ａは、下地層４の表面に連続して形成されている。
隣接する微細構造物５間には、断面視で基端５３ａに近づくにつれて幅が狭くなる谷５３が形成されている。谷５３は、平面視で各微細構造物５を取り囲むように形成されている。各微細構造物５を取り囲む谷５３は、隣接する別の微細構造物５を取り囲む谷５３と平面視で繋がって形成されている。
基材１１の単位面積（１μｍ２）当たりの微細構造物５の数（微細構造物の形成密度）は、１．２〜１０．０個／μｍ２であることが好ましい。
単位面積当たりの微細構造物５の数が１．２個／μｍ２以上であると、フィルター１０の表面積が十分に広くなり、隣接する微細構造物５間にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。このため、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすく、捕捉されたＳＳ粒子によってケーク７が形成されやすいフィルター１０とすることができる。
したがって、フィルター１０は、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能を有するものとなる。単位面積当たりの微細構造物５の数は、よりＳＳ粒子の除去機能の高いフィルター１０とするために、３．０個／μｍ２以上であることが好ましい。
単位面積当たりの微細構造物５の数が１．２個／μｍ２以上であると、フィルター１０の表面積が十分に広くなり、隣接する微細構造物５間にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。このため、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすく、捕捉されたＳＳ粒子によってケーク７が形成されやすいフィルター１０とすることができる。
したがって、フィルター１０は、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能を有するものとなる。単位面積当たりの微細構造物５の数は、よりＳＳ粒子の除去機能の高いフィルター１０とするために、３．０個／μｍ２以上であることが好ましい。
単位面積当たりの微細構造物５の数が１０．０個／μｍ２以下であると、隣接する微細構造物５間の空間が狭くなりすぎることが防止される。このため、洗浄を行うことにより、微細構造物５からＳＳ粒子が容易に除去される。
また、単位面積当たりの微細構造物５の数が１０．０個／μｍ２以下であると、図３に示すように、隣接する微細構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されているケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成される。空間３１は、ケーク７が形成された時に、ケーク濾過された処理液が流れる流路として機能する。このため、微細構造物５を有さないフィルターと比較すると、ケーク７を通過した処理液の得られる面積が大きくなるため、濾過流量を大きくすることができる。したがって、フィルター１０は、ＳＳ粒子が除去されやすく、濾過流量の大きいものとなる。単位面積当たりの微細構造物５の数は、より濾過流量の大きい優れたフィルター１０とするために、７．０個／μｍ２以下であることが好ましい。
また、単位面積当たりの微細構造物５の数が１０．０個／μｍ２以下であると、図３に示すように、隣接する微細構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されているケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成される。空間３１は、ケーク７が形成された時に、ケーク濾過された処理液が流れる流路として機能する。このため、微細構造物５を有さないフィルターと比較すると、ケーク７を通過した処理液の得られる面積が大きくなるため、濾過流量を大きくすることができる。したがって、フィルター１０は、ＳＳ粒子が除去されやすく、濾過流量の大きいものとなる。単位面積当たりの微細構造物５の数は、より濾過流量の大きい優れたフィルター１０とするために、７．０個／μｍ２以下であることが好ましい。
微細構造物５が針状構造物である場合の基材１１の単位面積（１μｍ２）当たりの微細構造物５の数（微細構造物の形成密度）は、以下に示す方法により測定したものである。
フィルターを電子顕微鏡で観察し、縦２μｍ、横２μｍ、面積４μｍ２の正方形内に存在する針状構造物の頂点の数を、４箇所測定する（図４参照）。そして、４箇所で測定した針状構造物の頂点の数を平均し、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数を算出する。
フィルターを電子顕微鏡で観察し、縦２μｍ、横２μｍ、面積４μｍ２の正方形内に存在する針状構造物の頂点の数を、４箇所測定する（図４参照）。そして、４箇所で測定した針状構造物の頂点の数を平均し、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数を算出する。
基材１１の断面における単位長さ（１μｍ）当たりの微細構造物５の数（微細構造物の単位長さあたりの形成数）は１．０〜４．０個／μｍであることが好ましい。
上記の単位長さ当たりの微細構造物５の数が１．０個／μｍ以上であると、単位面積当たりの微細構造物５の数が１．２個／μｍ２以上である場合と同様に、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能が得られる。上記の単位長さ当たりの微細構造物５の数は、よりＳＳ粒子の除去機能の高いフィルター１０とするために、１．５個／μｍ以上であることが好ましい。
上記の単位長さ当たりの微細構造物５の数が１．０個／μｍ以上であると、単位面積当たりの微細構造物５の数が１．２個／μｍ２以上である場合と同様に、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉できる優れた除去機能が得られる。上記の単位長さ当たりの微細構造物５の数は、よりＳＳ粒子の除去機能の高いフィルター１０とするために、１．５個／μｍ以上であることが好ましい。
上記の単位長さ当たりの微細構造物５の数が４．０個／μｍ以下であると、単位面積当たりの微細構造物５の数が１０．０個／μｍ２以下である場合と同様に、隣接する微細構造物５間の空間が狭くなりすぎることが防止される。このため、隣接する微細構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されているケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成されるものとなり、濾過流量の大きなフィルター１０にすることができる。上記の単位長さ当たりの微細構造物５の数は、より一層濾過流量の大きいフィルター１０とするために、３．０個／μｍ以下であることが好ましい。
基材１１の断面における単位長さ（１μｍ）当たりの微細構造物５の数は、以下に示す方法により測定したものである。
フィルター１０を埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面をイオンミリングで平滑化して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。その後、撮影した基材の断面の拡大写真における基材の表面の略延在方向に沿って、１０μｍ当たりの針状の微細構造物の数を測定する。そして、測定した微細構造物５の数から単位長さ（１μｍ）当たりの微細構造物の数を算出する。
フィルター１０を埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面をイオンミリングで平滑化して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。その後、撮影した基材の断面の拡大写真における基材の表面の略延在方向に沿って、１０μｍ当たりの針状の微細構造物の数を測定する。そして、測定した微細構造物５の数から単位長さ（１μｍ）当たりの微細構造物の数を算出する。
本実施形態において、基材１１の断面における針状の微細構造物５の平均高さＨおよび基端部の平均幅Ｄは、以下に示す部分の寸法を、以下に示す測定方法により測定したものである。
図３に示すように、基材１１の断面において隣接する微細構造物５間には、谷５３が形成されている。基材１１の断面において、微細構造物５を挟んで対向する谷底である基端５３ａ、５３ａ間を、直線５１でつなぎ、その長さを微細構造物５の基端部の幅Ｄ１、Ｄ２とする。また、微細構造物５の先端５２と上記の直線５１との最短距離を、微細構造物５の高さＨ１、Ｈ２とする。
図３に示すように、基材１１の断面において隣接する微細構造物５間には、谷５３が形成されている。基材１１の断面において、微細構造物５を挟んで対向する谷底である基端５３ａ、５３ａ間を、直線５１でつなぎ、その長さを微細構造物５の基端部の幅Ｄ１、Ｄ２とする。また、微細構造物５の先端５２と上記の直線５１との最短距離を、微細構造物５の高さＨ１、Ｈ２とする。
基材１１の断面において、２つの微細構造物５７、５８が一体化されている場合（図３における符号５９で示す微細構造物）には、以下に示す部分の寸法を、微細構造物５７、５８の高さＨ３、Ｈ４および微細構造物５７、５８の基端部の幅Ｄ３、Ｄ４とした。
まず、針状の微細構造物５７、５８が一体化された微細構造物５９を挟んで対向する谷底である基端５３ａ、５３ａ間を、直線５４でつなぐ。次いで、２つの微細構造物５７、５８間の谷５５の谷底から直線５４に向かって垂線５６を引く。垂線５６と直線５４との交点から各基端５３ａ、５３ａまでのそれぞれの距離を、微細構造物５７、５８の基端部の幅Ｄ３、Ｄ４とする。
また、各微細構造物５７、５８の先端５２ａ、５２ｂと上記の直線５４との最短距離を、各微細構造物５７、５８の高さＨ３、Ｈ４とする。なお、垂線５６の長さが、微細構造物５７、５８の高さＨ３、Ｈ４の両方の高さの３／４未満である場合には、独立した２つの微細構造物とみなす。また、２つの微細構造物５７、５８が一体化されているとする基準は、前記独立した２つの微細構造物とみなされる場合以外とする。
針状の微細構造物５の高さおよび微細構造物５の基端部の幅を測定するには、フィルター１０を埋め込み樹脂で固定して切断し、その切断面をイオンミリングで研磨して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。その後、撮影した基材１１の断面の拡大写真における基材の表面の略延在方向に沿う長さ１０μｍの範囲を１つの測定領域とし、４箇所の測定領域に存在する全ての上記の微細構造物５の高さおよび基端部の幅を測定する。そして、測定した４箇所の微細構造物５の高さの平均値を、微細構造物５の平均高さＨとする。また、測定した４箇所の微細構造物５の基端部の幅の平均値を、微細構造物５の基端部の平均幅Ｄとする。
基材１１の断面における針状の微細構造物５の高さの変動係数は、０．１５〜０．５０であることが好ましい。変動係数とは、上述した基材１１の断面における微細構造物５の高さの分布の標準偏差を、前記微細構造物５の高さの算術平均値で除したものである。
上記の変動係数が０．１５〜０．５０の範囲であると、より一層ＳＳ粒子の除去機能および洗浄性の優れたフィルター１０となる。
上記の変動係数が０．１５以上であると、微細構造物５の高さのばらつきが十分に大きいものとなる。このため、フィルター１０にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、フィルター１０の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが複雑になるとともに、高さの高い微細構造物５にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。その結果、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすくなるとともに、高さの高い微細構造物５に引っかかったＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面にケーク７が形成されやすくなる。上記の変動係数は、よりＳＳ粒子が捕捉されやすいフィルター１０とするために、０．１８以上であることが好ましい。
上記の変動係数が０．１５以上であると、微細構造物５の高さのばらつきが十分に大きいものとなる。このため、フィルター１０にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、フィルター１０の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが複雑になるとともに、高さの高い微細構造物５にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。その結果、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすくなるとともに、高さの高い微細構造物５に引っかかったＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面にケーク７が形成されやすくなる。上記の変動係数は、よりＳＳ粒子が捕捉されやすいフィルター１０とするために、０．１８以上であることが好ましい。
上記の変動係数が０．５０以下であると、めっき層３の表面に形成されたケーク７を、高さの低い微細構造物５が支えることによって、隣接する微細構造物５間に形成されている谷５３とケーク７とに囲まれた空間３１の広さが確保されやすくなる。このため、濾過によってケーク７が形成された後、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすくなり、濾過流量が増大する。したがって、フィルター１０は、針状構造物のないフィルターと比較して濾過流量に優れたものとなる。上記の変動係数は、より一層、濾過流量の多いフィルター１０とするために、０．３６以下であることが好ましい。
基材１１の断面における針状の微細構造物５の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ／Ｄは０．５〜４．０であることが好ましい。アスペクト比Ｈ／Ｄが０．５以上であると、隣接する針状の微細構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されたケーク７とに囲まれた十分な高さの空間３１が形成される。このため、濾過によってケーク７が形成された後に、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすくなり、濾過流量に優れたものとなる。アスペクト比Ｈ／Ｄは、より一層濾過流量の大きなフィルター１０とするために、１．０以上であることが好ましい。
アスペクト比Ｈ／Ｄが４．０以下であると、強度に優れた微細構造物５となるため、耐久性に優れたフィルター１０となる。アスペクト比Ｈ／Ｄは、より一層耐久性の優れたフィルター１０とするために、３．０以下であることが好ましい。
基材１１の断面における針状の微細構造物５の平均高さＨは、０．２〜２．５μｍあることが好ましい。上記の微細構造物５の平均高さＨが０．２μｍ以上であると、隣接する微細構造物５間に形成されている谷５３と、めっき層３上に形成されるケーク７とに囲まれた十分な高さの空間３１が形成される。このため、濾過の際にケークが形成された後に、ケーク濾過された処理液が空間３１内を流れやすくなり、濾過流量に優れたものとなる。上記の微細構造物５の平均高さＨは、より一層濾過流量の優れたフィルター１０とするために、０．４μｍ以上であることが好ましい。
上記の針状の微細構造物５の平均高さＨが２．５μｍ以下であると、隣接する微細構造物５間の空間が狭くなりすぎることが防止される。このため、空間３１が十分に確保された濾過流量に優れたフィルター１０となる。上記の微細構造物５の平均高さＨは、より一層濾過流量の優れたフィルター１０とするために１．８μｍ以下であることが好ましい。
フィルター１０は、一次面１１ａ側を平面視した場合に、一次面１１ａ全体の平面積に対する貫通孔１３の割合[（貫通孔１３の面積／一次面１１ａ全体の面積）×１００]である開孔率が０．４６％以上、６３．０％以下であることが好ましい。
微細構造物５が針状構造物である場合に開孔率が０．４６％以上であると、濾過流量が確保しやすくなり、効率的に被処理液の濾過を行うことができる。一方、開孔率が６３．０％以下であると、ケーク濾過による濾過性能を高めることができ、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。
微細構造物５が針状構造物である場合に開孔率が０．４６％以上であると、濾過流量が確保しやすくなり、効率的に被処理液の濾過を行うことができる。一方、開孔率が６３．０％以下であると、ケーク濾過による濾過性能を高めることができ、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。
微細構造物５が針状である場合、貫通孔１３の平均孔径は、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。貫通孔１３の平均孔径が０．５μｍ以上であると、より濾過流量が確保しやすくなり、効率的に被処理液の濾過を行うことができる。貫通孔１３の平均孔径が２０μｍ以下であると、より一層容易にケーク７が形成されるため、ケーク濾過による濾過性能を高めることができる。
次に、微細構造物５が針状構造物である場合のフィルター１０の製造方法について説明する。
まず、綾織されて網目状とされた基材１１を用意する。次いで、複数の貫通孔１３，１３…を有する基材１１の表面に、めっき処理を用いて、下地層４を形成する。下地層４を形成するためのめっき処理としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ニッケルまたはニッケル合金からなる微細構造物５を形成する前に、ステンレスからなる基材１１の表面に下地層４を形成する場合には、電解ニッケルめっき処理または無電解ニッケルめっき処理を用いて、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地層４を形成することが好ましい。
まず、綾織されて網目状とされた基材１１を用意する。次いで、複数の貫通孔１３，１３…を有する基材１１の表面に、めっき処理を用いて、下地層４を形成する。下地層４を形成するためのめっき処理としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ニッケルまたはニッケル合金からなる微細構造物５を形成する前に、ステンレスからなる基材１１の表面に下地層４を形成する場合には、電解ニッケルめっき処理または無電解ニッケルめっき処理を用いて、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地層４を形成することが好ましい。
次に、下地層４の設けられた基材１１の表面に、電気めっき処理によって、複数の微細構造物５を析出させて、基材１１をめっき層３で被覆する。めっき層３を形成するための電気めっき処理としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、下地層４およびめっき層３がニッケルまたはニッケル合金からなるものである場合、下地層４の形成後、めっき浴に添加剤を添加して、連続して電解ニッケルめっき処理または無電解ニッケルめっき処理を用いて、めっき層３を形成することが好ましい。
また、下地層４の設けられた基材１１の表面の一部にのみ微細構造物を析出させる方法としては、例えば、微細構造物を析出させない部分を公知の方法を用いてマスキングしてから電気めっき処理を行う方法が挙げられる。また、下地層４の設けられた基材１１の一次面側に微細析出物が析出されやすい条件で電気めっき処理を行うことにより、基材１１の表面の一部に微細構造物の析出されない部分が形成されてもよい。
複数の微細構造物５を析出させる電気めっき処理では、めっき浴に添加する添加剤の種類、濃度、めっき時間を変化させることにより、微細構造物５の形状および大きさを変化させることができる。添加剤としては、エチレンジアミン二塩酸塩（ethylenediamine dihydrochloride）、エチレンジアミン（ＥＤＡ）などが挙げられる。
めっき層３を形成するためのめっき処理を行った後、必要に応じて熱処理を行って、めっき層３の結晶化を促進してもよい。
また、めっき層３を形成するためのめっき処理を行った後、必要に応じて、フィルターの耐久性を向上させるために、めっき層３の表面に、他の金属や有機物などを用いて別の被覆層を形成してもよい。
また、めっき層３を形成するためのめっき処理を行った後、必要に応じて、フィルターの耐久性を向上させるために、めっき層３の表面に、他の金属や有機物などを用いて別の被覆層を形成してもよい。
また、めっき層３の表面に改質処理を行って、被処理液との親和性が互いに異なる複数種類の改質領域を形成することもできる。めっき層３の改質処理としては、具体的には、親水化処理と疎水化処理とが挙げられる。こうした改質処理を行うことで、めっき層３の表面における被処理液の流れが、より複雑になり、ＳＳ粒子がめっき層３の表面で凝集しやすいものとすることができる。
次に、本実施形態の処理システム１００を用いて被処理液を処理する処理方法について説明する。
本実施形態では、被処理液の処理を開始する前に、弁１０７を切り替えることにより、流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂを接続し、処理槽１０２と汚泥濃縮槽１０４との連通を遮断する。
次に、被処理液槽１０１に、ＳＳ粒子を含む水などの被処理液を導入し、貯留する。そして、必要に応じて撹拌機によって、被処理液槽１０１内の被処理液を攪拌する。
本実施形態では、被処理液の処理を開始する前に、弁１０７を切り替えることにより、流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂを接続し、処理槽１０２と汚泥濃縮槽１０４との連通を遮断する。
次に、被処理液槽１０１に、ＳＳ粒子を含む水などの被処理液を導入し、貯留する。そして、必要に応じて撹拌機によって、被処理液槽１０１内の被処理液を攪拌する。
次に、最初の処理工程を行う。最初の処理工程は、ポンプ１０６を駆動して、流入配管１０８ａを介して被処理液槽１０１から処理槽１０２の供給部１４１に向かって被処理液を圧送する。そして、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給された被処理液の一部が、フィルター１０に一次面１１ａ側から流入し、二次面１１ｂから流出して濾過され、処理液となる。フィルター１０を通過して生成した処理液は、処理槽１０２の第１排出部１４２から処理液配管１０８ｅを介して処理液槽１０３に供給され、貯留される。
また、被処理液領域１０２ａに供給された被処理液のうち、フィルター１０を通過しなかった被処理液は、第２排出部１４３から排出され、流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂとを介して被処理液槽１０１に返送される。したがって、本実施形態では、被処理液は、被処理液槽１０１と処理槽１０２との間を循環されながら濾過される。
ここで、処理槽１０２内に設置されたフィルター１０の微細構造物５が針状構造物である場合の処理システム１００の濾過性能について説明する。
フィルター１０は、複数の針状の微細構造物５を有しているため、フィルター１０とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が多い。このため、被処理液の濾過を開始すると、表面濾過および深層濾過の機構によって微細構造物５の表面に付着したＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面の複数の箇所で速やかにＳＳ粒子の凝集物が形成される。
フィルター１０は、複数の針状の微細構造物５を有しているため、フィルター１０とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が多い。このため、被処理液の濾過を開始すると、表面濾過および深層濾過の機構によって微細構造物５の表面に付着したＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面の複数の箇所で速やかにＳＳ粒子の凝集物が形成される。
形成された凝集物は、フィルター１０へのＳＳ粒子を含む被処理液の濾過を継続させることにより、成長して剥離し、ＳＳ粒子を含む被処理液とともに貫通孔１３に向かって移動する。貫通孔１３に移動した１つまたは複数の凝集物は、貫通孔１３をふさぐブリッジ状のケーク７となる。よって、被処理液の濾過を開始してから短時間で、所定のＳＳ粒子の除去性能が得られる。また、本実施形態の処理方法では、表面濾過の機構だけでなく、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構も利用して、被処理液中の小さなＳＳ粒子を除去できる。よって、優れた濾過性能が得られる。
フィルター１０は、図３に示すように、隣接する微細構造物５間に谷５３を有している。谷５３は、断面視で谷底である基端５３ａに近づくにつれて幅が狭くなっている。このため、フィルター１０に捕捉されたＳＳ粒子は、谷５３の基端５３ａ近傍には入り込みにくい。
したがって、めっき層３の表面にケーク７が形成されているフィルター１０では、図３に示すように、谷５３とケーク７とに囲まれた十分な広さの空間３１が形成される。空間３１が形成された後、さらにフィルター１０へのＳＳ粒子を含む被処理液の供給を継続させても、空間３１の上部はケーク７で形成された蓋が被せられた状態となっているため、ＳＳ粒子は空間３１内に入り込みにくい。したがって、フィルター１０へのＳＳ粒子を含む被処理液の濾過を継続させても、濾過流量が確保される。
本実施形態では、最初の処理工程を、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量を流量計１１０によって測定しながら行う。流量計１１０による処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定は、最初の処理工程を行っている間中、連続して行ってもよいし、所定の時間毎に行ってもよい。流量計１１０によって測定した処理液の流量の測定結果は、制御部１２０に送られる。
最初の処理工程を継続すると、フィルター１０に形成されているケーク７上にさらにＳＳ粒子が堆積し、徐々に濾過流量が低下する。本実施形態においては、流量計１１０から出力された処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定結果に基づいて、制御部１２０によってフィルター１０の洗浄の要否を判断する。具体的には、流量計１１０の測定した処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が閾値以下であるか否かを、制御部１２０によって判断する。その結果、処理液の流量が閾値超である場合には、洗浄が不要と判断され、最初の処理工程を継続する。
一方、制御部１２０により判断した結果、上記の処理液の流量が閾値以下である場合には、洗浄が必要と判断される。洗浄が必要と判断された場合には、制御部１２０によって気泡発生装置１０９と弁１０７とを制御して、最初の処理工程から洗浄工程への切り換えを行う。具体的には、気泡発生装置１０９を駆動させて、配管１０８ｃを介して流入配管１０８ａ内を通過する被処理液に気泡を供給するとともに、弁１０７を切り替えて流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを連通させる。このことにより、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を供給部１４１に供給し、気泡含有被処理液に含まれる被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、その残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄工程を行う。すなわち、洗浄工程では、供給部１４１から被処理液領域１０２ａ内のフィルター１０の一次面１１ａ側（被処理液領域１０２ａ）に供給された気泡含有被処理液は、フィルター１０を洗浄しながらフィルター１０で濾過される。
気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさは、１〜１００μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさが１μｍ以上であると、気泡がケーク７に衝突することによるケークの崩壊が促進される。このため、気泡を含むことによる洗浄効果が顕著となり、好ましい。また、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさが１００μｍ以下であると、気泡の浮上速度が速すぎず、気泡含有被処理液中に気泡が均一に分散される。このため、気泡の衝突によるケーク７の崩壊が均等となり、ケークの崩壊が促進される。
本実施形態において、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさとは、被処理液に空気を導入した条件と同じ条件で、水道水中に空気を導入した時に得られる気泡の直径を意味する。なお、被処理液に空気を導入した条件とは、実際の装置において空気を導入する時の空気の圧力、流量、及び導入される被処理液の圧力、流量のことである。また、水道水中に空気を導入した時に得られる気泡の直径は、２５℃１気圧における直径であり、例えばレーザー回折法などで測定して得られた分布の最頻値とする。
次に、微細構造物５が針状構造物である場合のフィルター１０の洗浄性について説明する。
微細構造物５が針状構造物である場合に洗浄工程を行うと、フィルター１０に形成されているケーク７が気泡含有被処理液に押し流されて除去される。このとき、貫通孔１３内およびフィルター１０の一次面１１ａ側に存在する空間３１（図３参照）には、各微細構造物５を取り囲むように形成された谷５３を介して、多方向から洗浄液が流入する。このことにより、谷５３の上部の少なくとも一部を覆うように形成されていたケーク７が、気泡含有被処理液に押し上げられて、ケーク７の剥離が促進される。また、微細構造物５は、基端５３ａから先端５２に向けて先細りの形状を有している。このため、気泡含有被処理液に押し上げられたケーク７は、処理槽１０２内を通過しようとする気泡含有被処理液の流れによってフィルター１０から容易に剥離される。
微細構造物５が針状構造物である場合に洗浄工程を行うと、フィルター１０に形成されているケーク７が気泡含有被処理液に押し流されて除去される。このとき、貫通孔１３内およびフィルター１０の一次面１１ａ側に存在する空間３１（図３参照）には、各微細構造物５を取り囲むように形成された谷５３を介して、多方向から洗浄液が流入する。このことにより、谷５３の上部の少なくとも一部を覆うように形成されていたケーク７が、気泡含有被処理液に押し上げられて、ケーク７の剥離が促進される。また、微細構造物５は、基端５３ａから先端５２に向けて先細りの形状を有している。このため、気泡含有被処理液に押し上げられたケーク７は、処理槽１０２内を通過しようとする気泡含有被処理液の流れによってフィルター１０から容易に剥離される。
しかも、本実施形態では、気泡含有被処理液に含まれる気泡がケーク７に衝突することで、ケーク７の崩壊が促進される。ケーク７が崩壊すると、ケーク７の崩壊された部分に気泡含有被処理液が入り込みやすくなって、ケーク７のさらなる崩壊が促進される。また、崩壊したケーク７は、ＳＳ粒子となって気泡含有被処理液によって容易に押し流される。その結果、フィルター１０に形成されていたケーク７が速やかに除去され、高い洗浄効果が得られる。
洗浄工程において、処理槽１０２の被処理液領域１０２ａに供給された気泡含有被処理液は、被処理液領域１０２ａ内を通過することによって、フィルター１０から除去されたＳＳ粒子を含む濃縮した被処理液となる。洗浄工程において生成した濃縮した被処理液は、被処理液領域１０２ａから流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを介して濃縮汚泥槽１０４に送られる。
洗浄工程を継続すると、フィルター１０に形成されているケーク７およびＳＳ粒子が除去されて、徐々に濾過流量が向上する。本実施形態では、洗浄工程を、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量を流量計１１０によって測定しながら行う。流量計１１０による処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定は、洗浄工程を行っている間中、連続して行ってもよいし、所定の時間毎に行ってもよい。
流量計１１０によって測定した処理液の流量の測定結果は、制御部１２０に送られる。本実施形態においては、流量計１１０から出力された処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定結果に基づいて、制御部１２０によってフィルター１０の洗浄の要否を判断する。具体的には、流量計１１０の測定した処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が閾値以下であるか否かを、制御部１２０によって判断する。その結果、処理液の流量が閾値以下である場合には、洗浄が必要と判断され、洗浄工程を継続する。
一方、上記の処理液の流量が閾値超である場合には、洗浄が不要と判断される。洗浄が不要と判断された場合には、制御部１２０によって気泡発生装置１０９と弁１０７とを制御して、洗浄工程から２回目の処理工程への切り換えを行う。具体的には、気泡発生装置１０９の駆動を停止させて被処理液への気泡の供給を停止するとともに、弁１０７を切り替えて流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂとを連通させて、被処理液を被処理液槽１０１と処理槽１０２との間を循環させ、処理槽１０２と汚泥濃縮槽１０４との連通を遮断させる。このことにより、最初の処理工程と同様に、気泡を加えない被処理液を供給部１４１に供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部を第２排出部１４３から排出させる２回目の処理工程を行う。
本実施形態の処理方法では、２回目の処理工程の後、必要に応じて、上記と同様の洗浄工程と２回目の処理工程とを、複数回連続して繰り返し行うことが好ましい。
本実施形態の処理方法では、２回目の処理工程の後、必要に応じて、上記と同様の洗浄工程と２回目の処理工程とを、複数回連続して繰り返し行うことが好ましい。
本実施形態の処理システム１００では、流量計１１０からの出力に基づいて、制御部１２０がフィルターの洗浄の要否を判断し、洗浄が必要と判断した場合には、気泡発生装置１０９によって気泡を加えた被処理液を供給部１４１に供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄を実行させる。したがって、本実施形態の処理システム１００では、洗浄工程において上記の洗浄を行うことで、フィルター１０を洗浄しながら濾過できる。
よって、本実施形態によれば、処理工程時（最初および２回目以降の処理工程）だけでなく洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続できる。その結果、洗浄工程を行っても稼働率が低下することはなく、効率よく被処理液を処理できる。
しかも、本実施形態では、気泡含有被処理液を用いて複数の微細構造物５を有するフィルター１０を洗浄するので、高い洗浄効果が得られる。このため、例えば、気泡を含まない清澄水を使用してフィルター１０の一次面１１ａを洗浄する場合のように、フィルター１０の洗浄に清澄水を使用する必要はない。また、本実施形態では、洗浄工程時にのみ気泡発生装置１０９によって気泡含有被処理液を生成するので、例えば、処理工程においても気泡発生装置１０９によって気泡含有被処理液を生成し、これを濾過する場合と比較して、処理コストが少なくて済み、好ましい。
しかも、本実施形態では、気泡含有被処理液を用いて複数の微細構造物５を有するフィルター１０を洗浄するので、高い洗浄効果が得られる。このため、例えば、気泡を含まない清澄水を使用してフィルター１０の一次面１１ａを洗浄する場合のように、フィルター１０の洗浄に清澄水を使用する必要はない。また、本実施形態では、洗浄工程時にのみ気泡発生装置１０９によって気泡含有被処理液を生成するので、例えば、処理工程においても気泡発生装置１０９によって気泡含有被処理液を生成し、これを濾過する場合と比較して、処理コストが少なくて済み、好ましい。
また、本実施形態の処理システム１００は、少なくとも被処理液の流入する一次面１１ａ側の表面に、貫通孔１３の平均孔径よりも最大外形寸法の小さい複数の微細構造物５を有するフィルター１０を有しているため、被処理液をフィルター１０で濾過することにより、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。
次に、微細構造物５が、多面体形状である場合の例を、図５および図６を用いて説明する。図５および図６は、微細構造物５が多面体形状である場合のＳＥＭ写真（二次電子像（ＳＥＩ）、１５．０ｋＶ、２０００倍（図５）、５０００倍（図６））を示す。
多面体形状の微細構造物５は、複数の多面体が相互に結合して体積の一部を共有している。多面体形状の微細構造物５は、それぞれ、３つ以上の平面が交わる頂点を複数有している。各微細構造物５は、図５および図６に示すように、それぞれ異なる形状および異なる大きさを有している。微細構造物５は、基材１１の表面、または基材１１に形成された下地層４（図３参照）の表面に、密集して形成されている。その結果、多面体形状の辺に相当する部分は、不規則な方向を向いている。
多面体形状の微細構造物５の材料としては、針状構造物で形成された微細構造物５に用いられる材料と同じものを用いることができる。
多面体形状の微細構造物５の材料としては、針状構造物で形成された微細構造物５に用いられる材料と同じものを用いることができる。
多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法は、０．５〜１０μｍであることが好ましい。析出物の平均最大外形寸法が上記範囲内であると、被処理液中のＳＳ粒子が引っかかりやすい。このため、フィルター１０に捕捉されたＳＳ粒子によってケークが形成されやすくなる。その結果、ケーク濾過の機構を用いてＳＳ粒子を捕捉しやすく、ＳＳ粒子を除去する機能の高いフィルター１０となる。
多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法が０．５μｍ未満であると、めっき層３の表面の凹凸が減少するとともに、多面体形状の析出物の間の空隙を通る被処理液量が低下して、めっき層３へのＳＳ粒子の付着が起こりにくくなる場合がある。多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法は、２．０μｍ以上であることがさらに好ましい。
また、多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法が１０μｍを超えると、めっき層３とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が減少して、めっき層３へのＳＳ粒子の付着が起こりにくくなる場合がある。多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法は、８．０μｍ以下であることがさらに好ましい。
また、多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法が１０μｍを超えると、めっき層３とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が減少して、めっき層３へのＳＳ粒子の付着が起こりにくくなる場合がある。多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法は、８．０μｍ以下であることがさらに好ましい。
多面体形状の微細構造物５における平均最大外形寸法の変動係数は０．１５〜０．５０であることが好ましい。変動係数が０．１５〜０．５０の範囲であると、より一層ＳＳ粒子の除去機能および洗浄性に優れたフィルター１０となる。本実施形態において、多面体形状の微細構造物における平均最大外形寸法の変動係数とは、微細構造物５の最大外形寸法の標準偏差を、前記微細構造物５の最大外形寸法の算術平均値で除したものを意味する。
上記の変動係数が０．１５未満であると、フィルター１０にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、フィルター１０の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが単調になり、微細構造物５にＳＳ粒子が捕捉されにくくなる。また、上記の変動係数が０．５０を超えると、外形寸法の小さい微細構造物５によってめっき層３の表面に形成されたケーク７を支える機能が得られにくくなる。
上記の変動係数が０．１５未満であると、フィルター１０にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、フィルター１０の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが単調になり、微細構造物５にＳＳ粒子が捕捉されにくくなる。また、上記の変動係数が０．５０を超えると、外形寸法の小さい微細構造物５によってめっき層３の表面に形成されたケーク７を支える機能が得られにくくなる。
上記の変動係数が０．１５以上であると、微細構造物５の外形寸法のばらつきが十分に大きいものとなる。このため、フィルター１０にＳＳ粒子を含む被処理液を通過させる際に、フィルター１０の表面でのＳＳ粒子を含む被処理液の流れが複雑になるとともに、外形寸法の大きい微細構造物５にＳＳ粒子が引っかかりやすくなる。その結果、深層濾過の機構によってＳＳ粒子が捕捉されやすくなるとともに、外形寸法の大きい微細構造物５に引っかかったＳＳ粒子を起点として、めっき層３の表面にケーク７が形成されやすくなる。上記の変動係数は、よりＳＳ粒子が捕捉されやすいフィルター１０とするために、０．１８以上であることが好ましい。
多面体形状の微細構造物５の平均最大外形寸法は、以下に示す測定方法により測定する。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて拡大したフィルター１０の写真を撮影し、画像処理を行う。具体的には、多面体形状の微細構造物５の最も大きさの大きい部分の外形寸法を、一つの写真に対して代表的な１０か所を選択して測定し、その平均値を平均最大外形寸法と定義する。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて拡大したフィルター１０の写真を撮影し、画像処理を行う。具体的には、多面体形状の微細構造物５の最も大きさの大きい部分の外形寸法を、一つの写真に対して代表的な１０か所を選択して測定し、その平均値を平均最大外形寸法と定義する。
次に、微細構造物５が多面体構造物である場合のフィルター１０の製造方法について説明する。
微細構造物５が多面体構造物である場合のフィルター１０は、微細構造物を析出させる電気めっき処理の条件以外は、上述した微細構造物が針状構造物である場合のフィルター１０と同様にして製造できる。すなわち、電気めっき処理の条件を、例えば、非特許文献２に記載の条件とすることで、図５および図６に示す多面体構造物を析出させることができる。多面体構造物を析出させる電気めっき処理では、めっき浴に添加する添加剤の種類、濃度、めっき時間を変化させることにより、多面体構造物の形状および大きさを変化させることができる。添加材としては、２−ブチン−１，４−ジオールなどが挙げられる。
微細構造物５が多面体構造物である場合のフィルター１０は、微細構造物を析出させる電気めっき処理の条件以外は、上述した微細構造物が針状構造物である場合のフィルター１０と同様にして製造できる。すなわち、電気めっき処理の条件を、例えば、非特許文献２に記載の条件とすることで、図５および図６に示す多面体構造物を析出させることができる。多面体構造物を析出させる電気めっき処理では、めっき浴に添加する添加剤の種類、濃度、めっき時間を変化させることにより、多面体構造物の形状および大きさを変化させることができる。添加材としては、２−ブチン−１，４−ジオールなどが挙げられる。
次に、微細構造物５が多面体構造物であるフィルター１０を有する処理システム１００を用いて、被処理液を処理する処理方法について説明する。
この場合、フィルター１０の濾過性能および洗浄性の他は、微細構造物５が上述した針状構造物である場合と同じであるので、同じ部分についての説明を省略する。
この場合、フィルター１０の濾過性能および洗浄性の他は、微細構造物５が上述した針状構造物である場合と同じであるので、同じ部分についての説明を省略する。
微細構造物５が多面体構造物である場合のフィルター１０は、複数の多面体構造物を有するため、フィルター１０とＳＳ粒子を含む被処理液との接触面積が多い。このため、被処理液の通過を開始すると、多面体構造物の表面にＳＳ粒子が付着し、速やかにＳＳ粒子の凝集物が形成される。さらに、形成された凝集物は、被処理液の濾過を継続することにより成長し、貫通孔１３をふさぐケーク７となる。よって、被処理液の通過を開始してから短時間で、所定のＳＳ粒子の除去性能が得られる。また、本実施形態の処理方法では、表面濾過の機構だけでなく、深層濾過の機構およびケーク濾過の機構も利用して、被処理液中の小さなＳＳ粒子を除去できる。よって、優れた濾過性能が得られる。
また、微細構造物５が多面体構造物である場合のフィルター１０では、ケーク７が形成されると、隣接する多面体構造物間に形成されている隙間とケーク７とに囲まれた空間が形成される。空間の上部は、ケーク７で形成された蓋が被せられた状態となっているため、被処理液の濾過を継続させても、空間内にＳＳ粒子が入り込みにくい。したがって、フィルター１０へのＳＳ粒子を含む被処理液の濾過を継続させても、濾過流量が確保される。
微細構造物５が多面体構造物であるフィルター１０を有する処理システム１００を用いる場合においても、洗浄工程において、流入配管１０８ａ内で気泡を含む気泡含有被処理液を生成し、気泡含有被処理液を処理槽１０２の被処理液領域１０２ａに供給する。
微細構造物５が多面体構造物である場合にも、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさは、１〜１００μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさが１μｍ以上であると、気泡がケーク７に衝突することによるケークの崩壊が促進される。このため、気泡を含むことによる洗浄効果が顕著となり、好ましい。また、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさが１００μｍ以下であると、気泡の浮上速度が速すぎず、気泡含有被処理液中に気泡が均一に分散される。このため、気泡の衝突によるケーク７の崩壊が均等となり、ケークの崩壊が促進される。
微細構造物５が多面体構造物である場合に洗浄工程を行うと、フィルター１０に形成されているケーク７が気泡含有被処理液に押し流されて除去される。このとき、貫通孔１３内およびフィルター１０の一次面１１ａ側に存在する空間には、各微細構造物５を取り囲むように形成された谷を介して、多方向から洗浄液が流入する。このことにより、谷の上部の少なくとも一部を覆うように形成されていたケーク７が、気泡含有被処理液に押し上げられて、ケーク７の剥離が促進される。
しかも、本実施形態では、気泡含有被処理液に含まれる気泡がケーク７に衝突することで、ケーク７の崩壊が促進される。ケーク７が崩壊すると、ケーク７の崩壊された部分に気泡含有被処理液が入り込みやすくなって、ケーク７のさらなる崩壊が促進される。また、崩壊したケーク７は、ＳＳ粒子となって気泡含有被処理液によって容易に押し流される。その結果、フィルター１０に形成されていたケーク７が速やかに除去され、高い洗浄効果が得られる。
本実施形態の処理システムでは、微細構造物５が多面体構造物である場合にも、流量計１１０からの出力に基づいて、制御部１２０がフィルターの洗浄の要否を判断し、洗浄が必要と判断した場合には、気泡発生装置１０９によって気泡を加えた被処理液を供給部１４１に供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄を実行させる。したがって、洗浄工程において上記の洗浄を行うことで、フィルター１０を洗浄しながら濾過できる。よって、処理工程時だけでなく洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続できる。
また、微細構造物５が多面体構造物である場合にも、気泡含有被処理液を用いてフィルター１０を洗浄するので、高い洗浄効果が得られる。
また、微細構造物５が多面体構造物である場合にも、被処理液をフィルター１０で濾過することにより、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。
また、微細構造物５が多面体構造物である場合にも、気泡含有被処理液を用いてフィルター１０を洗浄するので、高い洗浄効果が得られる。
また、微細構造物５が多面体構造物である場合にも、被処理液をフィルター１０で濾過することにより、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の処理システムを示す模式図である。
図７に示す処理システム１００Ａは、被処理液槽１０１と、処理槽１０２Ａと、ポンプ１０６と、気泡発生装置１０９と、処理液槽１０３と、濃縮汚泥槽１０４と、これらを接続する配管とを有している。図２に示す処理システム１００Ａは、被処理液をフィルター１０の被処理液領域１０２ａ側の面に略平行に流動させながら、フィルター１０で濾過するクロスフロー方式のものである。
図７に示す処理システム１００Ａについて、図１に示す処理システム１００と同じ部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
図７は、第２の実施形態の処理システムを示す模式図である。
図７に示す処理システム１００Ａは、被処理液槽１０１と、処理槽１０２Ａと、ポンプ１０６と、気泡発生装置１０９と、処理液槽１０３と、濃縮汚泥槽１０４と、これらを接続する配管とを有している。図２に示す処理システム１００Ａは、被処理液をフィルター１０の被処理液領域１０２ａ側の面に略平行に流動させながら、フィルター１０で濾過するクロスフロー方式のものである。
図７に示す処理システム１００Ａについて、図１に示す処理システム１００と同じ部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
処理槽１０２Ａは、略水平方向に延在する円筒状の外形形状を有する。処理槽１０２Ａ内に設置されたフィルター１０は、図１に示す処理システム１００に設置されたフィルター１０を円筒状に形成したものである。図７に示す処理システム１００Ａでは、円筒形のフィルター１０の中心軸方向と、円筒状の処理槽１０２Ａの中心軸方向とが、略同じとなっている。
また、図７に示す処理システム１００Ａでは、フィルター１０の内側が被処理液の流入する一次面１１ａ側とされ、フィルター１０の外側が被処理液の流出する二次面１１ｂ側とされている。処理槽１０２Ａ内は、円筒状のフィルター１０の内側と外側に分割されている。そして、フィルター１０の内側が被処理液領域１０２ａとされ、フィルター１０の外側が処理液領域１０２ｂとされている。
処理槽１０２Ａには、被処理液が供給される供給部として、処理用配管１０８ｈの接続された第１供給部１４１ａと、洗浄用配管１０８ｇの接続された第２供給部１４１ｂとが設けられている。第１供給部１４１ａおよび第２供給部１４１ｂは、円筒形の処理槽１０２Ａの二つの端面のうち、一方の端面に形成されている。第１供給部１４１ａは、一方の端面に接しているフィルター１０の内側におけるフィルター１０近傍に配置されている。第２供給部１４１ｂは、一方の端面に接しているフィルター１０の略中心軸の位置に配置されている。
また、処理槽１０２Ａには、供給部に供給された被処理液の一部を排出する第２排出部１４３が設けられている。第２排出部１４３は、円筒形の処理槽１０２Ａの二つの端面のうち、第１供給部１４１ａが設けられている端面の反対側である他方の端面に形成されている。第２排出部１４３は、他方の端面に接しているフィルター１０の略中心軸の位置に配置されている。
また、処理槽１０２Ａの側面の下部には、フィルター１０を通過した処理液を排出する第１排出部１４２が形成されている。
また、処理槽１０２Ａの側面の下部には、フィルター１０を通過した処理液を排出する第１排出部１４２が形成されている。
第２供給部１４１ｂは、円筒形の処理槽１０２Ａの二つの端面のうち、第２排出部１４３の設けられていない側の端面に形成されていてもよいし、第２排出部１４３の設けられている側の端面に形成されていてもよい。第２供給部１４１ｂからは、後述する洗浄ノズル１２１を介して被処理液が供給されるため、第２供給部１４１ｂと第２排出部１４３との距離に関係なく、洗浄ノズル１２１を介して供給された被処理液とフィルター１０とを十分に接触させることができる。
処理槽１０２Ａの被処理液領域１０２ａには、洗浄ノズル１２１が設置されている。洗浄ノズル１２１は、フィルター１０の一次面１１ａに向かって、気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を噴出するものである。洗浄ノズル１２１は、一端が封じられた円筒状の本体１２１ｂと、本体１２１ｂから外周方向に向かって気泡含有被処理液を放出する複数の噴出口１２１ａ、１２１ａとを有している。本体１２１ｂにおける封じられていない側の端部は、第２供給部１４１ｂに接続されている。
洗浄ノズル１２１の本体１２１ｂの外径は、円筒状のフィルター１０の内径よりも小さい。また、洗浄ノズル１２１は、本体１２１ｂの中心軸方向が、フィルター１０および処理槽１０２Ａの中心軸方向と、略同じとなるように設置されている。
噴出口１２１ａは、本体１２１ｂの長さ方向および円周方向に一定の間隔で形成されている。噴出口１２１ａの内径は、気泡含有被処理液が気泡を含むことによる洗浄効果が十分に得られるように、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさよりも大きいことが好ましい。噴出口１２１aの形状は、特に限定されるものではない。噴出口１２１aの形状が平面視円形でない場合、噴出口１２１aの内径とは、噴出口１２１ａの内接円の直径を意味する。
噴出口１２１ａは、本体１２１ｂの長さ方向および円周方向に一定の間隔で形成されている。噴出口１２１ａの内径は、気泡含有被処理液が気泡を含むことによる洗浄効果が十分に得られるように、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさよりも大きいことが好ましい。噴出口１２１aの形状は、特に限定されるものではない。噴出口１２１aの形状が平面視円形でない場合、噴出口１２１aの内径とは、噴出口１２１ａの内接円の直径を意味する。
図７に示す処理システム１００Ａでは、流入配管１０８ａが、被処理液槽１０１と、流入配管１０８ａから分岐された洗浄用配管１０８ｇおよび処理用配管１０８ｈと連結されている。
処理用配管１０８ｈは、弁１０７ａを切り替えることにより、第１供給部１４１ａと接続または遮断される。
洗浄用配管１０８ｇには、配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９が連結されている。洗浄用配管１０８ｇは、弁１０７ｂを切り替えることにより、第２供給部１４１ｂを介して洗浄ノズル１２１と接続または遮断される。
処理用配管１０８ｈは、弁１０７ａを切り替えることにより、第１供給部１４１ａと接続または遮断される。
洗浄用配管１０８ｇには、配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９が連結されている。洗浄用配管１０８ｇは、弁１０７ｂを切り替えることにより、第２供給部１４１ｂを介して洗浄ノズル１２１と接続または遮断される。
制御部１２０は、流量計１１０（検知手段）からの出力に基づいて、フィルター１０の洗浄の要否を判断し、洗浄が必要と判断した場合には洗浄を実行させ、洗浄が不要と判断した場合には処理を実行させる。本実施形態では、流量計１１０から送られた処理液の流量の測定結果が、予め決定された閾値以下であるか否かに応じて、制御部１２０がフィルター１０の洗浄の要否を判断して、気泡発生装置１０９と弁１０７、１０７ａ、１０７ｂとを制御する。
制御部１２０が、洗浄が不要と判断した場合には、制御部１２０が気泡発生装置１０９と弁１０７、１０７ａ、１０７ｂとを制御することにより、気泡発生装置１０９を停止させた状態で、弁１０７、１０７ａ、１０７ｂを切り替えて流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを連通させ、流入配管１０８ａと第１供給部１４１ａとを処理用配管１０８ｈを介して連通させる。このことにより、気泡を加えない被処理液を第１供給部１４１ａに供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部を第２排出部１４３から排出させる処理を実行させる。
制御部１２０が、洗浄が必要と判断した場合には、制御部１２０が気泡発生装置１０９と弁１０７、１０７ａ、１０７ｂとを制御することにより、気泡発生装置１０９を駆動させ、弁１０７、１０７ａ、１０７ｂを切り替えて流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを連通させ、流入配管１０８ａと第２供給部１４１ｂとを洗浄用配管１０８ｇを介して連通させる。このことにより、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を第２供給部１４１ｂに供給し、気泡含有被処理液に含まれる被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、その残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄を実行させる。
次に、本実施形態の処理システム１００Ａを用いて被処理液を処理する処理方法について説明する。
本実施形態では、被処理液の処理を開始する前に、弁１０７ａを切り替えることにより、流入配管１０８ａと第１供給部１４１ａとを連結する。また、弁１０７ｂを切り替えることにより、流入配管１０８ａと第２供給部１４１ｂとを遮断する。また、弁１０７を切り替えることにより、流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂを接続し、処理槽１０２Ａと汚泥濃縮槽１０４との連通を遮断する。
本実施形態では、被処理液の処理を開始する前に、弁１０７ａを切り替えることにより、流入配管１０８ａと第１供給部１４１ａとを連結する。また、弁１０７ｂを切り替えることにより、流入配管１０８ａと第２供給部１４１ｂとを遮断する。また、弁１０７を切り替えることにより、流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂを接続し、処理槽１０２Ａと汚泥濃縮槽１０４との連通を遮断する。
その後、第１の実施形態の処理システム１００を用いて被処理液を処理する場合と同様にして、最初の処理工程を行う。
そして、第１の実施形態と同様に、流量計１１０から出力された処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定結果に基づいて、制御部１２０によってフィルター１０の洗浄の要否を判断する。その結果、処理液の流量が閾値超である場合には、洗浄が不要と判断され、最初の処理工程を継続する。
そして、第１の実施形態と同様に、流量計１１０から出力された処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定結果に基づいて、制御部１２０によってフィルター１０の洗浄の要否を判断する。その結果、処理液の流量が閾値超である場合には、洗浄が不要と判断され、最初の処理工程を継続する。
一方、上記の処理液の流量が閾値以下である場合には、洗浄が必要と判断される。洗浄が必要と判断された場合には、制御部１２０によって気泡発生装置１０９と弁１０７、１０７ａ、１０７ｂとを制御して、最初の処理工程から洗浄工程への切り換えを行う。具体的には、気泡発生装置１０９を駆動させて配管１０８ｃを介して洗浄用配管１０８ｇ内を通過する被処理液に気泡を供給するとともに、流入配管１０８ａと第２供給部１４１ｂとを洗浄用配管１０８ｇを介して連通させ、流入配管１０８ａと第１供給部１４１ａとを遮断し、流出配管１０８ｆと排出配管１０８ｄとを連通させる。
このことにより、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を第２供給部１４１ｂに供給し、洗浄ノズル１２１を介してフィルター１０の一次面１１ａに向かって噴出させる。そして、気泡含有被処理液に含まれる被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、その残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄工程を行う。すなわち、洗浄工程では、処理槽１０２Ａの被処理液領域１０２ａ内のフィルター１０の一次面１１ａ側（被処理液領域１０２ａ）に供給された気泡含有被処理液は、フィルター１０を洗浄しながらフィルター１０で濾過される。
本実施形態では、洗浄工程において、洗浄ノズル１２１の複数の噴出口１２１ａから気泡含有被処理液が噴出されることにより、フィルター１０の一次面１１ａの延在方向に対して略垂直に気泡含有被処理液が供給される。その結果、ケーク７の崩壊が促進され、フィルター１０に形成されていたケーク７が速やかに除去され、高い洗浄効果が得られる。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、洗浄工程を、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量を流量計１１０によって測定しながら行う。そして、第１の実施形態と同様に、流量計１１０から出力された処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量の測定結果に基づいて、制御部１２０によってフィルター１０の洗浄の要否を判断する。その結果、処理液の流量が閾値以下である場合には、洗浄が必要と判断され、洗浄工程を継続する。
一方、上記の処理液の流量が閾値超である場合には、洗浄が不要と判断される。洗浄が不要と判断された場合には、制御部１２０によって気泡発生装置１０９と弁１０７、１０７ａ、１０７ｂとを制御して、洗浄工程から２回目の処理工程への切り換えを行う。具体的には、気泡発生装置１０９の駆動を停止させて被処理液への気泡の供給を停止するとともに、弁１０７、１０７ａ、１０７ｂを切り替えて流出配管１０８ｆと返送配管１０８ｂとを連通させ、流入配管１０８ａと第１供給部１４１ａとを処理用配管１０８ｈを介して連通させて、被処理液を被処理液槽１０１と処理槽１０２Ａとの間を循環させ、流入配管１０８ａと第２供給部１４１ｂとを遮断させ、処理槽１０２Ａと汚泥濃縮槽１０４との連通を遮断させる。
このことにより、最初の処理工程と同様に、気泡を加えない被処理液を第１供給部１４１ａに供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部を第２排出部１４３から排出させる２回目の処理工程を行う。
本実施形態の処理方法では、２回目の処理工程の後、必要に応じて、上記と同様の洗浄工程と２回目の処理工程とを、複数回連続して繰り返し行うことが好ましい。
本実施形態の処理方法では、２回目の処理工程の後、必要に応じて、上記と同様の洗浄工程と２回目の処理工程とを、複数回連続して繰り返し行うことが好ましい。
図７に示す処理システム１００Ａにおいても、流量計１１０からの出力に基づいて、制御部１２０がフィルターの洗浄の要否を判断し、洗浄が必要と判断した場合には、気泡発生装置１０９によって気泡を加えた被処理液を第２供給部１４１ｂに供給し、被処理液の一部をフィルター１０で濾過し、被処理液の残部をフィルター１０上に堆積した固形分とともに第２排出部１４３から排出させる洗浄を実行させる。したがって、本実施形態の処理システム１００Ａでは、洗浄工程において上記の洗浄を行うことで、フィルター１０を洗浄しながら濾過できる。よって、上述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。
図７に示す処理システム１００Ａにおいては、洗浄ノズル１２１として、円筒状の本体１２１ｂと、本体１２１ｂから外側に向かって気泡含有被処理液を噴出する複数の噴出口１２１ａを有しているものを例に挙げて説明したが、洗浄ノズル１２１は図７に示す例に限定されるものではない。
図８は、処理槽に他の洗浄ノズルが設置された処理システムを説明するための説明図である。図８に示す処理システムと図７に示す処理システム１００Ａとは、洗浄ノズル以外は同じであるため、同じ部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
図８は、処理槽に他の洗浄ノズルが設置された処理システムを説明するための説明図である。図８に示す処理システムと図７に示す処理システム１００Ａとは、洗浄ノズル以外は同じであるため、同じ部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
図８に示す洗浄ノズル１２２は、フィルター１０の一次面１１ａに向かって、気泡含有被処理液を噴出する。洗浄ノズル１２２は、噴出される気泡含有被処理液の方向がフィルター１０の内周の略接線方向となるように配置されている。
また、洗浄ノズル１２２の外径は、円筒状のフィルター１０の内径よりも小さい。また、洗浄ノズル１２２の噴出口は、気泡含有被処理液が気泡を含むことによる洗浄効果が十分に得られるように、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさよりも大きい内径を有することが好ましい。
また、洗浄ノズル１２２の外径は、円筒状のフィルター１０の内径よりも小さい。また、洗浄ノズル１２２の噴出口は、気泡含有被処理液が気泡を含むことによる洗浄効果が十分に得られるように、気泡含有被処理液に含まれる気泡の大きさよりも大きい内径を有することが好ましい。
図８に示す洗浄ノズル１２２を有する処理システムを用いて洗浄工程を行う場合、洗浄ノズル１２２からフィルター１０に気泡含有被処理液が供給されることにより、フィルター１０の内周面に沿う旋回流が形成される。その結果、ケーク７の崩壊が促進され、フィルター１０に形成されていたケーク７およびフィルター１０上に付着していたＳＳ粒子が速やかに除去され、高い洗浄効果が得られる。
上記各実施形態では、基材１１として、網目状のものを用いたフィルター１０を例に挙げて説明したが、フィルター１０の基材１１は、上記の例に限定されるものではない。
例えば、基材として、複数の貫通孔の形成された板状の基材を有するフィルターを用いてもよい。
例えば、基材として、複数の貫通孔の形成された板状の基材を有するフィルターを用いてもよい。
図９は、フィルター他の例を示した外観斜視図である。図１０は、図９に示すフィルターを端面側から見た時の断面図である。
フィルター２１２の有する板状の基材２１１は、上記各実施形態における網目状の基材１１と同じ材料で形成されている。以下、フィルター２１２についての説明において、上記各実施形態におけるフィルター１０と同じ構成については、説明を省略する。
フィルター２１２の有する板状の基材２１１は、上記各実施形態における網目状の基材１１と同じ材料で形成されている。以下、フィルター２１２についての説明において、上記各実施形態におけるフィルター１０と同じ構成については、説明を省略する。
板状の基材２１１には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２１３、２１３…が形成されている。貫通孔２１３、２１３…は、基材２１１の一次面２１１ａと二次面２１１ｂとを結ぶ円筒形の孔である。貫通孔２１３、２１３…は、一次面２１１ａに沿って千鳥配列となるように配置されている。
貫通孔２１３の平均孔径は１μｍ〜５ｍｍであることが好ましい。貫通孔２１３、２１３…の平均孔径が１μｍ以上であると、フィルター２１２を有する処理システムにおいて濾過流量が確保しやすくなり、効率的に被処理液の濾過を行うことができる。貫通孔２１３、２１３…の平均孔径が５ｍｍ以下であると、ケークが容易に形成されるため、ケーク濾過による濾過性能を高めることができ、ＳＳ粒子が十分に除去された高品質の処理液が得られる。
貫通孔２１３、２１３…の平均孔径とは、フィルター２１２を貫通する複数の貫通孔２１３、２１３…の内接円の直径の平均値を意味する。
貫通孔２１３、２１３…の平均孔径とは、フィルター２１２を貫通する複数の貫通孔２１３、２１３…の内接円の直径の平均値を意味する。
フィルター２１２の表面全面には、複数の微細構造物２０５が形成されている。すなわち、微細構造物２０５は、フィルター２１２の一次面（流入面）２１１ａと、被処理液が流出する二次面（流出面）２１１ｂと、貫通孔２１３の内壁面とを覆うように形成されている。微細構造物２０５としては、上記各実施形態における針状構造物または多面体構造物が形成されている。微細構造物２０５は、貫通孔２１３の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。
図９に示すフィルター２１２は、上記各実施形態におけるフィルター１０の基材１１に代えて、基材２１１を用いること以外は、上記各実施形態におけるフィルター１０と同様にして製造できる。
図９および図１０に示すフィルター２１２では、被処理液が流入する一次面２１１ａ側が平坦面であって、複数の微細構造物２０５が形成されている。したがって、フィルター２１２に対する被処理液の流入時の液圧が均一となり、フィルター２１２の表面に液圧が局部的に集中することはない。このため、図９に示すフィルター２１２では、被処理液の流入時の液圧に対するフィルター２１２の耐久性が高められるとともに、ケークの形成が促進される。
図９に示すフィルター２１２では、基材２１１に、平面視円形の貫通孔２１３を千鳥配列となるように配置しているが、個々の貫通孔の形状やその配置は限定されない。
図１１〜図１３は、フィルターの他の例を示した平面模式図である。図１１に示すフィルター２９１では、平面形状が矩形である貫通孔２９２を格子状に等間隔で配列している。図１２に示すフィルター２９４では、平面形状が長方形である貫通孔２９５を千鳥配列となるように形成している。図１３に示すフィルター２９７では、平面形状が六角形である貫通孔２９８を千鳥配列となるように形成している。
図１１〜図１３は、フィルターの他の例を示した平面模式図である。図１１に示すフィルター２９１では、平面形状が矩形である貫通孔２９２を格子状に等間隔で配列している。図１２に示すフィルター２９４では、平面形状が長方形である貫通孔２９５を千鳥配列となるように形成している。図１３に示すフィルター２９７では、平面形状が六角形である貫通孔２９８を千鳥配列となるように形成している。
これ以外にも、基材に形成する貫通孔の平面形状は、三角形や五角形など多角形状、楕円形状、十字形状など各種形状とすることができ、特に限定されるものでは無い。
また、複数の貫通孔の配列形態に関しても、例えば、図１１に示すフィルター２９１のように均等配列であってもよいし、図９、図１２、図１３に示すに示すフィルター２１２、２９４、２９７のように、千鳥配列であってもよいし、その他、ランダムに配列してもよく、特に限定されるものでは無い。
これらの平面形状を有する貫通孔の平均孔径とは、フィルターを貫通する複数の貫通孔の内接円の直径の平均値を意味する。
また、複数の貫通孔の配列形態に関しても、例えば、図１１に示すフィルター２９１のように均等配列であってもよいし、図９、図１２、図１３に示すに示すフィルター２１２、２９４、２９７のように、千鳥配列であってもよいし、その他、ランダムに配列してもよく、特に限定されるものでは無い。
これらの平面形状を有する貫通孔の平均孔径とは、フィルターを貫通する複数の貫通孔の内接円の直径の平均値を意味する。
これらのフィルター２９１、２９４、２９７の表面全面には、図９に示すフィルター２１２と同様に、複数の微細構造物２０５が形成されている。微細構造物２０５としては、上記各実施形態における針状構造物または多面体構造物が形成されている。微細構造物２０５は、貫通孔２１３の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。
図９〜図１３に示すフィルター２１２、２９１、２９４、２９７は、板状のまま使用してもよいし、例えば、円筒状に形成して用いてもよい。
また、基材として、線材を面状に配列させた濾過体と、前記線材を支持する支持部材とを有し、互いに隣接する前記線材どうしの間には隙間が形成され、前記濾過体のうち、被処理液が流入する一次面側に臨む前記線材は平坦面を成す基材を有するフィルターを用いてもよい。
図１４は、円筒状に形成されたフィルターの他の例を示した概略図である。図１５は、図１４に示すフィルターを端面側から見た時の断面図である。図１６は、図１４に示すフィルターの内周面側を示す要部拡大断面図である。
図１４に示すフィルター３００の有する基材３１０は、上記各実施形態における網目状の基材１１と同じ材料で形成されている。以下、フィルター３００についての説明において、上記各実施形態におけるフィルター１０と同じ構成については、説明を省略する。
図１４に示すフィルター３００の有する基材３１０は、上記各実施形態における網目状の基材１１と同じ材料で形成されている。以下、フィルター３００についての説明において、上記各実施形態におけるフィルター１０と同じ構成については、説明を省略する。
フィルター３００の基材３１０は、線材３１１を面状に配列させた濾過体３１２と、線材３１１を支持する支持部材３１３とから形成されている。濾過体３１２は、長尺の線材３１１をコイル状に巻回させ、中空の筒状体に成形させたものである。
線材３１１は、延伸方向に対して直角な断面形状が三角形である。線材３１１は、隣接する線材同士の間に所定幅の隙間を保って離間するように、支持部材３１３に支持されている。これにより、円筒形の濾過体３１２には、内周面３１２ａと外周面３１２ｂとの間を貫通するスリット状の隙間３１６が形成されている。
支持部材３１３は、断面が四角形の線材である。支持部材３１３は、濾過体３１２の外周面３１２ｂ側で線材３１１に接合されている。支持部材３１３は、線材３１１の周回方向に沿って、例えば等間隔で４か所形成されている。支持部材３１３は、濾過体３１２の中心軸に対して平行に延び、巻回された線材３１１を外周面３１２ｂ側から支持している。支持部材３１３と線材３１１とは、例えば、焼結によって接合されている。
濾過体３１２の内周面３１２ａ側に臨む線材３１１は、平坦面３１１ｆを有する。すなわち、断面形状が三角形である線材３１１の三角形の１辺が、内周面３１２ａに沿うように配置されている。そして、線材３１１の内周面３１２ａに沿う三角形の１辺と対向する三角形の頂点で、線材３１１が支持部材３１３に接合されている。
図１４に示すフィルター３００では、濾過体３１２の内周面３１２ａに向けて被処理液を流入させ、隙間３１６を通過させて被処理液の濾過を行い、外周面３１２ｂから濾過後の処理水を流出させる。周回違いで隣接する線材３１１、３１１同士の隙間３１６は、断面形状が三角形の線材３１１を用いることによって、被処理液が流入する内周面（一次面）３１２ａ側から、処理液が流出する外周面（二次面）３１２ｂ側に向けて幅が広がるように形成されている。
図１４に示すフィルター３００において、貫通孔の平均孔径とは、線材３１１間の隙間３１６における最も狭い部分の平均距離を意味する。言い換えると、フィルター３００における貫通孔の平均孔径とは、内周面３１２ａ側に臨む隣接する平坦面３１１ｆ間の距離を意味する。
フィルター３００では、被処理液が流入する内周面３１２ａ側（言い換えると、内周面３１２ａ側に臨む線材３１１の平坦面３１１ｆ（図１６参照））に、複数の微細構造物３０５が形成されている。フィルター３００の有する複数の微細構造物３０５としては、上記各実施形態における針状構造物または多面体構造物が形成されている。微細構造物３０５は、貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。
微細構造物３０５は、フィルター３００の表面全面に形成されていてもよい。
微細構造物３０５は、フィルター３００の表面全面に形成されていてもよい。
図１４に示すフィルター３００は、上記各実施形態におけるフィルター１０の基材１１に代えて、コイル状に巻回した線材３１１と支持部材３１３とを焼結して結合した基材３１０を用いること以外は、上記各実施形態におけるフィルター１０と同様にして製造できる。
図１４に示すフィルター３００では、被処理液の流入する内周面３１２ａを構成する線材３１１の平坦面３１１ｆに、複数の微細構造物３０５が形成されている。したがって、被処理液の流入時におけるフィルター３００への液圧が均一となり、フィルター３００の表面に液圧が局部的に集中することはない。このため、図１４に示すフィルター３００では、被処理液の流入時の液圧に対するフィルター３００の耐久性が高められるとともに、ケークの形成が促進される。
図１４に示すフィルター３００では、断面が三角形の線材を用いた例を示したが、線材の断面形状は三角形に限定されるものではなく、例えば台形であってもよい。
図１７は、フィルターの他の例における内周面側を示す要部拡大断面図である。図１７に示すフィルター３７０は、延伸方向に対して直角な断面形状が台形である線材３７１をコイル状に巻回させ、中空の筒状体にした濾過体３７２を備えている。線材３７１は、隣接する線材３７１同士の間に所定幅の隙間３７６を保って離間するように、外周面３７２ｂ側で支持部材３７３に支持されている。
図１７は、フィルターの他の例における内周面側を示す要部拡大断面図である。図１７に示すフィルター３７０は、延伸方向に対して直角な断面形状が台形である線材３７１をコイル状に巻回させ、中空の筒状体にした濾過体３７２を備えている。線材３７１は、隣接する線材３７１同士の間に所定幅の隙間３７６を保って離間するように、外周面３７２ｂ側で支持部材３７３に支持されている。
図１７に示すフィルター３７０では、濾過体３７２の内周面３７２ａが、被処理液が流入する一次面とされ、外周面３７２ｂが、濾過体３７２によって濾過された処理水が流出する二次面とされる。濾過体３７２のうち、内周面３７２ａ側に臨む線材３７１は平坦面３７１ｆを有する。断面形状が台形の線材３７１は、台形の平行な２辺のうち長い方の一辺が内周面３７２ａに沿うように配置され、平行な２辺のうち短い方の一辺が支持部材３１３に接合されている。
フィルター３７０では、被処理液が流入する平坦な内周面３７２ａ側と、隙間３７６の内表面とに、複数の微細構造物３０５が形成されている。微細構造物３０５は、濾過体３７２の内周面３７２ａ（一次面）側に形成されていればよく、フィルター３７０の表面全面に形成されていてもよい。
図１４および図１７に示すフィルター３００、３７０では、線材をコイル状に巻回させて中空の筒状体にした例を示したが、複数本の線材を一面上に配列させ、平板状としてもよい。図１８は、フィルターの他の例を示す外観斜視図である。
図１８に示すフィルター３９０は、基材として、複数の線材３９１を面状に配列させた濾過体３９２と、線材３９１を支持する支持部材３９３とを備えている。濾過体３９２は、延伸方向に直角な断面形状が三角形である複数本の線材３９１を平面上に配列し、平板状に成形したものである。
図１８に示すフィルター３９０は、基材として、複数の線材３９１を面状に配列させた濾過体３９２と、線材３９１を支持する支持部材３９３とを備えている。濾過体３９２は、延伸方向に直角な断面形状が三角形である複数本の線材３９１を平面上に配列し、平板状に成形したものである。
線材３９１は、隣接する線材３９１、３９１同士の間に所定幅のスリット状の隙間３９６を保つように、支持部材３９３に固着されている。フィルター３９０では、図１８における上側となる一面３９２ａ側に臨む線材３９１が平坦面３９１ｆを成している。断面形状が三角形の線材３９１の場合、三角形の１辺が一面３９２ａに沿うように配置され、この一辺に対向する三角形の頂点で支持部材３９３に接合されている。
支持部材３９３は、例えば、断面が矩形や三角形の線材からなり、濾過体３９２の他面３９２ｂ側で線材３９１に接合されている。支持部材３９３は、線材３９１の配列方向に沿って延在し、複数の線材３９１と接合している。支持部材３９３と線材３９１とは、例えば、焼結によって接合されている。
フィルター３９０では、図１８における上側となる一面（一次面）３９２ａ側から被処理液を流入させ、他面（二次面）３９２ｂから濾過後の処理水を流出させる。
フィルター３９０では、被処理液が流入する平坦な一面３９２ａに、複数の微細構造物３０５が形成されている。微細構造物３０５は、濾過体３９２の一面３９２ａ（一次面）側に形成されていればよく、フィルター３９０の表面全面に形成されていてもよい。
フィルター３９０では、被処理液が流入する平坦な一面３９２ａに、複数の微細構造物３０５が形成されている。微細構造物３０５は、濾過体３９２の一面３９２ａ（一次面）側に形成されていればよく、フィルター３９０の表面全面に形成されていてもよい。
図１４、図１７、図１８に示すフィルター３００、３７０、３９０では、線材を支持する支持部材によって、隣接する線材同士の間に隙間を形成する場合の例を示したが、凸部を有する線材用いて、隣接する線材同士の間を所定幅の隙間を保って離間させてもよい。
図１９は、フィルターの他の例を示す外観斜視図である。
図１９は、フィルターの他の例を示す外観斜視図である。
図１９に示すフィルター９０は、基材として、複数本の線材９１を平面上に配列し、平板状に成形した濾過体９２と、この線材９１を支持する支持部材９３とを備えている。
線材９１は、断面が矩形のものであり、矩形の一辺に、所定の間隔で、凸部９５が形成されている。凸部は、隣接する線材９１同士の間を所定幅の隙間を保って離間させるものである。凸部９５は、例えば、濾過体９２を平面視したときに、線材９１の配列方向に沿って千鳥配列になるように、隣接する線材９１同士で位置をずらして形成されている。
線材９１は、断面が矩形のものであり、矩形の一辺に、所定の間隔で、凸部９５が形成されている。凸部は、隣接する線材９１同士の間を所定幅の隙間を保って離間させるものである。凸部９５は、例えば、濾過体９２を平面視したときに、線材９１の配列方向に沿って千鳥配列になるように、隣接する線材９１同士で位置をずらして形成されている。
図１９に示すフィルター９０の平板状の濾過体９２には、線材９１に形成した凸部９５によって、一面９２ａと他面９２ｂとの間を貫通するスリット状の隙間９６が形成されている。
図１９に示すフィルター９０において、貫通孔の平均孔径とは、線材９１間の隙間９６の平均距離を意味する。
図１９に示すフィルター９０において、貫通孔の平均孔径とは、線材９１間の隙間９６の平均距離を意味する。
支持部材９３は、例えば、断面が矩形や三角形の線材（図１９では矩形）である。支持部材９３は、例えば線材９１の配列方向に沿って延びるように形成されている。支持部材９３は、濾過体９２の他面９２ｂ側で複数の線材９１に接合されている。支持部材９３と線材９１とは、例えば、焼結によって接合されている。
図１９に示すフィルター９０の有する基材は、（図１９における濾過体９２と支持部材９３）は、上記各実施形態における網目状の基材１１と同じ材料で形成されている。
フィルター９０では、被処理液が流入する一面（一次面）９２ａ側、および隙間９６の内表面に、複数の微細構造物３０５が形成されている。フィルター９０の有する複数の微細構造物３０５としては、上記各実施形態における針状構造物または多面体構造物が形成されている。微細構造物３０５は、貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。
微細構造物３０５は、フィルター９０の表面全面に形成されていてもよい。
フィルター９０では、被処理液が流入する一面（一次面）９２ａ側、および隙間９６の内表面に、複数の微細構造物３０５が形成されている。フィルター９０の有する複数の微細構造物３０５としては、上記各実施形態における針状構造物または多面体構造物が形成されている。微細構造物３０５は、貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法が小さいものである。
微細構造物３０５は、フィルター９０の表面全面に形成されていてもよい。
図１９に示すフィルター９０は、上記各実施形態におけるフィルター１０の基材１１に代えて、支持部材９３と線材９１とを焼結して結合したものを用いること以外は、上記各実施形態におけるフィルター１０と同様にして製造できる。
図１９に示すフィルター９０は、板状のまま使用してもよいし、例えば、円筒状に形成して用いてもよい。
図１９に示すフィルター９０は、板状のまま使用してもよいし、例えば、円筒状に形成して用いてもよい。
上記各実施形態の処理システム（処理装置）および処理方法は、被処理液として被処理水を処理する場合に好適であるが、実施形態の処理システムおよび処理方法は、被処理水を処理する処理システムおよび処理方法に限定されない。
上記各実施形態では、フィルターの濾過性能を検知する検知手段として、流量計を用いる場合を例に挙げて説明したが、流量計に限定されるものではなく、例えば、圧力計を用いてもよい。
次に、検知手段として圧力計を用いる場合の一例として、図１に示す処理システム１００において、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力を測定する圧力計が設けられている場合を例に挙げて説明する。
圧力計の設置位置は、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力を測定できればよく、流入配管１０８ａ内の配管１０８ｃとの連結部分よりも供給部１４１側の任意の位置に設置できる。
次に、検知手段として圧力計を用いる場合の一例として、図１に示す処理システム１００において、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力を測定する圧力計が設けられている場合を例に挙げて説明する。
圧力計の設置位置は、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力を測定できればよく、流入配管１０８ａ内の配管１０８ｃとの連結部分よりも供給部１４１側の任意の位置に設置できる。
圧力計としては、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力を連続して測定するものを用いてもよいし、所定の時間毎に測定するものを用いてもよい。圧力計によって測定した供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力の測定結果は、制御部１２０に送られる。
圧力計による上記被処理液の圧力の測定は、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理槽１０２の第１排出部１４２から排出された処理液の流量が、一定になるようにした状態で測定する。
具体的には、被処理液を供給部１４１に圧送するポンプ１０６の出力を調整することにより、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が一定になるようにしてもよいし、処理液配管１０８ｅに流量調整バルブを設け、この流量調整バルブを開閉することにより、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が一定になるようにしてもよい。
本実施形態では、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が一定になるようにしているため、フィルターへのＳＳ粒子の堆積に伴って、流出配管１０８ｆから排出される被処理液の流量が増大するとともに、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力が上昇する。
具体的には、被処理液を供給部１４１に圧送するポンプ１０６の出力を調整することにより、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が一定になるようにしてもよいし、処理液配管１０８ｅに流量調整バルブを設け、この流量調整バルブを開閉することにより、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が一定になるようにしてもよい。
本実施形態では、処理液配管１０８ｅ内を通過する処理液の流量が一定になるようにしているため、フィルターへのＳＳ粒子の堆積に伴って、流出配管１０８ｆから排出される被処理液の流量が増大するとともに、供給部１４１から被処理液領域１０２ａに供給される被処理液の圧力が上昇する。
制御部１２０は、圧力計（検知手段）からの出力に基づいて、フィルター１０の洗浄の要否を判断し、洗浄が必要と判断した場合には洗浄を実行させ、洗浄が不要と判断した場合には処理を実行させる。本実施形態では、圧力計から送られた被処理液の圧力の測定結果が、予め決定された閾値以下であるか否かに応じて、制御部１２０がフィルター１０の洗浄の要否を判断して、気泡発生装置１０９と弁１０７とを制御する。制御部１２０によるフィルター１０の洗浄の要否の判断は、圧力計から被処理液の圧力の測定結果が送られてくる度に行ってもよいし、一定時間ごとに行ってもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、被処理液が供給される供給部、前記被処理液中の固形分を濾過するフィルター、前記フィルターを通過した処理液を排出する第１排出部、および前記供給部に供給された前記被処理液の一部を排出する第２排出部を有する処理槽と、前記供給部に供給される前記被処理液に気泡を供給可能な気泡発生装置と、前記フィルターの濾過性能を検知する検知手段と、前記検知手段からの出力に基づいて、前記フィルターの洗浄の要否を判断し、前記洗浄が必要と判断した場合には、前記気泡発生装置によって気泡を加えた前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記フィルター上に堆積した固形分とともに前記第２排出部から排出させ、前記洗浄が不要と判断した場合には、前記気泡を加えない前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記第２排出部から排出させる処理を実行させる制御部とを持ち、前記フィルターは、複数の貫通孔と、少なくとも前記被処理液の流入する一次面側の表面に形成され、前記貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法の小さい複数の微細構造物とを有する処理システムとすることにより、洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続でき、しかも高い洗浄効果が得られる。
以下、実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
ステンレス製の平織りの金網（目開き３４μｍ、線径３０μｍ）を用意した。これをリンと亜鉛とニッケルとを含むめっき浴中に浸漬し、ニッケルめっき処理を行った。このことにより、ステンレス鋼線（線材）で形成された金網をニッケル亜鉛合金からなる下地層で被覆した。
（実施例１）
ステンレス製の平織りの金網（目開き３４μｍ、線径３０μｍ）を用意した。これをリンと亜鉛とニッケルとを含むめっき浴中に浸漬し、ニッケルめっき処理を行った。このことにより、ステンレス鋼線（線材）で形成された金網をニッケル亜鉛合金からなる下地層で被覆した。
その後、下地層を形成しためっき浴中に、ホウ酸と添加剤としてのエチレンジアミン（ＥＤＡ）とを添加して、ニッケルめっき処理を行った。このことにより、下地層で被覆された線材の全面を被覆するめっき層を形成し、実施例１のフィルターを得た。
実施例１のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面に微細構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、表面に複数の針状構造物が形成されていた。
実施例１のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面に微細構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、表面に複数の針状構造物が形成されていた。
次に、実施例１のフィルターについて、貫通孔の平均孔径を調べた。また、実施例１のフィルターについて、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数、針状構造物の平均高さ、針状構造物の高さの変動係数、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ（μｍ）／Ｄ（μｍ）を、それぞれ上述した方法により調べた。また、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数を算出するために４μｍ２当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数を算出するために１０μｍ当たりの針状構造物の数も調べた。
その結果、貫通孔の平均孔径は、４μｍであった。４μｍ２当たりの針状構造物の数は１６個〜１９個（単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数（形成密度）は３．７５個）であった（図４参照）。また、このめっき層を埋め込み樹脂で固定した後、切断して断面観察を行ったところ、１０μｍ当たりの針状構造物の数は２０個（断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数は２個）であった。また、針状構造物の平均高さＨは７５０ｎｍ、針状構造物の高さの変動係数は０．２８であった。また、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄは５５０ｎｍであり、アスペクト比は１．３６であった。
また、線材間の幅は４μｍであり、線材幅は６０μｍであった。
また、線材間の幅は４μｍであり、線材幅は６０μｍであった。
「濾過試験」
次に、実施例１のフィルターを、図１に示す処理システムを模擬した処理槽に設置し、以下に示す条件で濾過試験を行った。
水道水中に、ＳＳ粒子として平均粒子径３．０μｍのアルミナ粒子を１０００ｍｇ／Ｌの濃度で分散させて被処理液とし、配管を介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする濾過試験を行ない、以下に示す方法により、処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．５ＮＴＵであった。また、濾過試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
次に、実施例１のフィルターを、図１に示す処理システムを模擬した処理槽に設置し、以下に示す条件で濾過試験を行った。
水道水中に、ＳＳ粒子として平均粒子径３．０μｍのアルミナ粒子を１０００ｍｇ／Ｌの濃度で分散させて被処理液とし、配管を介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする濾過試験を行ない、以下に示す方法により、処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．５ＮＴＵであった。また、濾過試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
「濾過試験での処理液濁度」
処理槽への被処理液の供給を開始してから３０秒後にフィルターを通過した処理液の濁度を測定し、処理液濁度とした。
処理槽への被処理液の供給を開始してから３０秒後にフィルターを通過した処理液の濁度を測定し、処理液濁度とした。
また、濾過試験後のフィルターを埋め込み樹脂に埋め込み、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ケークと微細構造物間の谷底までの距離（ケークとフィルターとの隙間の高さ）を３箇所測定し、その平均値を算出した。図２０は、濾過試験後の実施例１のフィルターのＳＥＭ写真であり、ケークと微細構造物の谷底までの距離を測定した結果を示す写真である。図２０に示す濾過試験後の実施例１のフィルターにおいて、ケークと微細構造物の谷底までの距離の平均値は０．７μｍであった。
「洗浄試験」
処理槽への被処理液の供給を開始してから１０分間、上述した濾過試験と同様にして処理工程を行った後、以下に示すように、気泡発生装置を用いて被処理液に気泡を供給して気泡含有被処理液を生成し、処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする洗浄試験を１分間行ない、以下に示す方法により、洗浄試験での処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．７ＦＴＵであった。また、洗浄試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
処理槽への被処理液の供給を開始してから１０分間、上述した濾過試験と同様にして処理工程を行った後、以下に示すように、気泡発生装置を用いて被処理液に気泡を供給して気泡含有被処理液を生成し、処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする洗浄試験を１分間行ない、以下に示す方法により、洗浄試験での処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．７ＦＴＵであった。また、洗浄試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
気泡含有被処理液は、処理槽に被処理液を供給する配管に設置された気泡発生装置の空気導入部から、配管内を移動する被処理液に高圧空気を導入して気泡を供給し、気泡発生装置の混合部であるオリフィスに被処理液と気泡とを通過させて生成した。
なお、被処理液に導入した高圧空気の導入条件は、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で１０〜４０μｍであり、２０μｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
また、洗浄試験を行った後のフィルターの表面を観察した。その結果を図２１および図２２に示す。
図２１は、洗浄前の実施例１のフィルターの写真である。図２２は、洗浄後の実施例１のフィルターの写真である。図２１および図２２に示すように、洗浄試験を行うことにより、フィルターの表面のケークは剥離していた。
図２１は、洗浄前の実施例１のフィルターの写真である。図２２は、洗浄後の実施例１のフィルターの写真である。図２１および図２２に示すように、洗浄試験を行うことにより、フィルターの表面のケークは剥離していた。
「洗浄試験での処理液濁度」
洗浄試験を開始（被処理液への気泡の供給を開始）してから１分後にフィルターを通過した被処理液の濁度を測定し、処理液濁度とした。
洗浄試験を開始（被処理液への気泡の供給を開始）してから１分後にフィルターを通過した被処理液の濁度を測定し、処理液濁度とした。
このような洗浄試験の後、気泡発生装置を停止して、上述した濾過試験と同様にして処理工程を１０分間行ない、以下に示す方法により、洗浄後の濾過試験での処理液濁度を測定した。その結果、濁度は０．９ＮＴＵであった。
「洗浄後の濾過試験での処理液濁度」
洗浄試験を停止（被処理液への気泡の供給を停止）してから３０秒後にフィルターを通過した被処理液の濁度を測定し、処理液濁度とした。
洗浄試験を停止（被処理液への気泡の供給を停止）してから３０秒後にフィルターを通過した被処理液の濁度を測定し、処理液濁度とした。
また、洗浄前の濾過試験および洗浄後の濾過試験での濾過速度を求め、「洗浄前の濾過試験（１０分間）での濾過速度」に対する「洗浄後の濾過試験（１０分間）での濾過速度」の割合である回復率｛＝（洗浄後／洗浄前）×１００（％）｝を算出した。その結果、回復率は７５％であった。
（比較例１）
洗浄試験において、気泡発生装置を停止した状態で、気泡含有被処理液に代えて気泡を加えない水道水を処理槽に圧送したこと以外は、実施例１と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、比較例１の回復率は６５％であった。
このことから、気泡含有被処理液をフィルターの一次面側に供給してフィルターを洗浄しながら濾過することで、洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続でき、しかも回復率が高く優れた洗浄効果が得られることが分かった。
洗浄試験において、気泡発生装置を停止した状態で、気泡含有被処理液に代えて気泡を加えない水道水を処理槽に圧送したこと以外は、実施例１と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、比較例１の回復率は６５％であった。
このことから、気泡含有被処理液をフィルターの一次面側に供給してフィルターを洗浄しながら濾過することで、洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続でき、しかも回復率が高く優れた洗浄効果が得られることが分かった。
（実施例２）
幅９００μｍのステンレス製の断面視正方形の線材を支持部材に巻きつけて、焼結によって接合し、線材間の幅が３０μｍであり、中心軸と略平行に支持部材が延在する円筒状の基材を作製した。この基材にニッケルめっきを行って、ニッケルからなる下地層で被覆した。
その後、下地層を形成しためっき浴中に、添加剤として２−ブチン−１，４−ジオールを添加して、ニッケルめっき処理を行った。このことにより、下地層で被覆された基材の全面を被覆するめっき層を形成し、実施例２のフィルターを得た。
幅９００μｍのステンレス製の断面視正方形の線材を支持部材に巻きつけて、焼結によって接合し、線材間の幅が３０μｍであり、中心軸と略平行に支持部材が延在する円筒状の基材を作製した。この基材にニッケルめっきを行って、ニッケルからなる下地層で被覆した。
その後、下地層を形成しためっき浴中に、添加剤として２−ブチン−１，４−ジオールを添加して、ニッケルめっき処理を行った。このことにより、下地層で被覆された基材の全面を被覆するめっき層を形成し、実施例２のフィルターを得た。
実施例２のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面に微細構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、表面に複数の多面体構造物が形成されていた。
次に、実施例２のフィルターについて、貫通孔の平均孔径、平均最大外形寸法を、それぞれ上述した方法により調べた。
その結果、線材間の幅（貫通孔の平均孔径）は６μｍであり、平均最大外形寸法は４μｍであった。また、線材幅は９２４μｍであった。
その結果、線材間の幅（貫通孔の平均孔径）は６μｍであり、平均最大外形寸法は４μｍであった。また、線材幅は９２４μｍであった。
「濾過試験」
次に、実施例２のフィルターを、図７に示す処理システムを模擬した処理槽に設置し、以下に示す条件で濾過試験を行った。
水道水中に、ＳＳ粒子として平均粒子径０．１μｍのアルミナ粒子を１００ｍｇ／Ｌの濃度で分散させ、被処理液を供給する配管を介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする濾過試験を行ない、実施例１と同様にして、処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．６ＦＴＵであった。また、濾過試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
次に、実施例２のフィルターを、図７に示す処理システムを模擬した処理槽に設置し、以下に示す条件で濾過試験を行った。
水道水中に、ＳＳ粒子として平均粒子径０．１μｍのアルミナ粒子を１００ｍｇ／Ｌの濃度で分散させ、被処理液を供給する配管を介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする濾過試験を行ない、実施例１と同様にして、処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．６ＦＴＵであった。また、濾過試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
また、濾過試験後のフィルターの断面を、実施例１と同様にして観察し、実施例１と同様にして隙間の高さの平均値を算出した。その結果、隙間の高さの平均値は０．７μｍであった。
「洗浄試験」
処理槽への被処理液の供給を開始してから１０分間、上述した濾過試験と同様にして処理工程を行った後、以下に示すように、気泡発生装置を用いて被処理液に気泡を供給して気泡含有被処理液を生成し、洗浄ノズルを介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする洗浄試験を１分間行ない、実施例１と同様にして、洗浄試験での処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．７ＮＴＵであった。また、洗浄試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
処理槽への被処理液の供給を開始してから１０分間、上述した濾過試験と同様にして処理工程を行った後、以下に示すように、気泡発生装置を用いて被処理液に気泡を供給して気泡含有被処理液を生成し、洗浄ノズルを介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする洗浄試験を１分間行ない、実施例１と同様にして、洗浄試験での処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．７ＮＴＵであった。また、洗浄試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
気泡含有被処理液は、実施例１と同様にして、生成した。
なお、被処理液に導入した高圧空気の導入条件は、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で０．５〜１０μｍであり、４μｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
なお、被処理液に導入した高圧空気の導入条件は、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で０．５〜１０μｍであり、４μｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
洗浄ノズルとしては、一端が封じられた円筒状の本体と、本体から外周方向に向かって気泡含有被処理液を放出する平面視円形で内径２ｍｍの複数の噴出口とを有するものを用いた。
また、洗浄試験を行った後のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、実施例１と同様に、フィルターの表面のケークは剥離していた。
また、洗浄試験を行った後のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、実施例１と同様に、フィルターの表面のケークは剥離していた。
このような洗浄試験の後、気泡発生装置を停止して、上述した濾過試験と同様にして処理工程を１０分間行ない、実施例１と同様にして、洗浄後の濾過試験での処理液濁度を測定した。その結果、濁度は０．９ＮＴＵであった。
また、洗浄前の濾過試験（１０分間）および洗浄後の濾過試験（１０分間）での濾過速度を求め、実施例１と同様にして回復率を算出した。その結果、回復率は７５％であった。
また、洗浄前の濾過試験（１０分間）および洗浄後の濾過試験（１０分間）での濾過速度を求め、実施例１と同様にして回復率を算出した。その結果、回復率は７５％であった。
（実施例３）
処理用配管１０８ｈに配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９を連結し、洗浄試験において、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を第１供給部１４１ａに供給したこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、実施例３の回復率は７０％であった。
処理用配管１０８ｈに配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９を連結し、洗浄試験において、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を第１供給部１４１ａに供給したこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、実施例３の回復率は７０％であった。
（比較例２）
洗浄試験において、気泡発生装置を停止した状態で、気泡含有被処理液に代えて気泡を加えない被処理液を処理槽に圧送したこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、比較例２の回復率は６０％であった。
洗浄試験において、気泡発生装置を停止した状態で、気泡含有被処理液に代えて気泡を加えない被処理液を処理槽に圧送したこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、比較例２の回復率は６０％であった。
実施例２および比較例２の結果から、気泡含有被処理液をフィルターの一次面側に供給してフィルターを洗浄しながら濾過することで、洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続でき、しかも回復率が高く優れた洗浄効果が得られることが分かった。
また、実施例２と実施例３の結果から、気泡を加えた被処理液を、洗浄ノズルによってフィルターの一次面に向かって噴出することで、より高い洗浄効果が得られることが分かった。
また、実施例２と実施例３の結果から、気泡を加えた被処理液を、洗浄ノズルによってフィルターの一次面に向かって噴出することで、より高い洗浄効果が得られることが分かった。
（比較例３）
フィルターとして１１．５μｍのアルミナ粒子を捕捉できるステンレス金網（線径４０μｍ、目開き１０μｍ、綾畳織）を用いたこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、比較例３の回復率は６０％であった。
実施例２および比較例３の結果から、表面に複数の多面体構造物が形成されているフィルターを用いることで、洗浄効果が向上することが分かった。
フィルターとして１１．５μｍのアルミナ粒子を捕捉できるステンレス金網（線径４０μｍ、目開き１０μｍ、綾畳織）を用いたこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、比較例３の回復率は６０％であった。
実施例２および比較例３の結果から、表面に複数の多面体構造物が形成されているフィルターを用いることで、洗浄効果が向上することが分かった。
（実施例４）
実施例２と同じ幅９００μｍのステンレス製の断面視正方形の線材を平行に並べ、線材に対して略直交する方向に延在する支持部材上に焼結によって接合し、線材間の幅が３０μｍである板状の基材を作製した。このようにして得られた板状の基材を円筒状に加工し、実施例１と同様にして、下地層で被覆された基材の全面を被覆するめっき層を形成し、実施例４のフィルターを得た。
実施例２と同じ幅９００μｍのステンレス製の断面視正方形の線材を平行に並べ、線材に対して略直交する方向に延在する支持部材上に焼結によって接合し、線材間の幅が３０μｍである板状の基材を作製した。このようにして得られた板状の基材を円筒状に加工し、実施例１と同様にして、下地層で被覆された基材の全面を被覆するめっき層を形成し、実施例４のフィルターを得た。
実施例４のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面に微細構造物が形成されているか否かを確認した。その結果、表面に複数の針状構造物が形成されていた。
次に、実施例４のフィルターについて、実施例１と同様にして、貫通孔の平均孔径、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数、針状構造物の平均高さ、針状構造物の高さの変動係数、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄと平均高さＨとのアスペクト比Ｈ（μｍ）／Ｄ（μｍ）を調べた。また、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数を算出するために４μｍ２当たりの針状構造物の数、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数を算出するために１０μｍ当たりの針状構造物の数も調べた。
その結果、貫通孔の平均孔径は、１０μｍであった。また、４μｍ２当たりの針状構造物の数は１５個であり、単位面積（１μｍ２）当たりの針状構造物の数は３．７５個であった。また、１０μｍ当たりの針状構造物の数は２０個であり、断面における単位長さ（１μｍ）当たりの針状構造物の数は２個であった。また、針状構造物の平均高さＨは７５０ｎｍ、針状構造物の高さの変動係数は０．２８であった。また、断面における針状構造物の基端部の平均幅Ｄは５５０ｎｍであり、アスペクト比は１．３６であった。
また、線材間の幅は６μｍであり、線材幅は９２４μｍであった。
また、線材間の幅は６μｍであり、線材幅は９２４μｍであった。
「濾過試験」
次に、実施例４のフィルターを、図８に示す処理システムを模擬した処理槽に設置し、実施例２と同様にして濾過試験を行ない、実施例１と同様にして処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．６ＦＴＵであった。また、濾過試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
次に、実施例４のフィルターを、図８に示す処理システムを模擬した処理槽に設置し、実施例２と同様にして濾過試験を行ない、実施例１と同様にして処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．６ＦＴＵであった。また、濾過試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
また、濾過試験後のフィルターの断面を、実施例１と同様にして観察し、実施例１と同様にして隙間の高さの平均値を算出した。その結果、隙間の高さの平均値は０．７μｍであった。
「洗浄試験」
処理槽への被処理液の供給を開始してから１０分間、上述した濾過試験と同様にして処理工程を行った後、以下に示すように、気泡発生装置を用いて被処理液に気泡を供給して気泡含有被処理液を生成し、洗浄ノズルを介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする洗浄試験を１分間行ない、実施例１と同様にして、洗浄試験での処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．７ＮＴＵであった。また、洗浄試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
処理槽への被処理液の供給を開始してから１０分間、上述した濾過試験と同様にして処理工程を行った後、以下に示すように、気泡発生装置を用いて被処理液に気泡を供給して気泡含有被処理液を生成し、洗浄ノズルを介して処理槽に圧送した。そして、ポンプの出力を調整することにより、濾過圧力を０．１ＭＰａで一定とする洗浄試験を１分間行ない、実施例１と同様にして、洗浄試験での処理液濁度を測定した。
その結果、濁度は０．７ＮＴＵであった。また、洗浄試験を行うことにより得られた処理液は透明であった。
気泡含有被処理液は、実施例１と同様にして、生成した。なお、被処理液に導入した高圧空気の導入条件は、実施例１と同じとした。
洗浄ノズルは、噴出される気泡含有被処理液の方向がフィルターの内周の略接線方向となるように配置した。また、洗浄ノズルとしては、内径５ｍｍの噴出口を有し、洗浄試験中に、洗浄ノズルから噴出される気泡含有被処理液によって、フィルターの内周面に沿う旋回流が形成されるものを用いた。
洗浄ノズルは、噴出される気泡含有被処理液の方向がフィルターの内周の略接線方向となるように配置した。また、洗浄ノズルとしては、内径５ｍｍの噴出口を有し、洗浄試験中に、洗浄ノズルから噴出される気泡含有被処理液によって、フィルターの内周面に沿う旋回流が形成されるものを用いた。
また、洗浄試験を行った後のフィルターの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、実施例１と同様に、フィルターの表面のケークは剥離していた。
このような洗浄試験の後、気泡発生装置を停止して、上述した濾過試験と同様にして処理工程を１０分間行ない、実施例１と同様にして、洗浄後の濾過試験での処理液濁度を測定した。その結果、濁度は０．９ＮＴＵであった。
また、洗浄前の濾過試験（１０分間）および洗浄後の濾過試験（１０分間）での濾過速度を求め、実施例１と同様にして回復率を算出した。その結果、回復率は７５％であった。
また、洗浄前の濾過試験（１０分間）および洗浄後の濾過試験（１０分間）での濾過速度を求め、実施例１と同様にして回復率を算出した。その結果、回復率は７５％であった。
（実施例５）
処理用配管１０８ｈに配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９を連結し、洗浄試験において、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を第１供給部１４１ａに供給したこと以外は、実施例４と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、実施例５の回復率は７０％であった。
処理用配管１０８ｈに配管１０８ｃを介して気泡発生装置１０９を連結し、洗浄試験において、気泡発生装置１０９から供給した気泡を加えた被処理液（気泡含有被処理液）を第１供給部１４１ａに供給したこと以外は、実施例４と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。その結果、実施例５の回復率は７０％であった。
実施例４の結果から、気泡含有被処理液をフィルターの一次面側に供給してフィルターを洗浄しながら濾過することで、洗浄工程時にも被処理液の濾過を継続でき、しかも回復率が高く優れた洗浄効果が得られることが分かった。
また、実施例４と実施例５の結果から、気泡を加えた被処理液を、洗浄ノズルによってフィルターの一次面に向かって噴出することで、より高い洗浄効果が得られることが分かった。
また、実施例４と実施例５の結果から、気泡を加えた被処理液を、洗浄ノズルによってフィルターの一次面に向かって噴出することで、より高い洗浄効果が得られることが分かった。
（実施例６）
被処理液に導入した高圧空気の導入条件を、以下に示すものとし、気泡を加えた被処理液中の気泡の大きさが０．１μｍとなるようにしたこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。
気泡発生装置１０９として、１μｍ以下の気泡を発生させるナノバブル発生装置を用いて、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で１００〜２００ｎｍであり、１４０ｎｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
実施例６の回復率は６７％であった。
被処理液に導入した高圧空気の導入条件を、以下に示すものとし、気泡を加えた被処理液中の気泡の大きさが０．１μｍとなるようにしたこと以外は、実施例２と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。
気泡発生装置１０９として、１μｍ以下の気泡を発生させるナノバブル発生装置を用いて、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で１００〜２００ｎｍであり、１４０ｎｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
実施例６の回復率は６７％であった。
（実施例７）
被処理液に導入した高圧空気の導入条件を、以下に示すものとし、気泡を加えた被処理液中の気泡の大きさが５０ｍｍとなるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。
気泡発生装置１０９として、コンプレッサーを用いて、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で３０〜１００ｍｍであり、５０ｍｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
実施例７の回復率は６８％であった。
被処理液に導入した高圧空気の導入条件を、以下に示すものとし、気泡を加えた被処理液中の気泡の大きさが５０ｍｍとなるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして洗浄前および洗浄後の濾過試験での濾過速度を測定し、実施例１と同様にして回復率を調べた。
気泡発生装置１０９として、コンプレッサーを用いて、水道水中に２５℃１気圧の空気を導入した時に得られる気泡の直径が、２５℃１気圧下で３０〜１００ｍｍであり、５０ｍｍが分布の最頻値となる予め決定した導入条件とした。気泡の直径は、処理槽の被処理液領域に供給された水道水を、即時にレーザー回折法で分析した。
実施例７の回復率は６８％であった。
実施例１〜７、比較例１〜３における気泡を加えた被処理液中の気泡の大きさ、微細構造物の形状、貫通孔の平均孔径、微細構造物の形成密度、微細構造物の単位長さあたりの形成数、微細構造物の平均高さ、微細構造物の高さの変動係数、平均最大外形寸法、回復率を表１に示す。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１０、９０、２１２、２９１、２９４、２９７、３００、３７０、３９０…フィルター、３…めっき層、４…下地層、５、２０５、３０５…微細構造物、７…ケーク、１３、２１３…貫通孔、１００、１００Ａ…処理システム、１０１…被処理液槽、１０２、１０２Ａ…処理槽、１０２ａ…被処理液領域、１０２ｂ…処理液領域、１０３…処理液槽、１０４…濃縮汚泥槽、１０６…ポンプ、１０９…気泡発生装置。
Claims (13)
- 被処理液が供給される供給部、前記被処理液中の固形分を濾過するフィルター、前記フィルターを通過した処理液を排出する第１排出部、および前記供給部に供給された前記被処理液の一部を排出する第２排出部を有する処理槽と、
前記供給部に供給される前記被処理液に気泡を供給可能な気泡発生装置と、
前記フィルターの濾過性能を検知する検知手段と、
前記検知手段からの出力に基づいて、前記フィルターの洗浄の要否を判断し、
前記洗浄が必要と判断した場合には、前記気泡発生装置によって気泡を加えた前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記フィルター上に堆積した固形分とともに前記第２排出部から排出させ、
前記洗浄が不要と判断した場合には、前記気泡を加えない前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記第２排出部から排出させる処理を実行させる制御部と、
前記気泡を加えた前記被処理液を、前記フィルターの前記被処理液の流入する一次面に向かって噴出する洗浄ノズルとを具備し、
前記フィルターは、複数の貫通孔と、少なくとも前記被処理液の流入する一次面側の表面に形成され、前記貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法の小さい複数の微細構造物とを有する処理システム。 - 前記検知手段は、流量計である請求項１に記載の処理システム。
- 前記気泡を加えた前記被処理液が１〜１００μｍの気泡を含む請求項１または請求項２に記載の処理システム。
- 前記貫通孔の平均孔径が０．１μｍ〜５ｍｍである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の処理システム。
- 前記微細構造物が、円錐形、楕円錐形、多角錐形、円錐台形、楕円錐台形、多角錐台形のうち、少なくともいずれか１つの形状をなす請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の処理システム。
- 前記微細構造物の形成密度は、１．２〜１０．０個／μｍ２の範囲である請求項５に記載の処理システム。
- 前記微細構造物の単位長さあたりの形成数は、１．０〜４．０個／μｍの範囲である請求項５または請求項６に記載の処理システム。
- 前記微細構造物の平均高さは、０．２〜２．５μｍの範囲である請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の処理システム。
- 前記微細構造物の高さの変動係数は、０．１５〜０．５０の範囲である請求項８に記載の処理システム。
- 前記微細構造物は、多面体形状をなす請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の処理システム。
- 前記微細構造物の平均最大外形寸法は、０．５〜１０μｍの範囲である請求項１０に記載の処理システム。
- 前記微細構造物は、金属または合金で形成されている請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の処理システム。
- 被処理液が供給される供給部、前記被処理液中の固形分を濾過するフィルター、前記フィルターを通過した処理液を排出する第１排出部、および前記供給部に供給された前記被処理液の一部を排出する第２排出部を有する処理槽と、
前記供給部に供給される前記被処理液に気泡を供給可能な気泡発生装置と、
前記フィルターの濾過性能を検知する検知手段と、
前記気泡を加えた前記被処理液を、前記フィルターの前記被処理液の流入する一次面に向かって噴出する洗浄ノズルとを有し、
前記フィルターが、複数の貫通孔と、少なくとも前記被処理液の流入する一次面側の表面に形成され、前記貫通孔の平均孔径よりも最大外形寸法の小さい複数の微細構造物とを有する処理システムを用いた処理方法であって、
前記検知手段からの出力に基づいて、制御部によって前記フィルターの洗浄の要否を判断する工程と、
前記洗浄が必要と判断された場合に、前記気泡発生装置によって気泡を加えた前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記フィルター上に堆積した固形分とともに前記第２排出部から排出させる洗浄工程と、
前記洗浄が不要と判断された場合に、前記気泡を加えない前記被処理液を前記供給部に供給し、前記被処理液の一部を前記フィルターで濾過し、前記被処理液の残部を前記第２排出部から排出させる処理工程とを有する処理方法。
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