汚水ろ過ボックス
【課題】畜産汚水を各畜舎で処理することを可能であり、しかもろ過効率が良く取り扱いが容易な汚水ろ過ボックスを提供する。
【解決手段】汚水ろ過ボックス１００は、フレーム構造を有し、中段面及び底面が防水シート１０１ｅで覆われたろ過ボックス本体１０１と、ろ過ボックス本体１０１の上下方向の中段に設けられた荷重受けフィルタ１０２と、ろ過ボックス本体１０１の底面中央部に設けられた着脱可能な高分子マイクロフィルタ１０３とを備えている。ろ過ボックス本体１０１の上部には開口部１０４が設けられている。また、ろ過ボックス本体１０１の底部にはフォークエントリー部１０１ｆが設けられているので、汚水ろ過ボックス１００をフォークリフトで容易に持ち上げることができ、汚水ろ過ボックス１００の搬送や設置が容易となる。
【解決手段】汚水ろ過ボックス１００は、フレーム構造を有し、中段面及び底面が防水シート１０１ｅで覆われたろ過ボックス本体１０１と、ろ過ボックス本体１０１の上下方向の中段に設けられた荷重受けフィルタ１０２と、ろ過ボックス本体１０１の底面中央部に設けられた着脱可能な高分子マイクロフィルタ１０３とを備えている。ろ過ボックス本体１０１の上部には開口部１０４が設けられている。また、ろ過ボックス本体１０１の底部にはフォークエントリー部１０１ｆが設けられているので、汚水ろ過ボックス１００をフォークリフトで容易に持ち上げることができ、汚水ろ過ボックス１００の搬送や設置が容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水ろ過ボックスに関し、特に、畜産汚水のろ過等の水処理に用いられる汚水ろ過ボックスの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産汚水などをフィルタでろ過し、処理することが行われている。このろ過処理は、通常、汚水を大規模な処理施設に集めて行われている。しかし、大規模な処理施設の設置や維持が困難な場合には、簡易なろ過装置を用いて各畜舎で個別に汚水処理を行うこともある。このような簡易なろ過装置として、フレキシブルコンテナバッグが注目されている（特許文献１参照）。
【０００３】
フレキシブルコンテナバッグは「フレコンバック」とも呼ばれ、工場における製造工程や水処理設備等において、粒状活性炭等のろ過材ないしは吸着剤を使用する場合にも用いられている。フレキシブルコンテナバッグに詰め込まれた粒状活性炭等は、所定の使用場所においてフレキシブルコンテナバッグから払い出され、活性炭吸着塔に充填され、あるいはカートリッジ等の容器に詰め込まれてから使用される。さらにまた、粒状活性炭等が充填されたフレキシブルコンテナバッグはそのままろ過装置として使用することができる。
【特許文献１】特開平９−１２２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ろ過装置は、長時間の使用によって目詰まりを起こすが、目詰まりする度にろ過材を取り出してその洗浄や交換を行った場合にはろ過効率が低下するという問題がある。また、目詰まりを防止するためにフィルタの目を粗くすると、汚水を十分に浄化することが困難であった。また、畜産汚水をろ過する場合、処理施設でろ過を行わず、各畜舎でできれば、固形分の堆肥化を各畜舎で実施することが可能となるので、コスト面でも有利である。さらに、上述のフレキシブルコンテナバッグは柔軟性を有するため、搬送や設置が難しいという問題もある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、畜産汚水を各畜舎で処理することを可能であり、しかもろ過効率が良く取り扱いが容易な汚水ろ過ボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、フレーム構造を有し、少なくとも底面が防水性材料で覆われたろ過ボックス本体と、ろ過ボックス本体の底部に設けられた高分子マイクロフィルタとを備え、高分子マイクロフィルタは、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の独立核空間の間を連通させる連続微空間とで形成されたスクラム構造を有する多孔質層を備えることを特徴とする汚水ろ過ボックスによって達成される。
【０００７】
本発明の汚水ろ過ボックスは、ろ過ボックス本体の中段に設けられた荷重受けフィルタをさらに備えることが好ましい。これによれば、荷重受けフィルタによって汚水の簡易的なろ過が行われるので、高分子マイクロフィルタの性能をより一層発揮させることができる。
【０００８】
本発明においては、高分子マイクロフィルタがろ過ボックス本体の底部から着脱可能であることが好ましい。これによれば、ろ過材の洗浄や交換が極めて容易であり、さらに高分子マイクロフィルタ自体が洗浄性に優れることから、ろ過効率の極めて高い汚水ろ過ボックスを実現できる。
【０００９】
本発明においては、ろ過ボックス本体の底部に設けられたフォークエントリー部をさらに備えることが好ましい。これによれば、汚水ろ過ボックスをフォークリフトで容易に持ち上げることができ、汚水ろ過ボックスの搬送や設置が容易となる。
することができる。
【００１０】
本発明において、ろ過ボックス本体は、組立式フレーム構造を有していることが好ましく、複数の柱材と、各柱材に連結される複数の横梁材と、柱材と横梁材とを連結するための複数の連結部材とを備えることが好ましい。これによれば、分解して持ち運ぶことができることから、搬送や設置が極めて容易である。
【００１１】
本発明においては、ろ過ボックス本体の底部が下りの傾斜面を有することが好ましい。また、高分子マイクロフィルタがろ過ボックス本体の底部の略中央に設けられていることが好ましい。これによれば、汚水を高分子マイクロフィルタに集中させることができ、効率的なろ過が可能となる。
【００１２】
本発明においては、多孔質層が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明においては、多孔質層が、不織布と、不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂とで一体化されて形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明においては、高分子マイクロフィルタが、多孔質層の下流側に形成された多孔質層よりも空隙率の高い不織布の中間繊維層と、中間繊維層の下流側に形成された支持層と、支持層の下流側に形成された中間繊維層よりも空隙率の高い不織布の基材繊維層をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、畜産汚水を各畜舎で処理することが可能であり、しかもろ過効率が高く取り扱いが容易な汚水ろ過ボックスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態による汚水ろ過ボックス１００の構成を示す略斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、この汚水ろ過ボックス１００は、フレーム構造を有するろ過ボックス本体１０１と、ろ過ボックス本体１０１の上下方向の中段に設けられた荷重受けフィルタ１０２と、ろ過ボックス本体１０１の下部（底面）に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３とを備えている。ろ過ボックス本体１０１の中段面及び底面は防水シート１０１ｅで構成されており、防水シート１０１ｅはフレーム部１０１ａに固定されている。防水シート１０１ｅとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の合成樹脂シートや、耐水性のゴム引き布などを用いることができる。ろ過ボックス本体１０１の側面は防水壁で仕切られていてもよく、防水壁のない貫通状態であってもよい。
【００１９】
ろ過ボックス本体１０１の上部には、畜産汚水を注ぎ込むための開口部（注入口）１０４が設けられている。また、ろ過ボックス本体１０１の底部にはフォークエントリー部１０１ｆが設けられているので、汚水ろ過ボックス１００をフォークリフトで容易に持ち上げることができ、汚水ろ過ボックス１００の搬送や設置が容易となる。
【００２０】
ろ過ボックス本体１０１の上下方向は防水シート１０１ｅで仕切られており、防水シート１０１ｅの中央部には目の粗い荷重受けフィルタ１０２が設けられている。荷重受けフィルタ１０２を設けることにより、高分子マイクロフィルタ１０３でろ過する前に比較的大きな固形物を取り除くことができる。したがって、高分子マイクロフィルタ１０３に直接荷重がかかる事態が防止される。汚水は、この荷重受けフィルタ１０２で簡易的にろ過された後、高分子マイクロフィルタ１０３によるきめ細かなろ過が行われることにより、清浄なろ過水が得られる。
【００２１】
ろ過ボックス本体１０１の底面１０１ｘは、中央部に向かって下りの傾斜面（テーパー形状）を有し、高分子マイクロフィルタ１０３はその中央部に設けられている。荷重受けフィルタ１０２の形成面も同様のテーパー形状を有している。高分子マイクロフィルタ１０３は交換可能であり、ろ過ボックス本体１０１に対して着脱可能となっている。
【００２２】
図２は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略斜視図であり、図３は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略断面図である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ろ過ボックス本体１０１の底部には、高分子マイクロフィルタ１０３を固定するための略リング状の固定部材１１１が設けられており、高分子マイクロフィルタ１０３はこのリング内に収容されている。固定部材１１１の側面には高分子マイクロフィルタ１０３の挿入口１１１ａが設けられており、固定部材１１１の側面から高分子マイクロフィルタ１０３を挿入することが可能である。挿入口１１１ａには蓋１１１ｂが設けられており、使用時には蓋１１１ｂを閉じて使用する。このような構造とすることで、高分子マイクロフィルタ１０３を汚水ろ過ボックス１００から着脱することが可能となり、高分子マイクロフィルタ１０３の交換を容易に行うことができる。
【００２４】
次に、高分子マイクロフィルタ１０３について詳細に説明する。
【００２５】
図４は、高分子マイクロフィルタ１０３の構造を示す略断面図である。
【００２６】
図４に示すように、高分子マイクロフィルタ１０３は、不織布の繊維の断面形状を異形化することにより形成されたスクラム構造を有する多孔質層２と、多孔質層２の下流側に不織布で形成された多孔質層２よりも空隙率の高い中間繊維層３、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材で中間繊維層３の下流側に形成された支持層４、支持層４の下流側に不織布で形成された中間繊維層３よりも空隙率の高い下部繊維層５とを備えている。
【００２７】
多孔質層２、中間繊維層３、下部繊維層５を形成する不織布の材質としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ビニロン）系などの合成繊維を用いることができる。各々の層の平均繊維径は、空隙率等に応じて適宜選択することができる。多孔質層２を形成する合成繊維の平均繊維径は、３μｍ〜２５μｍとすることが好ましい。平均繊維径が３μｍより細くなるにつれ、取扱いが困難となり、不織布の量産性、耐久性に欠ける傾向があり、２５μｍより太くなるにつれ、空孔が大きくなって空隙率が増加し、ろ過性能が低下し易くなる傾向にあるからである。尚、耐水性、耐薬品性、耐候性の面からはポリエステルやポリプロピレンが好ましい。
【００２８】
高分子マイクロフィルタ１０３の目付は５００ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。目付が５００ｇ／ｍ２より小さくなるにつれ、長期間使用により繰り返し加わる水圧に耐えることが困難となり、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１０００ｇ／ｍ２よりおおきくなるにつれ、量産性が低下し易くなる傾向があるからである。
【００２９】
支持層４は、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材を中間繊維層３と下部繊維層５の間に配設することにより形成されることが好ましい。補強材としては、ものフィラメントやマルチフィラメントの織物基布が好適に用いられるが、スパン織布を用いてもよい。尚、補強材の材質としては、前述の不織布の材質と同様のものが好適に用いられる。また、ネットの場合、ステンレス線とポリエステル等を複合させたものを縦横に網目状に配置してもよい。
【００３０】
高分子マイクロフィルタ１０３の見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ２〜０．５５ｇ／ｃｍ２であることが好ましい。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ２より小さくなるにつれ、汚水と接触するろ過面積が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、０．５５ｇ／ｃｍ２より大きくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の汚水をろ過することが困難になる傾向があるからである。
【００３１】
高分子マイクロフィルタ１０３は、９８ｋＰａの圧力差を与えたときの空気通過量が１（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２〜１０（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２となるように形成されていることが好ましい。空気通過量が１（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２より小さくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の汚水をろ過することが困難になる傾向があり、１０（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２より大きくなるにつれ、汚水と接触する繊維量が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があるからである。
【００３２】
図５は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の構造を示す要部断面図である。
【００３３】
図５に示すように、多孔質層２はスクラム構造を有しており、多孔質層２を形成する不織布の繊維層に含浸され不織布と一体化された多孔質性樹脂１５と、多孔質層２の多孔質空間の核となる独立核空間１５ａと、複数の独立核空間１５ａの間を連通させる連続微空間１５ｂを備えている。
【００３４】
多孔質層２の連続微空間（連続気泡）１５ｂの平均空孔径は、０．５μｍ〜８μｍであることが好ましく、１μｍ〜４μｍであることがさらに好ましい。平均空孔径が１μｍより小さくなるにつれ、目詰まりが発生し易くなり、大量の汚水をろ過することが困難になる傾向が見られ、４μｍより大きくなるにつれ、通水量が多くなり、ろ過性能が低下し易くなる傾向が見られるからである。また、平均空孔径が、０．５μｍより小さくなるにつれ、通水性が大幅に低下してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、８μｍより大きくなるにつれ、微小な懸濁物質を捕捉することが困難となり、懸濁物質が内部の空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなる傾向があるからである。
【００３５】
多孔質層２の厚さは、１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。多孔質層２の厚さが１０μｍより薄くなるにつれ、連続微空間１５ｂを十分に確保することができず、ろ過能力が不足すると共に、刷毛等による物理的な洗浄などによって短時間で多孔質層２全体が破損し易く、スクラム構造の効果が不十分となって寿命が低下し易くなる傾向があり、１０００μｍより厚くなるにつれ、通水性が不足してろ過効率が低下し易くなる傾向があるからである。多孔質層２の厚さを１０μｍ〜１０００μｍの範囲にすることで、多孔質層２の表層側が破損しても、その内側が新たな表層となって連続微空間１５ｂで継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００３６】
図６（ａ）乃至（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造を示す模式斜視図である。
【００３７】
図６（ａ）は、多孔質層２を形成する繊維１０の円周上に複数の凸部１１が形成された例であり、図６（ｂ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ａの外周に凸部１１ａが螺旋状の凸条に形成された例であり、図６（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ｂの外周表面に略球状の複数の凸部１１ｂが形成された例である。これらの凸部１１，１１ａ，１１ｂは、表面に凸部１１，１１ａ，１１ｂに対応する凹凸が形成された圧延ローラの間に繊維１０，１０ａ，１０ｂを通すことにより形成することができる。
【００３８】
凸部が１１，１１ａ，１１ｂの大きさは繊維１０，１０ａ，１０ｂの繊維径にもよるが、繊維径が１０μｍ〜２５μｍの場合、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径は２μｍ〜５μｍであることが好ましい。凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が２μｍより小さくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が５μｍより大きくなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があるからである。
【００３９】
高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の形成工程において、１以上の凸部１１，１１ａ，１１ｂで異形化された断面形状を有する繊維１０，１０ａ，１０ｂをニードルパンチやウォータージェットニードル等の方法によって、三次元に交絡させて多孔質層２を形成することにより、独立核空間１５ａを連通する略均一な連続微空間１５ｂを形成することができ、多孔質層２の連続微空間（微細空孔）１５ｂの平均空孔径を前述の０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍに形成することができる。
【００４０】
図７（ａ）乃至（ｆ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造の変形例を示す略断面図である。
【００４１】
図７（ａ）は繊維１０ｃの外周に５個の凸部１１ｃが形成された例であり、図７（ｂ）は繊維１０ｄの外周に４個の凸部１１ｄが形成された例であり、図７（ｃ）は繊維１０ｅの外周に３個の凸部１１ｅが形成された例であり、図７（ｄ）は繊維１０ｆの外周に４個の凹部１１ｆが形成された例であり、図７（ｅ）は繊維１０ｇの外周に３個の凹部１１ｇが形成された例であり、図７（ｆ）は繊維１０ｈの外周に２個の凹部１１ｈが形成された例である。
【００４２】
図７に示した繊維１０ｃ乃至１０ｈの断面形状と同様の断面形状を有する金型から繊維を延伸させることにより、繊維の断面形状を異形化することができ、繊維の長手方向に連続的な凸条や凹条を形成することができる。また、延伸の際に繊維を捻ることにより、図６（ｂ）で示したように凸条や凹条を螺旋状に形成することができる。尚、繊維を液中で延伸させることにより、異形化された断面形状を確実に維持することができ生産性に優れる。
【００４３】
図７では、２個〜５個の凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈにより、断面形状を異形化したものを示したが、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数は２個〜８個、形成することができる。凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が２個より少なくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が８個より多くなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があるからである。尚、図６及び図７で示した各々の繊維１０ａ乃至１０ｈは、それぞれ単独で用いてもよく、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
以上のように構成された高分子マイクロフィルタ１０３によれば、以下の作用を有する。まず、スクラム構造を有する上流側の多孔質層２の目を細かくすることにより、表面部で汚水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止でき、ろ過性能に優れる。また、ろ過時に上流側となる多孔質層２側から下流側の下部繊維層５側に向かって空隙率が高くなるように各層の空隙率を調整することにより、微細な懸濁物質であっても確実に多孔質層２の表面で捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された汚水のろ過水を下部繊維層５側から速やかに排出することができ、ろ過効率に優れる。
【００４５】
また、上流側の多孔質層２の目を細かくし、下流側の下部繊維層５の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間連続して使用することが可能でメンテナンス性、実用性に優れる。
【００４６】
また、中間繊維層３と下部繊維層５との間に形成された支持層４を有することにより、全体を補強して縦横の変形を防止することができ耐久性に優れる。また、下部繊維層５により高分子マイクロフィルタ１０３の全体の厚みと強度を調整することができ、スクレーパやブラシ等により洗浄を行う際に、そのクッション性で衝撃を吸収することができ、多孔質層２の破損が発生し難くなると共に、ろ過水を自由に移動、排出させることができ、通水性を向上させることができる。
【００４７】
さらにまた、多孔質層２を形成する繊維１０乃至１０ｈが、１以上の凸部１１乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈで異形化された断面形状を有することにより、多孔質層２内に略均一な連続微空間を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れる。また、多孔質層２が、略均一な連続微空間が多重に形成されたスクラム構造を有するので、多孔質層２の表面で繊維１０乃至１０ｈが断裂する等にしても、さらにその内側の繊維１０乃至１０ｈで形成された連続微空間によって継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００４８】
この高分子マイクロフィルタ１０３は、重力ろ過を行うことができ、目詰まり画発生し難く、外部からの小さな刺激で懸濁物質を剥離することができるので、逆洗で洗浄する以外に、ブラシ洗浄方式、ウォータージェット洗浄方式、吸引洗浄方式、スクレーパ洗浄方式等により洗浄することができ、濃度の濃い汚水にも対応することができ汎用性に優れる。 また、ブラシ洗浄やスクレーパ洗浄などの剥離洗浄により、多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を凝集した状態で剥離させてろ過槽などの底部に沈降させることができるので、汚水の濃度が濃くなることが防止でき、安定したろ過流量を得ることができる。
【００４９】
また、高分子マイクロフィルタ１０３はろ過圧力装置を必要としないので省エネルギー性に優れ、ろ過装置全体を小型化、軽量化することができ、量産性、取り扱い性を向上させることができる。また、凝集剤等を使用することなく、汚水に含まれているミネラル分を残存させたまま、懸濁物質のみを取り除いて浄化処理を行うことができ、清水として河川等に放流することができるので環境保護性に優れる。また、汚水中の懸濁物質が高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の表面に付着しても、ろ過効率が低下することがなく、優れたろ過性能を維持することができ、実用性、信頼性に優れる。
【００５０】
図８（ａ）及び（ｂ）は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の変形例を示す断面図であって、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡで示す部分の拡大図である。
【００５１】
図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の一部が、連続微空間１５ｂの各空孔の内側へ突き出した構造となっている。そして、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１は、連続微空間１５ｂの平均空孔径ｄ２よりも小さく構成されている。
【００５２】
多孔質層２を図８のように構成した場合、多孔質層２の連続微空間（連続気泡）１５ｂの平均空孔径ｄ２は、０．５μｍ〜８μｍであることが好ましい。また、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１は、８μｍ以下とすることが好ましく、４μｍ以下とすることがより好ましい。連続微空間の平均空孔径ｄ２が、０．５μｍより小さくなると、通水性が大幅に低下してろ過効効率が悪くなる。また、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１が８μｍより大きくなると、連続微空間の平均空孔径ｄ２を不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１よりもさらに大きくする必要があることから、微小な固形物質を捕捉することが困難となり、空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなってしまうからである。従って、連続微空間の平均空孔径ｄ２を４μｍ以上とし、不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１を４μｍ以下とすることが特に好ましい。
【００５３】
このような構成によれば、ろ過により微粒子１６が連続微空間内に入った場合でも、連続微空間内に存在する不織布の繊維１０に微粒子１６引っ掛かるので、多孔質層２の内部深くまで微粒子１６が入り込むことを防止できる。これにより、高分子マイクロフィルタの目詰まりを防止することができる。また、逆洗においても、微粒子１６が多孔質層２内の深いところまで入り込んでいないため、洗浄効果を高くすることができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の汚水ろ過ボックス１００によれば、ろ過ボックス本体１０１の底面に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３を用いて汚水のろ過を行うので、比較的簡単に目詰まりを解消することができ、ろ過効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の汚水ろ過ボックス１００によれば、ろ過ボックス本体１０１がフレーム構造を有し、底部にフォークエントリー部１０１ｆを備えることから、搬送や設置が極めて容易である。したがって、畜産汚水のろ過に用いる場合には各畜舎に設置することができ、固形分の堆肥化を各畜舎で実施することが可能となるので、コスト面でも有利である。
【００５５】
図９は、本発明の第２の実施形態による汚水ろ過ボックス２００の構成を示す略斜視図である。
【００５６】
図９に示すように、この汚水ろ過ボックス２００の特徴は、ろ過ボックス本体１０１が組み立てフレーム構造を有する点にある。すなわち、汚水ろ過ボックス２００は、組み立て式フレーム構造を有するろ過ボックス本体１０１と、ろ過ボックス本体１０１の上下方向の中段に設けられた荷重受けフィルタ１０２と、ろ過ボックス本体１０１の下部（底面）に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３とを備えている。ろ過ボックス本体１０１の中段面及び底面は防水シート１０１ｅで構成されており、防水シート１０１ｅは横梁材１０１ｂに固定されている。防水シート１０１ｅとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の合成樹脂シートや、耐水性のゴム引き布などを用いることができる。ろ過ボックス本体１０１の側面は防水壁で仕切られていてもよく、防水壁のない貫通状態であってもよい。
【００５７】
ろ過ボックス本体１０１の上部には、畜産汚水を注ぎ込むための開口部（注入口）１０４が設けられている。開口部１０４の周縁には横梁材１０１ｃからなる外枠が設けられており、横梁材１０１ｃには吊り下げ用リング１０７が設けられている。この吊り下げ用リングに吊り下げ用取っ手（不図示）を取り付けることにより、汚水ろ過ボックス２００をフォークリフト等で持ち上げやすくすることができ、汚水ろ過ボックス２００の搬送や設置が容易となる。
【００５８】
ろ過ボックス本体１０１の上下方向は防水シート１０１ｅで仕切られており、防水シート１０１ｅの中央部には目の粗い荷重受けフィルタ１０２が設けられている。荷重受けフィルタ１０２を設けることにより、高分子マイクロフィルタ１０３でろ過する前に比較的大きな固形物を取り除くことができる。したがって、高分子マイクロフィルタ１０３に直接荷重がかかる事態が防止される。汚水は、この荷重受けフィルタ１０２で簡易的にろ過された後、高分子マイクロフィルタ１０３によるきめ細かなろ過が行われることにより、清浄なろ過水が得られる。
【００５９】
ろ過ボックス本体１０１の底面１０１ｘは、中央部に向かって下りの傾斜面（テーパー形状）を有し、高分子マイクロフィルタ１０３はその中央部に設けられている。荷重受けフィルタ１０２の形成面も同様のテーパー形状を有している。高分子マイクロフィルタ１０３は交換可能であり、ろ過ボックス本体１０１に対して着脱可能となっている。
【００６０】
図１０及び図１１は、組み立て式フレーム構造を部分的に示す略斜視図であって、特に図１０はフレームの分解状態、図１１はフレームの結合状態をそれぞれ示すものである。
【００６１】
図１０及び図１１に示すように、ろ過ボックス本体１０１は、柱材１０１ｂと横梁材１０１ｃの組み合わせによって構成されており、柱材１０１ｂと横梁材１０１ｃとは連結部材１０１ｄを介して接続されている。特に限定されるものではないが、柱材１０１ｂ及び横梁材１０１ｃは共に軽量なステンレス材料であることが好ましく、連結部材１０１ｄは樹脂材料又はゴム材であることが好ましい。ろ過ボックス本体１０１の底面及び中段面を構成する防水シート１０１ｅの各辺には挿通孔１０１ｈが設けられており、この挿通孔１０１ｈに横梁材１０１ｃが挿入されることにより、防水シート１０１ｅの各辺が固定される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の汚水ろ過ボックス２００によれば、ろ過ボックス本体１０１の底面に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３を用いて汚水のろ過を行うので、比較的簡単に目詰まりを解消することができ、ろ過効率の向上を図ることができる。特に、本実施形態の汚水ろ過ボックス２００によれば、ろ過ボックス本体１０１が組み立て式フレーム構造を有することから、分解して持ち運ぶこともでき、搬送や設置が極めて容易である。したがって、畜産汚水のろ過に用いる場合には各畜舎に設置することができ、固形分の堆肥化を各畜舎で実施することが可能となるので、コスト面でも有利である。
【００６３】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６４】
例えば、上記実施形態においては、畜産汚水の処理に汚水ろ過ボックスが用いられているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、し尿処理、セメント・コンクリート製品又は骨材、石工品の製造時に発生するノロ排水の処理、選炭廃液の処理、工場排水の処理等にも用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による汚水ろ過ボックス１００の構成を示す略斜視図である。
【図２】図２は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略斜視図である。
【図３】図３は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略断面図である。
【図４】図４は、高分子マイクロフィルタ１０３の構造を示す略断面図である。
【図５】図５は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の構造を示す要部断面図である。
【図６】図６（ａ）乃至（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造を示す模式斜視図である。
【図７】図７（ａ）乃至（ｆ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造の変形例を示す略断面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の変形例を示す断面図であって、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡで示す部分の拡大図である。
【図９】図９は、本発明の他の好ましい実施形態による汚水ろ過ボックス２００の構成を示す略斜視図である。
【図１０】図１０は、組み立て式フレーム構造を部分的に示す略斜視図であって、特にフレームの分解状態を示すものである。
【図１１】図１１は、組み立て式フレーム構造を部分的に示す略斜視図であって、特にフレームの結合状態を示すものである。
【符号の説明】
【００６６】
２ 多孔質層
３ 中間繊維層
４ 支持層
５ 下部繊維層
１０ 繊維
１０ａ-１０ｈ 繊維
１１ 凸部
１１ａ-１１ｅ 凸部
１１ｆ-１１ｈ 凹部
１５ 多孔質性樹脂
１５ａ 独立核空間
１５ｂ 連続微空間
１００ 汚水ろ過ボックス
１０１ ろ過ボックス本体
１０１ａ フレーム部
１０１ｂ 柱材
１０１ｃ 横梁材
１０１ｄ 連結部材
１０１ｅ 防水シート
１０１ｆ フォークエントリー部
１０１ｈ 防水シートの挿通孔
１０１ｘ ろ過ボックス本体の底面
１０２ 荷重受けフィルタ
１０３ 高分子マイクロフィルタ
１０４ ろ過ボックス本体の開口部
１０５ 外枠
１０７ 吊り下げ用リング
１０８ 吊り下げ用取っ手
１１１ 固定部材
１１１ａ フィルタ挿入口
１１１ｂ 蓋
２００ 汚水ろ過ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水ろ過ボックスに関し、特に、畜産汚水のろ過等の水処理に用いられる汚水ろ過ボックスの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産汚水などをフィルタでろ過し、処理することが行われている。このろ過処理は、通常、汚水を大規模な処理施設に集めて行われている。しかし、大規模な処理施設の設置や維持が困難な場合には、簡易なろ過装置を用いて各畜舎で個別に汚水処理を行うこともある。このような簡易なろ過装置として、フレキシブルコンテナバッグが注目されている（特許文献１参照）。
【０００３】
フレキシブルコンテナバッグは「フレコンバック」とも呼ばれ、工場における製造工程や水処理設備等において、粒状活性炭等のろ過材ないしは吸着剤を使用する場合にも用いられている。フレキシブルコンテナバッグに詰め込まれた粒状活性炭等は、所定の使用場所においてフレキシブルコンテナバッグから払い出され、活性炭吸着塔に充填され、あるいはカートリッジ等の容器に詰め込まれてから使用される。さらにまた、粒状活性炭等が充填されたフレキシブルコンテナバッグはそのままろ過装置として使用することができる。
【特許文献１】特開平９−１２２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ろ過装置は、長時間の使用によって目詰まりを起こすが、目詰まりする度にろ過材を取り出してその洗浄や交換を行った場合にはろ過効率が低下するという問題がある。また、目詰まりを防止するためにフィルタの目を粗くすると、汚水を十分に浄化することが困難であった。また、畜産汚水をろ過する場合、処理施設でろ過を行わず、各畜舎でできれば、固形分の堆肥化を各畜舎で実施することが可能となるので、コスト面でも有利である。さらに、上述のフレキシブルコンテナバッグは柔軟性を有するため、搬送や設置が難しいという問題もある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、畜産汚水を各畜舎で処理することを可能であり、しかもろ過効率が良く取り扱いが容易な汚水ろ過ボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、フレーム構造を有し、少なくとも底面が防水性材料で覆われたろ過ボックス本体と、ろ過ボックス本体の底部に設けられた高分子マイクロフィルタとを備え、高分子マイクロフィルタは、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の独立核空間の間を連通させる連続微空間とで形成されたスクラム構造を有する多孔質層を備えることを特徴とする汚水ろ過ボックスによって達成される。
【０００７】
本発明の汚水ろ過ボックスは、ろ過ボックス本体の中段に設けられた荷重受けフィルタをさらに備えることが好ましい。これによれば、荷重受けフィルタによって汚水の簡易的なろ過が行われるので、高分子マイクロフィルタの性能をより一層発揮させることができる。
【０００８】
本発明においては、高分子マイクロフィルタがろ過ボックス本体の底部から着脱可能であることが好ましい。これによれば、ろ過材の洗浄や交換が極めて容易であり、さらに高分子マイクロフィルタ自体が洗浄性に優れることから、ろ過効率の極めて高い汚水ろ過ボックスを実現できる。
【０００９】
本発明においては、ろ過ボックス本体の底部に設けられたフォークエントリー部をさらに備えることが好ましい。これによれば、汚水ろ過ボックスをフォークリフトで容易に持ち上げることができ、汚水ろ過ボックスの搬送や設置が容易となる。
することができる。
【００１０】
本発明において、ろ過ボックス本体は、組立式フレーム構造を有していることが好ましく、複数の柱材と、各柱材に連結される複数の横梁材と、柱材と横梁材とを連結するための複数の連結部材とを備えることが好ましい。これによれば、分解して持ち運ぶことができることから、搬送や設置が極めて容易である。
【００１１】
本発明においては、ろ過ボックス本体の底部が下りの傾斜面を有することが好ましい。また、高分子マイクロフィルタがろ過ボックス本体の底部の略中央に設けられていることが好ましい。これによれば、汚水を高分子マイクロフィルタに集中させることができ、効率的なろ過が可能となる。
【００１２】
本発明においては、多孔質層が、１以上の凸部及び／又は凹部で異形化された断面形状を有する繊維で形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明においては、多孔質層が、不織布と、不織布の繊維層に含浸された多孔質性樹脂とで一体化されて形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明においては、高分子マイクロフィルタが、多孔質層の下流側に形成された多孔質層よりも空隙率の高い不織布の中間繊維層と、中間繊維層の下流側に形成された支持層と、支持層の下流側に形成された中間繊維層よりも空隙率の高い不織布の基材繊維層をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、畜産汚水を各畜舎で処理することが可能であり、しかもろ過効率が高く取り扱いが容易な汚水ろ過ボックスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態による汚水ろ過ボックス１００の構成を示す略斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、この汚水ろ過ボックス１００は、フレーム構造を有するろ過ボックス本体１０１と、ろ過ボックス本体１０１の上下方向の中段に設けられた荷重受けフィルタ１０２と、ろ過ボックス本体１０１の下部（底面）に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３とを備えている。ろ過ボックス本体１０１の中段面及び底面は防水シート１０１ｅで構成されており、防水シート１０１ｅはフレーム部１０１ａに固定されている。防水シート１０１ｅとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の合成樹脂シートや、耐水性のゴム引き布などを用いることができる。ろ過ボックス本体１０１の側面は防水壁で仕切られていてもよく、防水壁のない貫通状態であってもよい。
【００１９】
ろ過ボックス本体１０１の上部には、畜産汚水を注ぎ込むための開口部（注入口）１０４が設けられている。また、ろ過ボックス本体１０１の底部にはフォークエントリー部１０１ｆが設けられているので、汚水ろ過ボックス１００をフォークリフトで容易に持ち上げることができ、汚水ろ過ボックス１００の搬送や設置が容易となる。
【００２０】
ろ過ボックス本体１０１の上下方向は防水シート１０１ｅで仕切られており、防水シート１０１ｅの中央部には目の粗い荷重受けフィルタ１０２が設けられている。荷重受けフィルタ１０２を設けることにより、高分子マイクロフィルタ１０３でろ過する前に比較的大きな固形物を取り除くことができる。したがって、高分子マイクロフィルタ１０３に直接荷重がかかる事態が防止される。汚水は、この荷重受けフィルタ１０２で簡易的にろ過された後、高分子マイクロフィルタ１０３によるきめ細かなろ過が行われることにより、清浄なろ過水が得られる。
【００２１】
ろ過ボックス本体１０１の底面１０１ｘは、中央部に向かって下りの傾斜面（テーパー形状）を有し、高分子マイクロフィルタ１０３はその中央部に設けられている。荷重受けフィルタ１０２の形成面も同様のテーパー形状を有している。高分子マイクロフィルタ１０３は交換可能であり、ろ過ボックス本体１０１に対して着脱可能となっている。
【００２２】
図２は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略斜視図であり、図３は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略断面図である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ろ過ボックス本体１０１の底部には、高分子マイクロフィルタ１０３を固定するための略リング状の固定部材１１１が設けられており、高分子マイクロフィルタ１０３はこのリング内に収容されている。固定部材１１１の側面には高分子マイクロフィルタ１０３の挿入口１１１ａが設けられており、固定部材１１１の側面から高分子マイクロフィルタ１０３を挿入することが可能である。挿入口１１１ａには蓋１１１ｂが設けられており、使用時には蓋１１１ｂを閉じて使用する。このような構造とすることで、高分子マイクロフィルタ１０３を汚水ろ過ボックス１００から着脱することが可能となり、高分子マイクロフィルタ１０３の交換を容易に行うことができる。
【００２４】
次に、高分子マイクロフィルタ１０３について詳細に説明する。
【００２５】
図４は、高分子マイクロフィルタ１０３の構造を示す略断面図である。
【００２６】
図４に示すように、高分子マイクロフィルタ１０３は、不織布の繊維の断面形状を異形化することにより形成されたスクラム構造を有する多孔質層２と、多孔質層２の下流側に不織布で形成された多孔質層２よりも空隙率の高い中間繊維層３、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材で中間繊維層３の下流側に形成された支持層４、支持層４の下流側に不織布で形成された中間繊維層３よりも空隙率の高い下部繊維層５とを備えている。
【００２７】
多孔質層２、中間繊維層３、下部繊維層５を形成する不織布の材質としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ビニロン）系などの合成繊維を用いることができる。各々の層の平均繊維径は、空隙率等に応じて適宜選択することができる。多孔質層２を形成する合成繊維の平均繊維径は、３μｍ〜２５μｍとすることが好ましい。平均繊維径が３μｍより細くなるにつれ、取扱いが困難となり、不織布の量産性、耐久性に欠ける傾向があり、２５μｍより太くなるにつれ、空孔が大きくなって空隙率が増加し、ろ過性能が低下し易くなる傾向にあるからである。尚、耐水性、耐薬品性、耐候性の面からはポリエステルやポリプロピレンが好ましい。
【００２８】
高分子マイクロフィルタ１０３の目付は５００ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。目付が５００ｇ／ｍ２より小さくなるにつれ、長期間使用により繰り返し加わる水圧に耐えることが困難となり、耐久性が低下し易くなる傾向があり、１０００ｇ／ｍ２よりおおきくなるにつれ、量産性が低下し易くなる傾向があるからである。
【００２９】
支持層４は、織布、ネット、その他の多孔膜等の補強材を中間繊維層３と下部繊維層５の間に配設することにより形成されることが好ましい。補強材としては、ものフィラメントやマルチフィラメントの織物基布が好適に用いられるが、スパン織布を用いてもよい。尚、補強材の材質としては、前述の不織布の材質と同様のものが好適に用いられる。また、ネットの場合、ステンレス線とポリエステル等を複合させたものを縦横に網目状に配置してもよい。
【００３０】
高分子マイクロフィルタ１０３の見かけ密度は０．３５ｇ／ｃｍ２〜０．５５ｇ／ｃｍ２であることが好ましい。見かけ密度が０．３５ｇ／ｃｍ２より小さくなるにつれ、汚水と接触するろ過面積が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があり、０．５５ｇ／ｃｍ２より大きくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の汚水をろ過することが困難になる傾向があるからである。
【００３１】
高分子マイクロフィルタ１０３は、９８ｋＰａの圧力差を与えたときの空気通過量が１（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２〜１０（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２となるように形成されていることが好ましい。空気通過量が１（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２より小さくなるにつれ、通水量が不十分となり、大量の汚水をろ過することが困難になる傾向があり、１０（ｃｍ３／ｓ）／ｃｍ２より大きくなるにつれ、汚水と接触する繊維量が不十分となり、ろ過効率が低下し易くなる傾向があるからである。
【００３２】
図５は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の構造を示す要部断面図である。
【００３３】
図５に示すように、多孔質層２はスクラム構造を有しており、多孔質層２を形成する不織布の繊維層に含浸され不織布と一体化された多孔質性樹脂１５と、多孔質層２の多孔質空間の核となる独立核空間１５ａと、複数の独立核空間１５ａの間を連通させる連続微空間１５ｂを備えている。
【００３４】
多孔質層２の連続微空間（連続気泡）１５ｂの平均空孔径は、０．５μｍ〜８μｍであることが好ましく、１μｍ〜４μｍであることがさらに好ましい。平均空孔径が１μｍより小さくなるにつれ、目詰まりが発生し易くなり、大量の汚水をろ過することが困難になる傾向が見られ、４μｍより大きくなるにつれ、通水量が多くなり、ろ過性能が低下し易くなる傾向が見られるからである。また、平均空孔径が、０．５μｍより小さくなるにつれ、通水性が大幅に低下してろ過効率が低下し易くなる傾向があり、８μｍより大きくなるにつれ、微小な懸濁物質を捕捉することが困難となり、懸濁物質が内部の空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなる傾向があるからである。
【００３５】
多孔質層２の厚さは、１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。多孔質層２の厚さが１０μｍより薄くなるにつれ、連続微空間１５ｂを十分に確保することができず、ろ過能力が不足すると共に、刷毛等による物理的な洗浄などによって短時間で多孔質層２全体が破損し易く、スクラム構造の効果が不十分となって寿命が低下し易くなる傾向があり、１０００μｍより厚くなるにつれ、通水性が不足してろ過効率が低下し易くなる傾向があるからである。多孔質層２の厚さを１０μｍ〜１０００μｍの範囲にすることで、多孔質層２の表層側が破損しても、その内側が新たな表層となって連続微空間１５ｂで継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００３６】
図６（ａ）乃至（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造を示す模式斜視図である。
【００３７】
図６（ａ）は、多孔質層２を形成する繊維１０の円周上に複数の凸部１１が形成された例であり、図６（ｂ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ａの外周に凸部１１ａが螺旋状の凸条に形成された例であり、図６（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維１０ｂの外周表面に略球状の複数の凸部１１ｂが形成された例である。これらの凸部１１，１１ａ，１１ｂは、表面に凸部１１，１１ａ，１１ｂに対応する凹凸が形成された圧延ローラの間に繊維１０，１０ａ，１０ｂを通すことにより形成することができる。
【００３８】
凸部が１１，１１ａ，１１ｂの大きさは繊維１０，１０ａ，１０ｂの繊維径にもよるが、繊維径が１０μｍ〜２５μｍの場合、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径は２μｍ〜５μｍであることが好ましい。凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が２μｍより小さくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１，１１ａ，１１ｂの直径が５μｍより大きくなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があるからである。
【００３９】
高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の形成工程において、１以上の凸部１１，１１ａ，１１ｂで異形化された断面形状を有する繊維１０，１０ａ，１０ｂをニードルパンチやウォータージェットニードル等の方法によって、三次元に交絡させて多孔質層２を形成することにより、独立核空間１５ａを連通する略均一な連続微空間１５ｂを形成することができ、多孔質層２の連続微空間（微細空孔）１５ｂの平均空孔径を前述の０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜４μｍに形成することができる。
【００４０】
図７（ａ）乃至（ｆ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造の変形例を示す略断面図である。
【００４１】
図７（ａ）は繊維１０ｃの外周に５個の凸部１１ｃが形成された例であり、図７（ｂ）は繊維１０ｄの外周に４個の凸部１１ｄが形成された例であり、図７（ｃ）は繊維１０ｅの外周に３個の凸部１１ｅが形成された例であり、図７（ｄ）は繊維１０ｆの外周に４個の凹部１１ｆが形成された例であり、図７（ｅ）は繊維１０ｇの外周に３個の凹部１１ｇが形成された例であり、図７（ｆ）は繊維１０ｈの外周に２個の凹部１１ｈが形成された例である。
【００４２】
図７に示した繊維１０ｃ乃至１０ｈの断面形状と同様の断面形状を有する金型から繊維を延伸させることにより、繊維の断面形状を異形化することができ、繊維の長手方向に連続的な凸条や凹条を形成することができる。また、延伸の際に繊維を捻ることにより、図６（ｂ）で示したように凸条や凹条を螺旋状に形成することができる。尚、繊維を液中で延伸させることにより、異形化された断面形状を確実に維持することができ生産性に優れる。
【００４３】
図７では、２個〜５個の凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈにより、断面形状を異形化したものを示したが、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数は２個〜８個、形成することができる。凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が２個より少なくなるにつれ、異形化の効果が不十分となり、通水性が低下し易くなってろ過効率が低下する傾向があり、凸部１１ｃ乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈの数が８個より多くなるにつれ、断面形状を維持するのが困難となり生産性が低下し易くなると共に、空隙率が高くなってろ過性能が低下し易くなる傾向があるからである。尚、図６及び図７で示した各々の繊維１０ａ乃至１０ｈは、それぞれ単独で用いてもよく、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
以上のように構成された高分子マイクロフィルタ１０３によれば、以下の作用を有する。まず、スクラム構造を有する上流側の多孔質層２の目を細かくすることにより、表面部で汚水中の粒子を確実に捕捉して、内部への侵入を阻止でき、ろ過性能に優れる。また、ろ過時に上流側となる多孔質層２側から下流側の下部繊維層５側に向かって空隙率が高くなるように各層の空隙率を調整することにより、微細な懸濁物質であっても確実に多孔質層２の表面で捕捉して、ろ過することができると共に、ろ過された汚水のろ過水を下部繊維層５側から速やかに排出することができ、ろ過効率に優れる。
【００４５】
また、上流側の多孔質層２の目を細かくし、下流側の下部繊維層５の目を粗くすることにより、逆洗や物理的な剥離により多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を容易に取り除くことができ、目詰まりが発生し難く、長期間連続して使用することが可能でメンテナンス性、実用性に優れる。
【００４６】
また、中間繊維層３と下部繊維層５との間に形成された支持層４を有することにより、全体を補強して縦横の変形を防止することができ耐久性に優れる。また、下部繊維層５により高分子マイクロフィルタ１０３の全体の厚みと強度を調整することができ、スクレーパやブラシ等により洗浄を行う際に、そのクッション性で衝撃を吸収することができ、多孔質層２の破損が発生し難くなると共に、ろ過水を自由に移動、排出させることができ、通水性を向上させることができる。
【００４７】
さらにまた、多孔質層２を形成する繊維１０乃至１０ｈが、１以上の凸部１１乃至１１ｅや凹部１１ｆ乃至１１ｈで異形化された断面形状を有することにより、多孔質層２内に略均一な連続微空間を形成することができ、ろ過性能の均一性に優れる。また、多孔質層２が、略均一な連続微空間が多重に形成されたスクラム構造を有するので、多孔質層２の表面で繊維１０乃至１０ｈが断裂する等にしても、さらにその内側の繊維１０乃至１０ｈで形成された連続微空間によって継続的にろ過を行うことができ、ろ過性能の信頼性、長寿命性に優れる。
【００４８】
この高分子マイクロフィルタ１０３は、重力ろ過を行うことができ、目詰まり画発生し難く、外部からの小さな刺激で懸濁物質を剥離することができるので、逆洗で洗浄する以外に、ブラシ洗浄方式、ウォータージェット洗浄方式、吸引洗浄方式、スクレーパ洗浄方式等により洗浄することができ、濃度の濃い汚水にも対応することができ汎用性に優れる。 また、ブラシ洗浄やスクレーパ洗浄などの剥離洗浄により、多孔質層２の表面に付着した懸濁物質を凝集した状態で剥離させてろ過槽などの底部に沈降させることができるので、汚水の濃度が濃くなることが防止でき、安定したろ過流量を得ることができる。
【００４９】
また、高分子マイクロフィルタ１０３はろ過圧力装置を必要としないので省エネルギー性に優れ、ろ過装置全体を小型化、軽量化することができ、量産性、取り扱い性を向上させることができる。また、凝集剤等を使用することなく、汚水に含まれているミネラル分を残存させたまま、懸濁物質のみを取り除いて浄化処理を行うことができ、清水として河川等に放流することができるので環境保護性に優れる。また、汚水中の懸濁物質が高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の表面に付着しても、ろ過効率が低下することがなく、優れたろ過性能を維持することができ、実用性、信頼性に優れる。
【００５０】
図８（ａ）及び（ｂ）は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の変形例を示す断面図であって、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡで示す部分の拡大図である。
【００５１】
図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の一部が、連続微空間１５ｂの各空孔の内側へ突き出した構造となっている。そして、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１は、連続微空間１５ｂの平均空孔径ｄ２よりも小さく構成されている。
【００５２】
多孔質層２を図８のように構成した場合、多孔質層２の連続微空間（連続気泡）１５ｂの平均空孔径ｄ２は、０．５μｍ〜８μｍであることが好ましい。また、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１は、８μｍ以下とすることが好ましく、４μｍ以下とすることがより好ましい。連続微空間の平均空孔径ｄ２が、０．５μｍより小さくなると、通水性が大幅に低下してろ過効効率が悪くなる。また、多孔質層２を構成する不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１が８μｍより大きくなると、連続微空間の平均空孔径ｄ２を不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１よりもさらに大きくする必要があることから、微小な固形物質を捕捉することが困難となり、空孔に引っ掛かって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去できなくなってしまうからである。従って、連続微空間の平均空孔径ｄ２を４μｍ以上とし、不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ１を４μｍ以下とすることが特に好ましい。
【００５３】
このような構成によれば、ろ過により微粒子１６が連続微空間内に入った場合でも、連続微空間内に存在する不織布の繊維１０に微粒子１６引っ掛かるので、多孔質層２の内部深くまで微粒子１６が入り込むことを防止できる。これにより、高分子マイクロフィルタの目詰まりを防止することができる。また、逆洗においても、微粒子１６が多孔質層２内の深いところまで入り込んでいないため、洗浄効果を高くすることができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の汚水ろ過ボックス１００によれば、ろ過ボックス本体１０１の底面に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３を用いて汚水のろ過を行うので、比較的簡単に目詰まりを解消することができ、ろ過効率の向上を図ることができる。また、本実施形態の汚水ろ過ボックス１００によれば、ろ過ボックス本体１０１がフレーム構造を有し、底部にフォークエントリー部１０１ｆを備えることから、搬送や設置が極めて容易である。したがって、畜産汚水のろ過に用いる場合には各畜舎に設置することができ、固形分の堆肥化を各畜舎で実施することが可能となるので、コスト面でも有利である。
【００５５】
図９は、本発明の第２の実施形態による汚水ろ過ボックス２００の構成を示す略斜視図である。
【００５６】
図９に示すように、この汚水ろ過ボックス２００の特徴は、ろ過ボックス本体１０１が組み立てフレーム構造を有する点にある。すなわち、汚水ろ過ボックス２００は、組み立て式フレーム構造を有するろ過ボックス本体１０１と、ろ過ボックス本体１０１の上下方向の中段に設けられた荷重受けフィルタ１０２と、ろ過ボックス本体１０１の下部（底面）に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３とを備えている。ろ過ボックス本体１０１の中段面及び底面は防水シート１０１ｅで構成されており、防水シート１０１ｅは横梁材１０１ｂに固定されている。防水シート１０１ｅとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の合成樹脂シートや、耐水性のゴム引き布などを用いることができる。ろ過ボックス本体１０１の側面は防水壁で仕切られていてもよく、防水壁のない貫通状態であってもよい。
【００５７】
ろ過ボックス本体１０１の上部には、畜産汚水を注ぎ込むための開口部（注入口）１０４が設けられている。開口部１０４の周縁には横梁材１０１ｃからなる外枠が設けられており、横梁材１０１ｃには吊り下げ用リング１０７が設けられている。この吊り下げ用リングに吊り下げ用取っ手（不図示）を取り付けることにより、汚水ろ過ボックス２００をフォークリフト等で持ち上げやすくすることができ、汚水ろ過ボックス２００の搬送や設置が容易となる。
【００５８】
ろ過ボックス本体１０１の上下方向は防水シート１０１ｅで仕切られており、防水シート１０１ｅの中央部には目の粗い荷重受けフィルタ１０２が設けられている。荷重受けフィルタ１０２を設けることにより、高分子マイクロフィルタ１０３でろ過する前に比較的大きな固形物を取り除くことができる。したがって、高分子マイクロフィルタ１０３に直接荷重がかかる事態が防止される。汚水は、この荷重受けフィルタ１０２で簡易的にろ過された後、高分子マイクロフィルタ１０３によるきめ細かなろ過が行われることにより、清浄なろ過水が得られる。
【００５９】
ろ過ボックス本体１０１の底面１０１ｘは、中央部に向かって下りの傾斜面（テーパー形状）を有し、高分子マイクロフィルタ１０３はその中央部に設けられている。荷重受けフィルタ１０２の形成面も同様のテーパー形状を有している。高分子マイクロフィルタ１０３は交換可能であり、ろ過ボックス本体１０１に対して着脱可能となっている。
【００６０】
図１０及び図１１は、組み立て式フレーム構造を部分的に示す略斜視図であって、特に図１０はフレームの分解状態、図１１はフレームの結合状態をそれぞれ示すものである。
【００６１】
図１０及び図１１に示すように、ろ過ボックス本体１０１は、柱材１０１ｂと横梁材１０１ｃの組み合わせによって構成されており、柱材１０１ｂと横梁材１０１ｃとは連結部材１０１ｄを介して接続されている。特に限定されるものではないが、柱材１０１ｂ及び横梁材１０１ｃは共に軽量なステンレス材料であることが好ましく、連結部材１０１ｄは樹脂材料又はゴム材であることが好ましい。ろ過ボックス本体１０１の底面及び中段面を構成する防水シート１０１ｅの各辺には挿通孔１０１ｈが設けられており、この挿通孔１０１ｈに横梁材１０１ｃが挿入されることにより、防水シート１０１ｅの各辺が固定される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の汚水ろ過ボックス２００によれば、ろ過ボックス本体１０１の底面に設けられた高分子マイクロフィルタ１０３を用いて汚水のろ過を行うので、比較的簡単に目詰まりを解消することができ、ろ過効率の向上を図ることができる。特に、本実施形態の汚水ろ過ボックス２００によれば、ろ過ボックス本体１０１が組み立て式フレーム構造を有することから、分解して持ち運ぶこともでき、搬送や設置が極めて容易である。したがって、畜産汚水のろ過に用いる場合には各畜舎に設置することができ、固形分の堆肥化を各畜舎で実施することが可能となるので、コスト面でも有利である。
【００６３】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６４】
例えば、上記実施形態においては、畜産汚水の処理に汚水ろ過ボックスが用いられているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、し尿処理、セメント・コンクリート製品又は骨材、石工品の製造時に発生するノロ排水の処理、選炭廃液の処理、工場排水の処理等にも用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による汚水ろ過ボックス１００の構成を示す略斜視図である。
【図２】図２は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略斜視図である。
【図３】図３は、ろ過ボックス本体１０１の底部の構造を示す略断面図である。
【図４】図４は、高分子マイクロフィルタ１０３の構造を示す略断面図である。
【図５】図５は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の構造を示す要部断面図である。
【図６】図６（ａ）乃至（ｃ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造を示す模式斜視図である。
【図７】図７（ａ）乃至（ｆ）は、多孔質層２を形成する繊維の構造の変形例を示す略断面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、高分子マイクロフィルタ１０３の多孔質層２の変形例を示す断面図であって、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡで示す部分の拡大図である。
【図９】図９は、本発明の他の好ましい実施形態による汚水ろ過ボックス２００の構成を示す略斜視図である。
【図１０】図１０は、組み立て式フレーム構造を部分的に示す略斜視図であって、特にフレームの分解状態を示すものである。
【図１１】図１１は、組み立て式フレーム構造を部分的に示す略斜視図であって、特にフレームの結合状態を示すものである。
【符号の説明】
【００６６】
２ 多孔質層
３ 中間繊維層
４ 支持層
５ 下部繊維層
１０ 繊維
１０ａ-１０ｈ 繊維
１１ 凸部
１１ａ-１１ｅ 凸部
１１ｆ-１１ｈ 凹部
１５ 多孔質性樹脂
１５ａ 独立核空間
１５ｂ 連続微空間
１００ 汚水ろ過ボックス
１０１ ろ過ボックス本体
１０１ａ フレーム部
１０１ｂ 柱材
１０１ｃ 横梁材
１０１ｄ 連結部材
１０１ｅ 防水シート
１０１ｆ フォークエントリー部
１０１ｈ 防水シートの挿通孔
１０１ｘ ろ過ボックス本体の底面
１０２ 荷重受けフィルタ
１０３ 高分子マイクロフィルタ
１０４ ろ過ボックス本体の開口部
１０５ 外枠
１０７ 吊り下げ用リング
１０８ 吊り下げ用取っ手
１１１ 固定部材
１１１ａ フィルタ挿入口
１１１ｂ 蓋
２００ 汚水ろ過ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム構造を有し、少なくとも底面が防水性材料で覆われたろ過ボックス本体と、
前記ろ過ボックス本体の底部に設けられた高分子マイクロフィルタとを備え、
前記高分子マイクロフィルタは、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の前記独立核空間の間を連通させる連続微空間とで形成されたスクラム構造を有する多孔質層を備えることを特徴とする汚水ろ過ボックス。
【請求項２】
前記ろ過ボックス本体の中段に設けられた荷重受けフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項３】
前記高分子マイクロフィルタは、前記ろ過ボックス本体の底部から着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項４】
前記ろ過ボックス本体の底部に設けられたフォークエントリー部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項５】
前記ろ過ボックス本体は、組立式フレーム構造を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項６】
前記ろ過ボックス本体は、複数の柱材と、各柱材に連結される複数の横梁材と、前記柱材と前記横梁材とを連結するための複数の連結部材とを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項１】
フレーム構造を有し、少なくとも底面が防水性材料で覆われたろ過ボックス本体と、
前記ろ過ボックス本体の底部に設けられた高分子マイクロフィルタとを備え、
前記高分子マイクロフィルタは、多孔質空間の核となる独立核空間と、複数の前記独立核空間の間を連通させる連続微空間とで形成されたスクラム構造を有する多孔質層を備えることを特徴とする汚水ろ過ボックス。
【請求項２】
前記ろ過ボックス本体の中段に設けられた荷重受けフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項３】
前記高分子マイクロフィルタは、前記ろ過ボックス本体の底部から着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項４】
前記ろ過ボックス本体の底部に設けられたフォークエントリー部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項５】
前記ろ過ボックス本体は、組立式フレーム構造を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の汚水ろ過ボックス。
【請求項６】
前記ろ過ボックス本体は、複数の柱材と、各柱材に連結される複数の横梁材と、前記柱材と前記横梁材とを連結するための複数の連結部材とを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の汚水ろ過ボックス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２２９１０（Ｐ２００９−２２９１０Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９００７８（Ｐ２００７−１９００７８）
【出願日】平成１９年７月２０日（２００７．７．２０）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２０日（２００７．７．２０）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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