汚水浄化システム
【課題】フィルタの目詰まりを抑制することができ、且つろ過効率及びろ過性能の良い汚水浄化システムを提供する。
【解決手段】汚水浄化システム１００は、汚水１０１を一時的に蓄積するろ過槽１０２と、汚水をろ過する第１の高分子マイクロフィルタ１０４と、第１の高分子マイクロフィルタ１０４によりろ過された水をさらにろ過する第２の高分子マイクロフィルタ１０５と、第２の高分子マイクロフィルタ１０５によってろ過されたろ過水を排水する排水管１０７を備える。第１及び第２の高分子マイクロフィルタ１０４，１０５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それぞれ備え、第２の高分子マイクロフィルタ１０５は第１の高分子マイクロフィルタ１０４よりも多孔質層の連続微空間の空孔径が小さく、厚さが厚く構成される。
【解決手段】汚水浄化システム１００は、汚水１０１を一時的に蓄積するろ過槽１０２と、汚水をろ過する第１の高分子マイクロフィルタ１０４と、第１の高分子マイクロフィルタ１０４によりろ過された水をさらにろ過する第２の高分子マイクロフィルタ１０５と、第２の高分子マイクロフィルタ１０５によってろ過されたろ過水を排水する排水管１０７を備える。第１及び第２の高分子マイクロフィルタ１０４，１０５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それぞれ備え、第２の高分子マイクロフィルタ１０５は第１の高分子マイクロフィルタ１０４よりも多孔質層の連続微空間の空孔径が小さく、厚さが厚く構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水浄化システムに関し、特に、汚水をフィルタによりろ過する汚水浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産汚泥等の有機性汚泥は、一般に、フィルタでろ過され、浄化処理が行われている。大量の有機性汚泥をそのまま廃棄した場合には河川等が汚濁し、自然環境に重大な影響を及ぼすからである。例えば、特許文献１には、活性汚泥法式で発生する余剰汚泥を高温嫌気性消化処理とフィルタ（分離膜）による固液分離とを組み合わせて処理する有機性汚泥の処理方法が記載されている。
【特許文献１】特開平７−１４８５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のフィルタは長時間使用することにより、汚水に含まれる微細物質によって目詰まりを起こすため、目詰まりするごとにフィルタの洗浄や交換を行う必要があった。しかも、この目詰まりは、処理する汚水の種類にもよるが、かなり頻繁に起こってしまう。このため、フィルタが目詰まりする度に、ろ過処理を中断し、洗浄・交換を行うこととなり、ろ過効率が低下するという問題があった。
【０００４】
また、上記フィルタの目詰まりを抑制するために、フィルタの目を粗くした場合、ろ過効率は上がるものの、ろ過性能が落ちてしまうという問題が生じる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、フィルタの目詰まりを抑制することができ、且つろ過効率及びろ過性能の良い汚水浄化システム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、汚水を一時的に蓄積するろ過槽と、汚水をろ過する第１の高分子マイクロフィルタと、第１の高分子マイクロフィルタによりろ過された汚水をさらにろ過する第２の高分子マイクロフィルタと、第２の高分子マイクロフィルタによってろ過されたろ過水を排水する排水管とを備え、第１及び第２の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それぞれ備え、第２の高分子マイクロフィルタの多孔質層は第１の高分子マイクロフィルタの多孔質層よりも連続微空間の空孔径が小さく、厚さが厚いことを特徴とする汚水浄化システムによって達成される。
【０００７】
本発明においては、第１の高分子マイクロフィルタの多孔質層の厚さが１０〜１００μｍであることが好ましい。これによれば、必要なろ過能力及び通水性を十分に確保することができる。
【０００８】
本発明においては、第２の高分子マイクロフィルタの多孔質層の厚さが１００〜１０００μｍであることが好ましい。これによれば、ろ過効率を低下させることなく、第１の高分子マイクロフィルタで捕捉しきれなかった微細物質を十分にろ過することが可能となる。
【０００９】
本発明においては、第１の高分子マイクロフィルタの連続微空間の平均空孔径が４〜８μｍであることが好ましい。これによれば、第２の高分子マイクロフィルタでのろ過効率の低下及び通水性の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明においては、第２の高分子マイクロフィルタの連続微空間の平均空孔径が０．５〜４μｍであることが好ましい。これによれば、第２の高分子マイクロフィルタにおけるろ過効率及びろ過性能の低下を防止することができる。
【００１１】
本発明においては、ろ過槽内の汚水を吸引する吸引機構をさらに備えることが好ましい。これによれば、ろ過効率をより向上させることが可能となる。
【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、多孔質層の連続微空間の空孔径が大きく厚さが薄い第１の高分子マイクロフィルタと多孔質層の連続微空間の空孔径が小さく厚さが厚い第２の高分子マイクロフィルタを用意し、第１の高分子マイクロフィルタにより簡易なろ過を行い、第２の高分子マイクロフィルタによって精密なろ過を行うため、連続微空間の空孔径の小さな高分子マイクロフィルタにおいて目詰まりがほとんど発生せず、ろ過性能を高くすることが可能となる。
【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、本発明の好ましい実施形態による汚水浄化システム１００の構成を示す略断面図である。
【００１８】
図１に示すように、汚水浄化システム１００は、汚水１０１を一時的に蓄積するろ過槽１０２と、ろ過処理される汚水１０１をろ過槽１０２へ供給する汚水供給管１０３と、第１の高分子マイクロフィルタ１０４及び第２の高分子マイクロフィルタ１０５を収容する高分子マイクロフィルタ収容部１０６と、排水管１０７とを備えている。
【００１９】
第１の高分子マイクロフィルタ１０４は、高分子マイクロフィルタ収容部１０６によりろ過槽１０２の底部に接するように配置されている。詳細は後述するが、第１の高分子マイクロフィルタ１０４は、その多孔質層の厚さが比較的薄く、且つ連続微空間の空孔径が比較的大きく設定されている。そして、ろ過槽１０２からの汚水１０１を受け、これをろ過（簡易ろ過）する。
【００２０】
第２の高分子マイクロフィルタ１０５は、高分子マイクロフィルタ収容部１０６内において、第１の高分子マイクロフィルタ１０４のほぼ真下に所定の間隔をもって配置されている。詳細は後述するが、第２の高分子マイクロフィルタ１０５は、その多孔質層の厚さが比較的厚く、且つ連続微空間の空孔径が比較的小さく設定されている。そして、第１の高分子マイクロフィルタ１０４により簡易ろ過された汚水を受け、これをさらにろ過し、ろ過水を排水管１０７へ送出する。
【００２１】
かかる汚水浄化システム１００では、水頭圧により、ろ過槽１０２に貯められた汚水１０１が第１の高分子マイクロフィルタ１０４によって簡易ろ過され、簡易ろ過された汚水はさらに第２の高分子マイクロフィルタ１０５によってろ過される。こうして、ろ過水が排水管１０７へ排出されることにより汚水の浄化処理が行われる。このように、第１の高分子マイクロフィルタ１０４により簡易ろ過が行われることにより、第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層の連続微空間の空孔径を小さくしても、目詰まりが発生せず、精密なろ過を行うことを可能としている。
【００２２】
ここで、本実施形態において使用される高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５について詳細に説明する。
【００２３】
図２は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の構造を示す略断面図である。
【００２４】
図２に示すように、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００２５】
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。
【００２６】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００２７】
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。
【００２８】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００２９】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００３０】
図３は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の多孔質層２の構造を概略的に示す要部断面図である。
【００３１】
図３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。
【００３２】
ここで、図４を用いて、第１の高分子マイクロフィルタ１０４及び第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層の構造につき、詳細に説明する。図４（ａ）は、第１の高分子マイクロフィルタ１０４における多孔質層２ａの略断面図であり、図４（ｂ）は、第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層２ｂの略断面図である。
【００３３】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の高分子マイクロフィルタ１０４の多孔質層２ａと第２の高分子マイクロフィルタ１０５の多孔質層２ｂとは、厚さが異なっている。すなわち、多孔質層２ｂの厚さｔ２が多孔質層２ａの厚さｔ１よりも厚くなっている。
【００３４】
また、多孔質層２ａにおける連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１は、多孔質層２ｂにおける連続微空間１５ｂ２の平均空孔径ｄ２と異なっている。すなわち、多孔質層２ｂの連続微空間の平均空孔径ｄ２が多孔質層２ａの連続微空間の平均空孔径ｄ１よりも小さくなっている。
【００３５】
より詳細には、多孔質層２ａ、２ｂの厚さｔ１、ｔ２及び連続微空間の平均空孔径ｄ１、ｄ２は以下のようにするのが好ましい。
【００３６】
第１の高分子マイクロフィルタ１０４の多孔質層２ａの厚さｔ１は、約１０〜１００μｍであることが好ましい。多孔質層２ａの厚さｔ１が１０μｍより小さくなると、連続微空間１５ｂ１を十分に確保することができず、ろ過能力が不足し、また物理的な洗浄で多孔質層２ａが破損しやすく、寿命が短くなる恐れがある。また、多孔質層２ａの厚さが１００μｍより大きくなると、第１の高分子マイクロフィルタ１０４での通水性が十分に大きくならず、第２の高分子マイクロフィルタ１０５の通水性がさらに不足してろ過効率が低下しやすくなるためである。
【００３７】
第２の高分子マイクロフィルタ１０５の多孔質層２ｂの厚さｔ２は、約１００〜１０００μｍであることが好ましい。多孔質層２ｂの厚さｔ２が１００μｍより小さくなると、連続微空間１５ｂ２を十分に確保することができず、第１の高分子マイクロフィルタ１０４で捕捉しきれなかった微細物質を十分にろ過することができない可能性が高くなる。また、多孔質層２ｂの厚さが１０００μｍより大きくなると、通水性が不足してろ過効率が低下しやすくなるためである。
【００３８】
第１の高分子マイクロフィルタ１０４の連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１は、４〜８μｍであることが好ましい。連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１が４μｍより小さくなると、通水量が少なくなり、第２の高分子マイクロフィルタ１０５でのろ過効率が低下しやすくなる。また、連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１が８μｍより大きくなると、微細物質を捕捉することが困難となり、微細物質が空孔に引っかかって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去するのが困難となる。さらに、第２の高分子マイクロフィルタ１０５での通水性が低下しやすくなるためである。
【００３９】
第２の高分子マイクロフィルタ１０５の連続微空間１５ｂ２の平均空孔径ｄ２は、０．５〜４μｍであることが好ましい。連続微空間１５ｂ２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率が低下しやすくなる。また、４μｍより大きくなると、ろ過性能が低下しやすくなるためである。
【００４０】
図５（ａ）乃至（ｃ）は、多孔質層２（２ａ，２ｂ）を形成する繊維の構造を示す模式斜視図である。
【００４１】
図５（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５（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５（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。
【００４２】
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。
【００４３】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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に形成することができる。
【００４４】
図６（ａ）乃至（ｆ）は、多孔質層２（２ａ，２ｂ）を形成する繊維の構造の変形例を示す略断面図である。
【００４５】
図６（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６（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６（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６（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６（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６（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。
【００４６】
図６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５（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。
【００４７】
図６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。
【００４８】
以上のように構成された高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１０４及び１０５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。
【００５１】
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。
【００５２】
この高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５は、重力ろ過を行うことができ、目詰まりが発生し難く、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（２ａ，２ｂ）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。
【００５３】
また、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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１０４及び１０５の多孔質層２（２ａ，２ｂ）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。
【００５４】
図８（ａ）及び（ｂ）は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００５５】
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ｄ３は、連続微空間１５ｂの平均空孔径ｄ４よりも小さく構成されている。
【００５６】
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ｄ４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ｄ３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ｄ４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ｄ３が８μｍより大きくなると、連続微空間の平均空孔径ｄ４を不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ３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ｄ４を４μｍ以上とし、不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ３を４μｍ以下とすることが特に好ましい。
【００５７】
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。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の汚水浄化システムでは、多孔質層２ａの連続微空間の平均空孔径ｄ１が大きく、厚さｔ１が薄い（すなわち、ろ過性能はあまり高くないが通水性が良好である）第１の高分子マイクロフィルタ１０４と、多孔質層２ｂの連続微空間の平均空孔径ｄ２が小さく、厚さｔ２が厚い第２の高分子マイクロフィルタ１０５という二層の高分子マイクロフィルタを用いて汚水のろ過を行っている。これにより、一層目の高分子マイクロフィルタ１０４により簡易なろ過が行われるため、二層目の高分子マイクロフィルタ１０５では、多孔質層の連続微空間の空孔径を小さくしても、目詰まりが発生せず、より精密なろ過を行うことができる。
【００５９】
また、本実施形態の変形例として、図７に汚水浄化システム２００として示すように、排水管１０７の途中に吸引器（吸引機構）２０８を設けてもよい。これにより、いっそうろ過効効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
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。
【００６１】
例えば、本発明による汚水浄化システムの用途は、特に限定されるものではなく、し尿・畜産汚水処理、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、その他様々な産業において発生する汚水の処理にも用いることができるものである。
【００６２】
また、上記実施形態では、高分子マイクロフィルタを二層（第１の高分子マイクロフィルタ１０４及び第２の高分子マイクロフィルタ１０５）用いた例を示したが、高分子マイクロフィルタを三層以上としてもよい。これにより、さらにろ過性能を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による汚水浄化システム１００の構成を示す略断面図である。
【図２】図２は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の構造を示す略断面図である。
【図３】図３は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の多孔質層２の構造を示す要部断面図である。
【図４】図４（ａ）は、第１の高分子マイクロフィルタ１０４における多孔質層２ａの略断面図、図４（ｂ）は、第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層２ｂの略断面図である。
【図５】図５（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６】図６（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７】図７は、本発明の好ましい実施形態による汚水浄化システム１００の変形例の構成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１０４及び１０５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。
【符号の説明】
【００６４】
２，２ａ，２ｂ 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，１５ｂ１，１５ｂ２ 連続微空間
ｄ１ 連続微空間１５ｂ１の平均空孔径
ｄ２ 連続微空間１５ｂ２の平均空孔径
ｔ１ 多孔質層２ａの厚さ
ｔ２ 多孔質層２ｂの厚さ
１００ 汚水浄化システム
１０１ 汚水
１０２ ろ過槽
１０３ 汚水供給管
１０４ 第１の高分子マイクロフィルタ
１０５ 第２の高分子マイクロフィルタ
１０６ 高分子マイクロフィルタ収容部
１０７ 排水管
２００ 汚水浄化システム
２０８ 吸引器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水浄化システムに関し、特に、汚水をフィルタによりろ過する汚水浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産汚泥等の有機性汚泥は、一般に、フィルタでろ過され、浄化処理が行われている。大量の有機性汚泥をそのまま廃棄した場合には河川等が汚濁し、自然環境に重大な影響を及ぼすからである。例えば、特許文献１には、活性汚泥法式で発生する余剰汚泥を高温嫌気性消化処理とフィルタ（分離膜）による固液分離とを組み合わせて処理する有機性汚泥の処理方法が記載されている。
【特許文献１】特開平７−１４８５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のフィルタは長時間使用することにより、汚水に含まれる微細物質によって目詰まりを起こすため、目詰まりするごとにフィルタの洗浄や交換を行う必要があった。しかも、この目詰まりは、処理する汚水の種類にもよるが、かなり頻繁に起こってしまう。このため、フィルタが目詰まりする度に、ろ過処理を中断し、洗浄・交換を行うこととなり、ろ過効率が低下するという問題があった。
【０００４】
また、上記フィルタの目詰まりを抑制するために、フィルタの目を粗くした場合、ろ過効率は上がるものの、ろ過性能が落ちてしまうという問題が生じる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、フィルタの目詰まりを抑制することができ、且つろ過効率及びろ過性能の良い汚水浄化システム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、汚水を一時的に蓄積するろ過槽と、汚水をろ過する第１の高分子マイクロフィルタと、第１の高分子マイクロフィルタによりろ過された汚水をさらにろ過する第２の高分子マイクロフィルタと、第２の高分子マイクロフィルタによってろ過されたろ過水を排水する排水管とを備え、第１及び第２の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それぞれ備え、第２の高分子マイクロフィルタの多孔質層は第１の高分子マイクロフィルタの多孔質層よりも連続微空間の空孔径が小さく、厚さが厚いことを特徴とする汚水浄化システムによって達成される。
【０００７】
本発明においては、第１の高分子マイクロフィルタの多孔質層の厚さが１０〜１００μｍであることが好ましい。これによれば、必要なろ過能力及び通水性を十分に確保することができる。
【０００８】
本発明においては、第２の高分子マイクロフィルタの多孔質層の厚さが１００〜１０００μｍであることが好ましい。これによれば、ろ過効率を低下させることなく、第１の高分子マイクロフィルタで捕捉しきれなかった微細物質を十分にろ過することが可能となる。
【０００９】
本発明においては、第１の高分子マイクロフィルタの連続微空間の平均空孔径が４〜８μｍであることが好ましい。これによれば、第２の高分子マイクロフィルタでのろ過効率の低下及び通水性の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明においては、第２の高分子マイクロフィルタの連続微空間の平均空孔径が０．５〜４μｍであることが好ましい。これによれば、第２の高分子マイクロフィルタにおけるろ過効率及びろ過性能の低下を防止することができる。
【００１１】
本発明においては、ろ過槽内の汚水を吸引する吸引機構をさらに備えることが好ましい。これによれば、ろ過効率をより向上させることが可能となる。
【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、多孔質層の連続微空間の空孔径が大きく厚さが薄い第１の高分子マイクロフィルタと多孔質層の連続微空間の空孔径が小さく厚さが厚い第２の高分子マイクロフィルタを用意し、第１の高分子マイクロフィルタにより簡易なろ過を行い、第２の高分子マイクロフィルタによって精密なろ過を行うため、連続微空間の空孔径の小さな高分子マイクロフィルタにおいて目詰まりがほとんど発生せず、ろ過性能を高くすることが可能となる。
【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、本発明の好ましい実施形態による汚水浄化システム１００の構成を示す略断面図である。
【００１８】
図１に示すように、汚水浄化システム１００は、汚水１０１を一時的に蓄積するろ過槽１０２と、ろ過処理される汚水１０１をろ過槽１０２へ供給する汚水供給管１０３と、第１の高分子マイクロフィルタ１０４及び第２の高分子マイクロフィルタ１０５を収容する高分子マイクロフィルタ収容部１０６と、排水管１０７とを備えている。
【００１９】
第１の高分子マイクロフィルタ１０４は、高分子マイクロフィルタ収容部１０６によりろ過槽１０２の底部に接するように配置されている。詳細は後述するが、第１の高分子マイクロフィルタ１０４は、その多孔質層の厚さが比較的薄く、且つ連続微空間の空孔径が比較的大きく設定されている。そして、ろ過槽１０２からの汚水１０１を受け、これをろ過（簡易ろ過）する。
【００２０】
第２の高分子マイクロフィルタ１０５は、高分子マイクロフィルタ収容部１０６内において、第１の高分子マイクロフィルタ１０４のほぼ真下に所定の間隔をもって配置されている。詳細は後述するが、第２の高分子マイクロフィルタ１０５は、その多孔質層の厚さが比較的厚く、且つ連続微空間の空孔径が比較的小さく設定されている。そして、第１の高分子マイクロフィルタ１０４により簡易ろ過された汚水を受け、これをさらにろ過し、ろ過水を排水管１０７へ送出する。
【００２１】
かかる汚水浄化システム１００では、水頭圧により、ろ過槽１０２に貯められた汚水１０１が第１の高分子マイクロフィルタ１０４によって簡易ろ過され、簡易ろ過された汚水はさらに第２の高分子マイクロフィルタ１０５によってろ過される。こうして、ろ過水が排水管１０７へ排出されることにより汚水の浄化処理が行われる。このように、第１の高分子マイクロフィルタ１０４により簡易ろ過が行われることにより、第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層の連続微空間の空孔径を小さくしても、目詰まりが発生せず、精密なろ過を行うことを可能としている。
【００２２】
ここで、本実施形態において使用される高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５について詳細に説明する。
【００２３】
図２は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の構造を示す略断面図である。
【００２４】
図２に示すように、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００２５】
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。
【００２６】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００２７】
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。
【００２８】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００２９】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００３０】
図３は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の多孔質層２の構造を概略的に示す要部断面図である。
【００３１】
図３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。
【００３２】
ここで、図４を用いて、第１の高分子マイクロフィルタ１０４及び第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層の構造につき、詳細に説明する。図４（ａ）は、第１の高分子マイクロフィルタ１０４における多孔質層２ａの略断面図であり、図４（ｂ）は、第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層２ｂの略断面図である。
【００３３】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の高分子マイクロフィルタ１０４の多孔質層２ａと第２の高分子マイクロフィルタ１０５の多孔質層２ｂとは、厚さが異なっている。すなわち、多孔質層２ｂの厚さｔ２が多孔質層２ａの厚さｔ１よりも厚くなっている。
【００３４】
また、多孔質層２ａにおける連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１は、多孔質層２ｂにおける連続微空間１５ｂ２の平均空孔径ｄ２と異なっている。すなわち、多孔質層２ｂの連続微空間の平均空孔径ｄ２が多孔質層２ａの連続微空間の平均空孔径ｄ１よりも小さくなっている。
【００３５】
より詳細には、多孔質層２ａ、２ｂの厚さｔ１、ｔ２及び連続微空間の平均空孔径ｄ１、ｄ２は以下のようにするのが好ましい。
【００３６】
第１の高分子マイクロフィルタ１０４の多孔質層２ａの厚さｔ１は、約１０〜１００μｍであることが好ましい。多孔質層２ａの厚さｔ１が１０μｍより小さくなると、連続微空間１５ｂ１を十分に確保することができず、ろ過能力が不足し、また物理的な洗浄で多孔質層２ａが破損しやすく、寿命が短くなる恐れがある。また、多孔質層２ａの厚さが１００μｍより大きくなると、第１の高分子マイクロフィルタ１０４での通水性が十分に大きくならず、第２の高分子マイクロフィルタ１０５の通水性がさらに不足してろ過効率が低下しやすくなるためである。
【００３７】
第２の高分子マイクロフィルタ１０５の多孔質層２ｂの厚さｔ２は、約１００〜１０００μｍであることが好ましい。多孔質層２ｂの厚さｔ２が１００μｍより小さくなると、連続微空間１５ｂ２を十分に確保することができず、第１の高分子マイクロフィルタ１０４で捕捉しきれなかった微細物質を十分にろ過することができない可能性が高くなる。また、多孔質層２ｂの厚さが１０００μｍより大きくなると、通水性が不足してろ過効率が低下しやすくなるためである。
【００３８】
第１の高分子マイクロフィルタ１０４の連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１は、４〜８μｍであることが好ましい。連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１が４μｍより小さくなると、通水量が少なくなり、第２の高分子マイクロフィルタ１０５でのろ過効率が低下しやすくなる。また、連続微空間１５ｂ１の平均空孔径ｄ１が８μｍより大きくなると、微細物質を捕捉することが困難となり、微細物質が空孔に引っかかって閉塞状態となり、逆洗や洗浄で除去するのが困難となる。さらに、第２の高分子マイクロフィルタ１０５での通水性が低下しやすくなるためである。
【００３９】
第２の高分子マイクロフィルタ１０５の連続微空間１５ｂ２の平均空孔径ｄ２は、０．５〜４μｍであることが好ましい。連続微空間１５ｂ２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率が低下しやすくなる。また、４μｍより大きくなると、ろ過性能が低下しやすくなるためである。
【００４０】
図５（ａ）乃至（ｃ）は、多孔質層２（２ａ，２ｂ）を形成する繊維の構造を示す模式斜視図である。
【００４１】
図５（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５（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５（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。
【００４２】
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。
【００４３】
高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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に形成することができる。
【００４４】
図６（ａ）乃至（ｆ）は、多孔質層２（２ａ，２ｂ）を形成する繊維の構造の変形例を示す略断面図である。
【００４５】
図６（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６（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６（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６（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６（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６（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。
【００４６】
図６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５（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。
【００４７】
図６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。
【００４８】
以上のように構成された高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１０４及び１０５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。
【００５１】
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。
【００５２】
この高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５は、重力ろ過を行うことができ、目詰まりが発生し難く、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（２ａ，２ｂ）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。
【００５３】
また、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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１０４及び１０５の多孔質層２（２ａ，２ｂ）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。
【００５４】
図８（ａ）及び（ｂ）は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５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。
【００５５】
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ｄ３は、連続微空間１５ｂの平均空孔径ｄ４よりも小さく構成されている。
【００５６】
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ｄ４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ｄ３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ｄ４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ｄ３が８μｍより大きくなると、連続微空間の平均空孔径ｄ４を不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ３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ｄ４を４μｍ以上とし、不織布の繊維１０の平均繊維径ｄ３を４μｍ以下とすることが特に好ましい。
【００５７】
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。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の汚水浄化システムでは、多孔質層２ａの連続微空間の平均空孔径ｄ１が大きく、厚さｔ１が薄い（すなわち、ろ過性能はあまり高くないが通水性が良好である）第１の高分子マイクロフィルタ１０４と、多孔質層２ｂの連続微空間の平均空孔径ｄ２が小さく、厚さｔ２が厚い第２の高分子マイクロフィルタ１０５という二層の高分子マイクロフィルタを用いて汚水のろ過を行っている。これにより、一層目の高分子マイクロフィルタ１０４により簡易なろ過が行われるため、二層目の高分子マイクロフィルタ１０５では、多孔質層の連続微空間の空孔径を小さくしても、目詰まりが発生せず、より精密なろ過を行うことができる。
【００５９】
また、本実施形態の変形例として、図７に汚水浄化システム２００として示すように、排水管１０７の途中に吸引器（吸引機構）２０８を設けてもよい。これにより、いっそうろ過効効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
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。
【００６１】
例えば、本発明による汚水浄化システムの用途は、特に限定されるものではなく、し尿・畜産汚水処理、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、その他様々な産業において発生する汚水の処理にも用いることができるものである。
【００６２】
また、上記実施形態では、高分子マイクロフィルタを二層（第１の高分子マイクロフィルタ１０４及び第２の高分子マイクロフィルタ１０５）用いた例を示したが、高分子マイクロフィルタを三層以上としてもよい。これにより、さらにろ過性能を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による汚水浄化システム１００の構成を示す略断面図である。
【図２】図２は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の構造を示す略断面図である。
【図３】図３は、高分子マイクロフィルタ１０４及び１０５の多孔質層２の構造を示す要部断面図である。
【図４】図４（ａ）は、第１の高分子マイクロフィルタ１０４における多孔質層２ａの略断面図、図４（ｂ）は、第２の高分子マイクロフィルタ１０５における多孔質層２ｂの略断面図である。
【図５】図５（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６】図６（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７】図７は、本発明の好ましい実施形態による汚水浄化システム１００の変形例の構成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１０４及び１０５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。
【符号の説明】
【００６４】
２，２ａ，２ｂ 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，１５ｂ１，１５ｂ２ 連続微空間
ｄ１ 連続微空間１５ｂ１の平均空孔径
ｄ２ 連続微空間１５ｂ２の平均空孔径
ｔ１ 多孔質層２ａの厚さ
ｔ２ 多孔質層２ｂの厚さ
１００ 汚水浄化システム
１０１ 汚水
１０２ ろ過槽
１０３ 汚水供給管
１０４ 第１の高分子マイクロフィルタ
１０５ 第２の高分子マイクロフィルタ
１０６ 高分子マイクロフィルタ収容部
１０７ 排水管
２００ 汚水浄化システム
２０８ 吸引器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を一時的に蓄積するろ過槽と、
前記汚水をろ過する第１の高分子マイクロフィルタと、
前記第１の高分子マイクロフィルタによりろ過された汚水をさらにろ過する第２の高分子マイクロフィルタと、
前記第２の高分子マイクロフィルタによってろ過されたろ過水を排水する排水管とを備え、
前記第１及び第２の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それぞれ備え、
前記第２の高分子マイクロフィルタの多孔質層は前記第１の高分子マイクロフィルタの多孔質層よりも前記連続微空間の空孔径が小さく、厚さが厚いことを特徴とする汚水浄化システム。
【請求項２】
前記第１の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層の厚さが１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の汚水浄化システム。
【請求項３】
前記第２の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層の厚さが１００〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水浄化システム。
【請求項４】
前記第１の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層における前記連続微空間の平均空孔径が４〜８μｍであ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浄化システム。
【請求項５】
前記第２の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層における前記連続微空間の平均空孔径が０．５〜４μｍであ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浄化システム。
【請求項６】
前記ろ過槽内の前記汚水を吸引する吸引機構をさらに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浄化システム。
【請求項１】
汚水を一時的に蓄積するろ過槽と、
前記汚水をろ過する第１の高分子マイクロフィルタと、
前記第１の高分子マイクロフィルタによりろ過された汚水をさらにろ過する第２の高分子マイクロフィルタと、
前記第２の高分子マイクロフィルタによってろ過されたろ過水を排水する排水管とを備え、
前記第１及び第２の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それぞれ備え、
前記第２の高分子マイクロフィルタの多孔質層は前記第１の高分子マイクロフィルタの多孔質層よりも前記連続微空間の空孔径が小さく、厚さが厚いことを特徴とする汚水浄化システム。
【請求項２】
前記第１の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層の厚さが１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の汚水浄化システム。
【請求項３】
前記第２の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層の厚さが１００〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水浄化システム。
【請求項４】
前記第１の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層における前記連続微空間の平均空孔径が４〜８μｍであ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浄化システム。
【請求項５】
前記第２の高分子マイクロフィルタの前記多孔質層における前記連続微空間の平均空孔径が０．５〜４μｍであ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浄化システム。
【請求項６】
前記ろ過槽内の前記汚水を吸引する吸引機構をさらに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浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２９０８（Ｐ２００９−２２９０８Ａ）
【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２００７−１９００７６（Ｐ２００７−１９００７６）
【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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