液体用フィルタおよび濾過濃縮装置
【課題】固液分離に用いる液体用フィルタおよび濾過濃縮装置であって安価に製造されてなるものを提供する。
【解決手段】液体用フィルタを、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過するものとする。また、濾過濃縮装置の液体用フィルタとして、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過するものを用いる。
【解決手段】液体用フィルタを、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過するものとする。また、濾過濃縮装置の液体用フィルタとして、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過するものを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理等に用いるための液体用フィルタおよび濾過濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体用フィルタを用いて固液分離をおこない、廃水を処理するための技術としては、従来より種々の方法が知られている。このような用途に用いられる液体用フィルタとしては、一般に、限外濾過膜（所謂ＵＦ膜）または精密濾過膜（所謂ＭＦ膜）が用いられている。
【０００３】
限外濾過膜は一般に孔径１０-5〜１０-4ｍｍ程度の細孔を持ち、精密濾過膜は一般に孔径１０-4〜１０-3ｍｍ程度の細孔を持つ。限外濾過膜は精密濾過膜に比べて孔径が小さいために小径の固形物を濾別できる利点があるが、一方、濾過圧が２００〜３００ｋＰａと高いために濾過処理効率（単位時間あたりの処理量、透過流束で表される）に劣る。したがって、廃水処理には濾過圧が３〜３０ｋＰａと比較的低い精密濾過膜を用いるのが一般的である。（例えば、特許文献１〜２）。
【０００４】
特許文献１に開示されている精密濾過膜は中空糸膜からなり、膜密度を所定の範囲内に設定することで、一定の濾過処理効率を保ちつつ小径の固形物を濾別するものである。
【０００５】
特許文献２に開示されている精密濾過膜は、組紐状の基体の内面または外面にセルロースからなる半透膜を被覆してなるものであり、この半透膜によって固液分離をおこなうとともに基体によって半透膜を補強するものである。
【０００６】
ところで上述した各種の液体用フィルタは、何れも一定孔径以下の細孔を形成するために高価な材料を用い複雑な工程で製造されている。このために、製造に要するコストが非常に高くなり安価に提供できない問題があった。また、これら液体用フィルタでは、固液分離の際に固形物により細孔が閉塞するために、一定期間使用した後に洗浄して固形物を取り除くのが一般的であるが、固形物を完全に取り除くことはできないために、さらに一定期間使用した後には交換する必要があった。上述した液体用フィルタは価格が非常に高いために、濾過装置のランニングコストが高くなる問題があった。
【０００７】
近年では、液体用フィルタの取り替え頻度を低減させて濾過装置のランニングコストを低減させるために、液体用フィルタの周囲に気体を供給して、気体を液体用フィルタに当接させたり、気体により未濾過液を対流させ濾過濃縮槽内で循環させることで、液体用フィルタに堆積する固形物の量を低減させる方法も開発されている（例えば、特許文献３）。しかしこの方法によると、例えば液体用フィルタとして中空糸膜を用いる場合等には、未濾過液の接触対流や気体等に当接することで液体用フィルタが揺動する。中空糸膜は、一般に外径２ｍｍ程度と細径に形成されているために、この揺動によって互いに絡み合い、破損する場合がある。液体用フィルタが破損すると交換する必要があるために、依然ランニングコストが下がらない問題があった。
【特許文献１】特開平１１−９９３２１号公報
【特許文献２】特開２００３−３１１１３４号公報
【特許文献３】特開２００２−３２０８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は固液分離に用いる液体用フィルタおよび濾過濃縮装置であって安価に製造されてなるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の液体用フィルタは、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過濃縮することを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体用フィルタは、径方向の肉厚が０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記繊維体は４以上が並設され、各々の上記繊維体は５００デニール以下の繊維が４以上束ねられてなることが好ましい。
【００１２】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記繊維体同士は、軸方向に２ｃｍあたり７回以上交叉していることが好ましい。
【００１３】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記繊維体はレーヨンからなることが好ましい。
【００１４】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記複数の繊維体は軸方向の両端部で固定されていることが好ましい。
【００１５】
本発明の液体用フィルタは、透過流束が０．４ｍ／日以下の範囲であることが好ましい。
【００１６】
本発明の液体用フィルタは、さらに、軸方向の両端部に筒状の剛性体が挿入されていることが好ましい。
【００１７】
また、上記課題を解決する本発明の濾過濃縮装置は、
並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている液体用フィルタと、
未濾過液を収容する濃縮収容容器と、
液体用フィルタの筒内部を陰圧にする吸引手段と、
液体用フィルタの周囲に気体を供給する曝気手段と、
からなり、収容容器に収容されている未濾過液を筒内外で通過させ濾過濃縮することを特徴とする。
【００１８】
本発明の濾過濃縮装置において、上記曝気手段は、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材と筒状部材の筒内部に気体を供給する気体供給部材とからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の液体用フィルタは、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されており、非常に単純な構造を持つ。このため、本発明の液体用フィルタは非常に簡単な工程で製造することができ、安価に提供することが可能である。
【００２０】
また、本発明の液体用フィルタでは、筒内外で液体を濾過する。すなわち、筒外部または内部に当接した未濾過液が、繊維体同士の間隙を通って筒内部あるいは筒外部に排出されることで液体が濾過される。ここで、本発明の液体用フィルタでは、隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなるために、繊維体同士が交叉する方向は軸方向に対してバイアス方向となる。このため、繊維体同士が交叉する部分（以下、交叉部と呼ぶ）同士の間隙が、略均等に拡大あるいは縮小し易くなっている。
【００２１】
例えば、液体用フィルタを未濾過液内に浸漬し、液体用フィルタの筒内部を陰圧にして筒内部にて濾過液を回収する場合には、液体用フィルタの筒内部が陰圧となるために交叉部同士の間隙が略均等に収縮する。交叉部同士の間隙は、通常の液体用フィルタにおける細孔に相当するために、交叉部同士の間隙が小さくなると、より小径の物質を濾別できるようになる。このため、本発明の液体用フィルタでは、簡単な構造からなり低コストで提供できるとともに小径の物質まで濾別できる利点がある。
【００２２】
なお、例えば、液体用フィルタの筒内部に未濾過液内を通して筒外部で濾過液を回収する場合には、液体用フィルタの筒内部が陽圧となるために交叉部同士の間隙が略均等に拡大する。この場合には、濾別可能な物質は上述した筒内部で濾過液を回収する場合よりも大径となるが、交叉部同士の間隙が拡大することから濾過圧が低くなり透過流速が大きくなるために、時間あたりに濾過可能な液量が大きくなる利点がある。
【００２３】
ここで、本発明の液体用フィルタでは、交叉部同士の間隙が略均等に拡大あるいは収縮することで、フィルタの部分毎に濾過可能な固形物の径が異なる等の不具合が生じることはなく、フィルタ全体で径の偏りなく固形物を濾過することが可能となる。
【００２４】
また、以下の（１）〜（５）の何れかの場合には、本発明の液体用フィルタによってより小径の物質を高い精度で濾別することが可能となる。
（１）径方向の肉厚を０．４ｍｍ以上にする場合。
（２）繊維体を４以上並設し、各々の繊維体を５００デニール以下の繊維が４以上束ねられてなるものとする場合。
（３）繊維体同士を、軸方向に２ｃｍあたり７回以上交叉させる場合。
（４）繊維体をレーヨンから構成する場合。
（５）透過流束が０．４ｍ／日以下の範囲となる場合。
【００２５】
さらに、上記（１）の場合には、径方向の肉厚が０．９ｍｍ以上であることがより好ましく、径方向の肉厚が１．７ｍｍ以上であることが望ましい。（２）の場合には繊維体を１４以上並設し、各々の繊維体を５００デニール以下の繊維が１４以上束ねられてなるものとすることが望ましい。（３）の場合には、繊維体同士を軸方向に２ｃｍあたり７〜１１回交叉させることが好ましく、繊維体同士を軸方向に２ｃｍあたり７〜８回交叉させることが望ましい。（５）の場合には、透過流束が０．２５〜０．４ｍ／日の範囲であることが好ましく、０．３〜０．４ｍ／日の範囲であることが望ましい。なお、繊維体は（４）に示したレーヨン以外にも、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の既知の繊維から構成しても良い。
【００２６】
本発明の液体用フィルタにおいては、隣接する繊維体同士は相互に組紐状に斜め交叉しているのみであり、互いに固定されているものではない。このため、使用条件や使用期間等によっては、軸方向の端部における繊維体同士の交叉が解けて、軸方向の中央部のみに交叉部が残り端部には交叉部がなくなる場合がある。また、繊維体の材料によっては、未濾過液に浸漬した際に繊維体が縮んで各々の交叉部が変位し、液体用フィルタの軸方向の中央部にのみ交叉部が集中し端部には交叉部がなくなる場合もある。これらの場合には、交叉部同士が密に存在する部分と粗に存在する部分や交叉部がない部分とでは濾過可能な物質の径が変わってくる。すなわち、交叉部が密に存在する部分では交叉部同士の間隙が小さくなるために、小径の固形物を濾別できるが、交叉部が粗に存在する部分や交叉部がない部分では交叉部同士の間隙が大きくなるために小径の固形物を濾別できなくなる。このため、このような場合には液体用フィルタによる濾別精度が低下する恐れがある。複数の繊維体を軸方向の両端部で固定する場合には、繊維体同士の交叉が解けたり、交叉部同士が密に存在する部分と交叉部同士が粗に存在する部分とが生じることが低減され、液体用フィルタの濾別精度が高く保たれる利点がある。
【００２７】
本発明の液体用フィルタは、さらに、軸方向の両端部に筒状の剛性体が挿入されていることが好ましい。筒状の剛性体により液体用フィルタの軸方向の両端部を強制的に拡径して、使用条件や使用期間にかかわらず、筒内部の中空形状を保ち、濾過液の流路を確保するためである。
【００２８】
また、前記課題を解決する本発明の濾過装置は、上述した液体用フィルタを備えた濾過濃縮装置であり、上述した液体用フィルタに由来して安価に提供できる利点がある。また、液体用フィルタを安価で取り替えでき、ランニングコストが安くなる利点もある。
【００２９】
本発明の濾過濃縮装置において、上記曝気手段は、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材と筒状部材の筒内部に気体を供給する気体供給部材とからなることが好ましい。
【００３０】
並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材は、本発明の液体用フィルタと同様の構成のものであり、この筒状部材は簡単な構造であり安価に提供されるものであるために、濾過濃縮装置をより安価に提供できる利点がある。さらに、この筒状部材はその形状に由来して変形自在であるために、液体用フィルタと曝気手段との配置位置を種々に設定できる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の液体用フィルタにおいて、互いに隣接する繊維体同士は相互に組紐状に斜め交叉している。本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図を図１〜３に示し、本発明の液体用フィルタの構造を説明する。
【００３２】
本発明の液体用フィルタ１は、図１に例示するように、並設された複数の繊維体２をもつ。そして、隣接する繊維体２同士は相互に組紐状に斜め交叉する。ここで、組紐状に斜め交叉するとは、各々の繊維体２が軸方向ａに対して螺旋状に延び、繊維体２同士が軸方向ａに対してバイアス方向に交叉する筒形状を指す。各々の繊維体２は、円柱状の空隙として形成される筒内部１０の側面を構成する。本発明の液体用フィルタは、例えば、丸組紐や丸打紐、江戸打紐、唐打紐等と呼ばれる通常の組紐と同様の形状に形成されてなるものである。
【００３３】
繊維体同士は、例えば図２に正面図を示すように、一の繊維体２が他の繊維体２と交叉して表面側に配置される部分（山部３）と、一の繊維体が他の繊維体と交叉して筒内部側に配置される部分（谷部４）とが、交互に連続する様式で交叉しても良い。また、図３に正面図を示すように、山部３と谷部４とが複数回ずつ連続する様式で交叉しても良い。さらに、これに限らず種々の様式で交叉しても良い。何れの場合にも、繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉することで、本発明の液体用フィルタには上述した略均等に伸縮し易い特性が付与されて、優れた濾過性能を発揮する。
【００３４】
本発明の液体用フィルタにおいて、繊維体は１の繊維からなるものであっても良いし、複数の繊維が束ねられてなるものであっても良い。繊維体を、複数の繊維が束ねられてなるものとする場合には、各々の繊維は互いに撚り合わされて繊維体を構成しても良いし、撚り合わされず単に束ねられた状態で繊維体を構成しても良い。各々の繊維が互いに撚り合わされて繊維体を構成する場合には、各々の繊維は繊維体の全長よりも短い短繊維を用いても良い。この場合には、交叉部同士の間隙以外に短繊維同士の継ぎ目でも固形物を濾過できるために、液体用フィルタの濾過処理効率が向上する利点がある。
【００３５】
繊維体を構成する繊維としては、既知の種々の繊維が使用できるが、液体用フィルタを未濾過液内に浸漬し、液体用フィルタの筒内部を陰圧にして筒内部にて濾過液を回収する場合には、濾過すべき液体に浸漬した場合に収縮する繊維を用いることが好ましい。この場合には、液体用フィルタの筒内部が陰圧となって交叉部同士の間隙が略均等に収縮するだけでなく、繊維体の収縮によっても交叉部同士の間隙が略均等に収縮するために、より小径の物質を濾別できるためである。例えば本発明の液体用フィルタを廃水処理に供する場合には、水により収縮するレーヨン等により繊維体を構成することが望ましい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の液体用フィルタを例を挙げて説明する。
【００３７】
（実施例１）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維１８本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１８本の繊維体からなり、繊維体同士は上述した図１および図２と同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が８回出現する割合で交叉している。
【００３８】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部にステンレスからなる筒状の剛性体（外径１．６ｍｍ）が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は針金で括られており、この針金により繊維体が固定されている。
【００３９】
（実施例２）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維１４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が７回出現する割合で交叉している。
【００４０】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４１】
（実施例３）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径４ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維１０本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１０本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が９回出現する割合で交叉している。
【００４２】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４３】
（実施例４）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．２ｍｍ、外径３ｍｍ、肉厚０．９ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が１１回出現する割合で交叉している。
【００４４】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４５】
（実施例５）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．２ｍｍ、外径２ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる３００デニールの繊維４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が１３回出現する割合で交叉している。
【００４６】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４７】
（実施例６）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径３ｍｍ、肉厚０．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、アクリルからなる２９５デニールの繊維４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは８本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が８回出現する割合で交叉している。
【００４８】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４９】
（実施例７）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、ナイロンからなる５００デニールの繊維１４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が８回出現する割合で交叉している。
【００５０】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００５１】
（液体用フィルタの評価試験）
（１．透過流束測定試験）
実施例１〜７の液体用フィルタについて、透過流束を測定した。３０ｃｍの長さにした各実施例の液体用フィルタを各々１４本ずつ束ねたものを被試験用の液体用フィルタユニットとした。なお、この液体用フィルタユニットは、一方の端部が目詰めされ、他方の端部に吸引ポンプが接続されている。
【００５２】
吸引ポンプとしては、電磁ポンプ（タクミナ（株）製、ＺＡ−１１型、ソノレイドポンプ）を用いた。この吸引ポンプは吐出量が１５ｍｌ／ｍｉｎ×１０ｋｇ／ｃｍ2、ストロークが０〜１２０％であった。また、未濾過液としては活性汚泥を５０００ｍｇ／ｍｌの割合で含む活性汚泥水溶液を用いた。
【００５３】
透過流束は、以下の方法で測定した。先ず、収容容器内に活性汚泥水溶液を満たし、さらに、この活性汚泥水溶液中に各実施例の液体用フィルタからなる各液体用フィルタユニットを浸漬した。そして吸引ポンプにより各液体用フィルタユニットの筒内部を陰圧にして、収容容器内の活性汚泥水溶液を、各液体用フィルタの筒外部から内部に通過させて濾過した。なお収容容器には曝気手段が配設されており、濾過中は、各々の液体用フィルタの周囲には曝気手段からの気体が供給された。筒内部で回収された濾過液の液量（１日あたりの量）をメスシリンダにて測定し、各液体用フィルタユニットを構成する各液体用フィルタの透過流束を算出した。
【００５４】
各々の液体用フィルタの透過流束は、実施例１の液体用フィルタが０．４ｍ／日であり、実施例２の液体用フィルタが０．３ｍ／日であり、実施例３の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例４の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例５の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例６の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例７の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であった。
【００５５】
一般に、廃水処理用の液体用フィルタとしては、０．２〜０．５ｍ／日程度の透過流束が要求されるが、本実施例の各液体用フィルタは、何れも透過流束がこの範囲内である。このため、各実施例の液体用フィルタは、例えば廃水処理用の液体用フィルタとして好ましく使用できることがわかる。
【００５６】
なお、液体用フィルタの外径が大きいほど透過流束が大きくなっているが、これは、外径が大きい液体用フィルタ程表面積が大きくなり、繊維体や繊維体を構成する繊維の数も多くなるために、処理可能（回収可能）な濾過液の量が多くなるためと考えられる。
【００５７】
（２．濾液の透明度測定試験）
上述した、透過流束測定試験により得られた濾過液を深さ５０ｃｍの容器に満たし、透明度を測定した。透明度は目視にて判断し、透明感があり白濁していない場合を◎、透明感があるがほんの少し白濁がある場合を○、透明感がなく少し白濁がある場合を△と判断した。濾液の透明度が高い液体用フィルタ程、より小径の固形物を濾別できる。その結果、実施例１および実施例２の液体用フィルタでは◎、実施例３および実施例４の液体用フィルタでは○、実施例５，実施例６および実施例７の液体用フィルタでは△であった。
【００５８】
さらに、実施例１〜７のフィルタについて、ＪＩＳ Ｋ０１０１ ９．２に規定される透過光濁度を測定した。その結果、実施例１の液体用フィルタでは５度、実施例２の液体用フィルタでは５．５度、実施例３の液体用フィルタでは６．５度、実施例４の液体用フィルタでは６度、実施例５〜７の液体用フィルタでは７度以上であった。
【００５９】
液体用フィルタにより濾過された濾液の透明度により、液体用フィルタの濾過性能を判断できる。すなわち、濾液の透明度が高い程、液体用フィルタがより小径の固形物まで濾別していると判断できる。
【００６０】
濾液の透明度測定試験の結果から、液体用フィルタの肉厚、液体用フィルタを構成する繊維体の数、繊維の数、および、軸方向の長さあたりの交叉部の数が、液体用フィルタが濾別可能な固形物の径と関係していると考えれられる。
【００６１】
すなわち、液体用フィルタの肉厚が厚い程、フィルタ厚が大きくなり、固形物をより確実に濾別できる。そして、繊維体の数が多い場合や、一の繊維体を構成する繊維の数が多い場合には、液体用フィルタの肉厚を大きくできる。また、軸方向の長さあたりの交叉部の数が多い場合には、交叉部同士の間隙が小さくなり、より小径の固形物が濾別できるようになる。なおこのとき、繊維体の数が多い場合や、一の繊維体を構成する繊維の数が多い場合には、液体用フィルタには繊維が高密度で存在するために、交叉部同士の間隙が小さくなり、さらに小径の固形物が濾別できるようになる。またこのとき、繊維体を構成する繊維同士も高密度で配置されるために、交叉部同士の間隙以外の部分を大径の固形物が通過することもなくなり、小径の固形物が高精度で濾別できるようになる。
【００６２】
なお、各々の繊維体を構成する繊維の太さ（デニール数）が小さい程、同じ肉厚の液体用フィルタにおける繊維体の密度がより高くなり、かつ、軸方向の長さあたりの交叉部の数をより多くできる。
【００６３】
実施例１〜４の液体用フィルタで得られた濾液は、何れも濁度が低く透明度が高いため小径の固形物まで濾過できることがわかり、小径の固形物を濾過する液体用フィルタとして好ましく用いられることがわかる。また、このうち実施例１および実施例２の液体用フィルタで得られた濾液はより濁度が低く透明度が高いため、より小径の固形物まで濾過できることがわかる。このため、これらの液体用フィルタは、より小径の固形物を濾過する液体用フィルタとして好ましく用いられることがわかる。なお、例えば実施例５〜７等の、本発明の液体用フィルタのうち比較的濾液の濁度が高く透明度が低いものについても、非常に安価であり、かつ、透過流束が大きい。したがって、例えば廃水処理の下処理用フィルタとして、従来の液体用フィルタの前段に配設すれば、濾過濃縮装置に要するランニングコストを大きく低減できる利点がある。
【００６４】
（３．浮遊物質量測定試験）
実施例１、３および４の液体用フィルタについて、環告５９号付表８に該当する濾過法で濾液の浮遊物質量を測定した。その結果、実施例１の液体用フィルタでは４ｍｇ／ｌ、実施例３の液体用フィルタは３ｍｇ／ｌ、実施例４の液体用フィルタは５ｍｇ／ｌであった。
【００６５】
実施例１、３および４の液体用フィルタは、何れも浮遊物質量が小さく、固形物を高精度で濾過できることがわかる。
【００６６】
（４．伸縮度測定試験）
実施例１〜７の液体用フィルタについて、軸方向の両端部に剛性体を挿入せず、かつ、針金により固定しない状態での伸長度と収縮度とを測定した。伸長度は各液体用フィルタの両端を手で引っ張り、伸長しきったときの軸方向の長さと引っ張る前の状態（負荷を加えない状態で机上に載置した状態）での軸方向の長さとの差を、引っ張る前の状態での軸方向の長さで除して算出した。また、収縮度は、負荷を加えない状態で机上に載置した液体用フィルタの軸方向の長さと、水に５分間浸漬した後の液体用フィルタのうち交叉部が存在する部分の軸方向の長さとの差を、負荷を加えない状態で机上に載置した液体用フィルタの軸方向の長さで除して算出した。上述したように、繊維体の材料によっては、未濾過液に浸漬した際に繊維体が縮んで各々の交叉部が変位し、液体用フィルタの軸方向の中央部にのみ交叉部が集中し端部には交叉部がなくなるために、水に浸漬した後の液体用フィルタのうち交叉部が存在する部分の軸方向の長さにを基に液体用フィルタの収縮度を算出することができる。
【００６７】
実施例１の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．２（２０％の縮み）であった。実施例２の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．２５（２５％の縮み）であった。実施例３の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例４の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例５の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例６の液体用フィルタは、伸長度が０．１５（１５％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例７の液体用フィルタは、伸長度が０．２（２０％の伸び）であり、収縮度が０．２（２０％の縮み）であった。
【００６８】
各実施例の液体用フィルタのうち、繊維体がレーヨンからなるものは、伸長度に対する収縮度が大きい。このため、濾過時における交叉部同士の間隙が小さくなって、より小径の固形物を濾別できるようになると考えられる。
【００６９】
なお、本発明の液体用フィルタは、２種以上のものを組み合わせて用いることもできる。例えば、大径の液体用フィルタの筒内部に小径の液体用フィルタを挿通して用いることもできる。この場合、大径の液体用フィルタの径方向の肉厚と、小径の液体用フィルタの径方向の肉厚との和が、液体用フィルタの径方向の肉厚になるために、より小径の物質まで濾別できる液体用フィルタを容易に得ることが可能である。
【００７０】
（実施例８）
本実施例の濾過濃縮装置は、実施例１の液体用フィルタを用いた濾過濃縮装置である。本実施例の濾過濃縮装置を模式的に表す図を図４に示す。
【００７１】
本実施例の濾過濃縮装置２０は、液体用フィルタ１と、未濾過液２１を収容する収容容器２２と、液体用フィルタ１に接続されている吸引手段２３と、液体用フィルタ１の周囲に気体を供給する曝気手段２４と、からなる。
【００７２】
液体用フィルタ１は、実施例１のものと同じものであり、１６本の液体用フィルタ１が並列に束ねられ、両端がエポキシ樹脂で固着されて液体用フィルタモジュール２５を形成している。この液体用フィルタモジュール２５は、一端に中空の第１の連結キャップ２７が装着されている。第１の連結キャップ２７のうち液体用フィルタモジュール２５に装着されていない側の端部は第１の連結チューブ２８を介して吸引ポンプからなる吸引手段２３に連結されている。また、液体用フィルタモジュール２５の他端には中空の第２の連結キャップ２６が装着され、第２の連結キャップ２６のうち液体用フィルタモジュール２５に装着されていない側の端部は第２の連結チューブ２９に接続されている。
【００７３】
本実施例の濾過濃縮装置２０では、連結チューブ２８および連結キャップ２７を介して吸引手段２３により吸引することで、液体用フィルタモジュール２５を構成する各々の液体用フィルタ１の筒内部を陰圧にする。そして、収容容器２２に収容されている未濾過液２１を液体用フィルタ１の筒外部から内部に通過させて濾過する。液体用フィルタモジュール２５は、目詰めキャップ２６側および連結キャップ２７側を側方に向けて収容容器２２内に略水平に浸漬されている。
【００７４】
曝気手段２４は、実施例１の液体用フィルタ１と同じ構造からなる筒状部材３０と、エアポンプからなる気体供給部材３１とから構成されている。本実施例の濾過濃縮装置２０では、筒状部材３０が収容容器２２内の液体用フィルタモジュール２５よりも下方の位置に浸漬され、筒状部材３０の筒内部にエアポンプ３１より空気が供給されて液体用フィルタ１の周囲に気体を供給する。
【００７５】
曝気手段２４の気体供給部材３１は第２の連結チューブ２９にも接続されている。そして、気体供給部材３１には切替弁（４０、４１）が設けられ、気体の供給路を筒状部材３０側と第２の連結チューブ２９側とで切り替えできるようになっている。
【００７６】
本実施例の濾過濃縮装置２０では、収容容器２２内の未濾過液２１を液体用フィルタ１により濾過する。そして、気体供給部材３１から筒状部材３０を介して収容容器２２内に空気を供給する。この空気を液体用フィルタ１に当接させ液体用フィルタ１を揺動させて、液体用フィルタ１の表面に堆積する固形物をふるい落としている。また、この空気により収容容器２２内の未濾過液２１を対流させて液体用フィルタ１を洗浄している。
【００７７】
さらにこのとき、吸引手段２３による吸引をするとともに、気体供給部材３１から第２の連結チューブ２９に空気を供給することで、液体用フィルタ１の筒内部から外部に向けて空気を流通させることで、液体用フィルタ１に詰まった固形物を洗浄する。
【００７８】
本実施例の濾過濃縮装置２０では、実施例１の液体用フィルタ１を用いることで、導入コストやランニングコストが著しく低減される。また、実施例１の液体用フィルタ１を用いることで、高い濾過効率で小径の固形物を濾別できるために、濾過濃縮装置２０に優れた濾過性能が付与される。
【００７９】
さらに、曝気手段２４の筒状部材３０として実施例１の液体用フィルタ１と同じものを用いることで、濾過濃縮装置２０をより安価に提供できる。さらに、この筒状部材３０はその形状に由来して変形自在であるために、液体用フィルタ１と曝気手段２４との配置位置が種々に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図である。
【図２】本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図である。
【図３】本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図である。
【図４】実施例の濾過濃縮装置を模式的に表す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１：液体用フィルタ ２：繊維体 ａ：軸方向 １０：筒内部
２０：濾過濃縮装置 ２１：未濾過液 ２２：収容容器 ２３：吸引手段 ２４：曝気手段 ２５：液体用フィルタモジュール ３０：筒状部材 ３１：気体供給部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理等に用いるための液体用フィルタおよび濾過濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体用フィルタを用いて固液分離をおこない、廃水を処理するための技術としては、従来より種々の方法が知られている。このような用途に用いられる液体用フィルタとしては、一般に、限外濾過膜（所謂ＵＦ膜）または精密濾過膜（所謂ＭＦ膜）が用いられている。
【０００３】
限外濾過膜は一般に孔径１０-5〜１０-4ｍｍ程度の細孔を持ち、精密濾過膜は一般に孔径１０-4〜１０-3ｍｍ程度の細孔を持つ。限外濾過膜は精密濾過膜に比べて孔径が小さいために小径の固形物を濾別できる利点があるが、一方、濾過圧が２００〜３００ｋＰａと高いために濾過処理効率（単位時間あたりの処理量、透過流束で表される）に劣る。したがって、廃水処理には濾過圧が３〜３０ｋＰａと比較的低い精密濾過膜を用いるのが一般的である。（例えば、特許文献１〜２）。
【０００４】
特許文献１に開示されている精密濾過膜は中空糸膜からなり、膜密度を所定の範囲内に設定することで、一定の濾過処理効率を保ちつつ小径の固形物を濾別するものである。
【０００５】
特許文献２に開示されている精密濾過膜は、組紐状の基体の内面または外面にセルロースからなる半透膜を被覆してなるものであり、この半透膜によって固液分離をおこなうとともに基体によって半透膜を補強するものである。
【０００６】
ところで上述した各種の液体用フィルタは、何れも一定孔径以下の細孔を形成するために高価な材料を用い複雑な工程で製造されている。このために、製造に要するコストが非常に高くなり安価に提供できない問題があった。また、これら液体用フィルタでは、固液分離の際に固形物により細孔が閉塞するために、一定期間使用した後に洗浄して固形物を取り除くのが一般的であるが、固形物を完全に取り除くことはできないために、さらに一定期間使用した後には交換する必要があった。上述した液体用フィルタは価格が非常に高いために、濾過装置のランニングコストが高くなる問題があった。
【０００７】
近年では、液体用フィルタの取り替え頻度を低減させて濾過装置のランニングコストを低減させるために、液体用フィルタの周囲に気体を供給して、気体を液体用フィルタに当接させたり、気体により未濾過液を対流させ濾過濃縮槽内で循環させることで、液体用フィルタに堆積する固形物の量を低減させる方法も開発されている（例えば、特許文献３）。しかしこの方法によると、例えば液体用フィルタとして中空糸膜を用いる場合等には、未濾過液の接触対流や気体等に当接することで液体用フィルタが揺動する。中空糸膜は、一般に外径２ｍｍ程度と細径に形成されているために、この揺動によって互いに絡み合い、破損する場合がある。液体用フィルタが破損すると交換する必要があるために、依然ランニングコストが下がらない問題があった。
【特許文献１】特開平１１−９９３２１号公報
【特許文献２】特開２００３−３１１１３４号公報
【特許文献３】特開２００２−３２０８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は固液分離に用いる液体用フィルタおよび濾過濃縮装置であって安価に製造されてなるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の液体用フィルタは、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過濃縮することを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体用フィルタは、径方向の肉厚が０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記繊維体は４以上が並設され、各々の上記繊維体は５００デニール以下の繊維が４以上束ねられてなることが好ましい。
【００１２】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記繊維体同士は、軸方向に２ｃｍあたり７回以上交叉していることが好ましい。
【００１３】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記繊維体はレーヨンからなることが好ましい。
【００１４】
本発明の液体用フィルタにおいて、上記複数の繊維体は軸方向の両端部で固定されていることが好ましい。
【００１５】
本発明の液体用フィルタは、透過流束が０．４ｍ／日以下の範囲であることが好ましい。
【００１６】
本発明の液体用フィルタは、さらに、軸方向の両端部に筒状の剛性体が挿入されていることが好ましい。
【００１７】
また、上記課題を解決する本発明の濾過濃縮装置は、
並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている液体用フィルタと、
未濾過液を収容する濃縮収容容器と、
液体用フィルタの筒内部を陰圧にする吸引手段と、
液体用フィルタの周囲に気体を供給する曝気手段と、
からなり、収容容器に収容されている未濾過液を筒内外で通過させ濾過濃縮することを特徴とする。
【００１８】
本発明の濾過濃縮装置において、上記曝気手段は、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材と筒状部材の筒内部に気体を供給する気体供給部材とからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の液体用フィルタは、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されており、非常に単純な構造を持つ。このため、本発明の液体用フィルタは非常に簡単な工程で製造することができ、安価に提供することが可能である。
【００２０】
また、本発明の液体用フィルタでは、筒内外で液体を濾過する。すなわち、筒外部または内部に当接した未濾過液が、繊維体同士の間隙を通って筒内部あるいは筒外部に排出されることで液体が濾過される。ここで、本発明の液体用フィルタでは、隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなるために、繊維体同士が交叉する方向は軸方向に対してバイアス方向となる。このため、繊維体同士が交叉する部分（以下、交叉部と呼ぶ）同士の間隙が、略均等に拡大あるいは縮小し易くなっている。
【００２１】
例えば、液体用フィルタを未濾過液内に浸漬し、液体用フィルタの筒内部を陰圧にして筒内部にて濾過液を回収する場合には、液体用フィルタの筒内部が陰圧となるために交叉部同士の間隙が略均等に収縮する。交叉部同士の間隙は、通常の液体用フィルタにおける細孔に相当するために、交叉部同士の間隙が小さくなると、より小径の物質を濾別できるようになる。このため、本発明の液体用フィルタでは、簡単な構造からなり低コストで提供できるとともに小径の物質まで濾別できる利点がある。
【００２２】
なお、例えば、液体用フィルタの筒内部に未濾過液内を通して筒外部で濾過液を回収する場合には、液体用フィルタの筒内部が陽圧となるために交叉部同士の間隙が略均等に拡大する。この場合には、濾別可能な物質は上述した筒内部で濾過液を回収する場合よりも大径となるが、交叉部同士の間隙が拡大することから濾過圧が低くなり透過流速が大きくなるために、時間あたりに濾過可能な液量が大きくなる利点がある。
【００２３】
ここで、本発明の液体用フィルタでは、交叉部同士の間隙が略均等に拡大あるいは収縮することで、フィルタの部分毎に濾過可能な固形物の径が異なる等の不具合が生じることはなく、フィルタ全体で径の偏りなく固形物を濾過することが可能となる。
【００２４】
また、以下の（１）〜（５）の何れかの場合には、本発明の液体用フィルタによってより小径の物質を高い精度で濾別することが可能となる。
（１）径方向の肉厚を０．４ｍｍ以上にする場合。
（２）繊維体を４以上並設し、各々の繊維体を５００デニール以下の繊維が４以上束ねられてなるものとする場合。
（３）繊維体同士を、軸方向に２ｃｍあたり７回以上交叉させる場合。
（４）繊維体をレーヨンから構成する場合。
（５）透過流束が０．４ｍ／日以下の範囲となる場合。
【００２５】
さらに、上記（１）の場合には、径方向の肉厚が０．９ｍｍ以上であることがより好ましく、径方向の肉厚が１．７ｍｍ以上であることが望ましい。（２）の場合には繊維体を１４以上並設し、各々の繊維体を５００デニール以下の繊維が１４以上束ねられてなるものとすることが望ましい。（３）の場合には、繊維体同士を軸方向に２ｃｍあたり７〜１１回交叉させることが好ましく、繊維体同士を軸方向に２ｃｍあたり７〜８回交叉させることが望ましい。（５）の場合には、透過流束が０．２５〜０．４ｍ／日の範囲であることが好ましく、０．３〜０．４ｍ／日の範囲であることが望ましい。なお、繊維体は（４）に示したレーヨン以外にも、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の既知の繊維から構成しても良い。
【００２６】
本発明の液体用フィルタにおいては、隣接する繊維体同士は相互に組紐状に斜め交叉しているのみであり、互いに固定されているものではない。このため、使用条件や使用期間等によっては、軸方向の端部における繊維体同士の交叉が解けて、軸方向の中央部のみに交叉部が残り端部には交叉部がなくなる場合がある。また、繊維体の材料によっては、未濾過液に浸漬した際に繊維体が縮んで各々の交叉部が変位し、液体用フィルタの軸方向の中央部にのみ交叉部が集中し端部には交叉部がなくなる場合もある。これらの場合には、交叉部同士が密に存在する部分と粗に存在する部分や交叉部がない部分とでは濾過可能な物質の径が変わってくる。すなわち、交叉部が密に存在する部分では交叉部同士の間隙が小さくなるために、小径の固形物を濾別できるが、交叉部が粗に存在する部分や交叉部がない部分では交叉部同士の間隙が大きくなるために小径の固形物を濾別できなくなる。このため、このような場合には液体用フィルタによる濾別精度が低下する恐れがある。複数の繊維体を軸方向の両端部で固定する場合には、繊維体同士の交叉が解けたり、交叉部同士が密に存在する部分と交叉部同士が粗に存在する部分とが生じることが低減され、液体用フィルタの濾別精度が高く保たれる利点がある。
【００２７】
本発明の液体用フィルタは、さらに、軸方向の両端部に筒状の剛性体が挿入されていることが好ましい。筒状の剛性体により液体用フィルタの軸方向の両端部を強制的に拡径して、使用条件や使用期間にかかわらず、筒内部の中空形状を保ち、濾過液の流路を確保するためである。
【００２８】
また、前記課題を解決する本発明の濾過装置は、上述した液体用フィルタを備えた濾過濃縮装置であり、上述した液体用フィルタに由来して安価に提供できる利点がある。また、液体用フィルタを安価で取り替えでき、ランニングコストが安くなる利点もある。
【００２９】
本発明の濾過濃縮装置において、上記曝気手段は、並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材と筒状部材の筒内部に気体を供給する気体供給部材とからなることが好ましい。
【００３０】
並設された複数の繊維体をもち隣接する繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材は、本発明の液体用フィルタと同様の構成のものであり、この筒状部材は簡単な構造であり安価に提供されるものであるために、濾過濃縮装置をより安価に提供できる利点がある。さらに、この筒状部材はその形状に由来して変形自在であるために、液体用フィルタと曝気手段との配置位置を種々に設定できる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の液体用フィルタにおいて、互いに隣接する繊維体同士は相互に組紐状に斜め交叉している。本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図を図１〜３に示し、本発明の液体用フィルタの構造を説明する。
【００３２】
本発明の液体用フィルタ１は、図１に例示するように、並設された複数の繊維体２をもつ。そして、隣接する繊維体２同士は相互に組紐状に斜め交叉する。ここで、組紐状に斜め交叉するとは、各々の繊維体２が軸方向ａに対して螺旋状に延び、繊維体２同士が軸方向ａに対してバイアス方向に交叉する筒形状を指す。各々の繊維体２は、円柱状の空隙として形成される筒内部１０の側面を構成する。本発明の液体用フィルタは、例えば、丸組紐や丸打紐、江戸打紐、唐打紐等と呼ばれる通常の組紐と同様の形状に形成されてなるものである。
【００３３】
繊維体同士は、例えば図２に正面図を示すように、一の繊維体２が他の繊維体２と交叉して表面側に配置される部分（山部３）と、一の繊維体が他の繊維体と交叉して筒内部側に配置される部分（谷部４）とが、交互に連続する様式で交叉しても良い。また、図３に正面図を示すように、山部３と谷部４とが複数回ずつ連続する様式で交叉しても良い。さらに、これに限らず種々の様式で交叉しても良い。何れの場合にも、繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉することで、本発明の液体用フィルタには上述した略均等に伸縮し易い特性が付与されて、優れた濾過性能を発揮する。
【００３４】
本発明の液体用フィルタにおいて、繊維体は１の繊維からなるものであっても良いし、複数の繊維が束ねられてなるものであっても良い。繊維体を、複数の繊維が束ねられてなるものとする場合には、各々の繊維は互いに撚り合わされて繊維体を構成しても良いし、撚り合わされず単に束ねられた状態で繊維体を構成しても良い。各々の繊維が互いに撚り合わされて繊維体を構成する場合には、各々の繊維は繊維体の全長よりも短い短繊維を用いても良い。この場合には、交叉部同士の間隙以外に短繊維同士の継ぎ目でも固形物を濾過できるために、液体用フィルタの濾過処理効率が向上する利点がある。
【００３５】
繊維体を構成する繊維としては、既知の種々の繊維が使用できるが、液体用フィルタを未濾過液内に浸漬し、液体用フィルタの筒内部を陰圧にして筒内部にて濾過液を回収する場合には、濾過すべき液体に浸漬した場合に収縮する繊維を用いることが好ましい。この場合には、液体用フィルタの筒内部が陰圧となって交叉部同士の間隙が略均等に収縮するだけでなく、繊維体の収縮によっても交叉部同士の間隙が略均等に収縮するために、より小径の物質を濾別できるためである。例えば本発明の液体用フィルタを廃水処理に供する場合には、水により収縮するレーヨン等により繊維体を構成することが望ましい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の液体用フィルタを例を挙げて説明する。
【００３７】
（実施例１）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維１８本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１８本の繊維体からなり、繊維体同士は上述した図１および図２と同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が８回出現する割合で交叉している。
【００３８】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部にステンレスからなる筒状の剛性体（外径１．６ｍｍ）が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は針金で括られており、この針金により繊維体が固定されている。
【００３９】
（実施例２）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維１４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が７回出現する割合で交叉している。
【００４０】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４１】
（実施例３）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径４ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維１０本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１０本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が９回出現する割合で交叉している。
【００４２】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４３】
（実施例４）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．２ｍｍ、外径３ｍｍ、肉厚０．９ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる５００デニールの繊維４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が１１回出現する割合で交叉している。
【００４４】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４５】
（実施例５）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．２ｍｍ、外径２ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、レーヨンからなる３００デニールの繊維４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が１３回出現する割合で交叉している。
【００４６】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４７】
（実施例６）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径３ｍｍ、肉厚０．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、アクリルからなる２９５デニールの繊維４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは８本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が８回出現する割合で交叉している。
【００４８】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００４９】
（実施例７）
本実施例の液体用フィルタは、内径１．６ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１．７ｍｍの筒状に形成されてなるものである。各々の繊維体は、ナイロンからなる５００デニールの繊維１４本が撚られて形成されている。また、本実施例の液体用フィルタは１４本の繊維体からなり、繊維体同士は実施例１のものと同様の様式で交叉している。さらに、繊維体同士は軸方向２ｃｍあたりに図２に示す山部が８回出現する割合で交叉している。
【００５０】
本実施例の液体用フィルタには、軸方向の両端部に実施例１のものと同じ剛性体が挿入されている。また、液体用フィルタのうち剛性体が挿入されている部分の外側は実施例１と同様に針金により固定されている。
【００５１】
（液体用フィルタの評価試験）
（１．透過流束測定試験）
実施例１〜７の液体用フィルタについて、透過流束を測定した。３０ｃｍの長さにした各実施例の液体用フィルタを各々１４本ずつ束ねたものを被試験用の液体用フィルタユニットとした。なお、この液体用フィルタユニットは、一方の端部が目詰めされ、他方の端部に吸引ポンプが接続されている。
【００５２】
吸引ポンプとしては、電磁ポンプ（タクミナ（株）製、ＺＡ−１１型、ソノレイドポンプ）を用いた。この吸引ポンプは吐出量が１５ｍｌ／ｍｉｎ×１０ｋｇ／ｃｍ2、ストロークが０〜１２０％であった。また、未濾過液としては活性汚泥を５０００ｍｇ／ｍｌの割合で含む活性汚泥水溶液を用いた。
【００５３】
透過流束は、以下の方法で測定した。先ず、収容容器内に活性汚泥水溶液を満たし、さらに、この活性汚泥水溶液中に各実施例の液体用フィルタからなる各液体用フィルタユニットを浸漬した。そして吸引ポンプにより各液体用フィルタユニットの筒内部を陰圧にして、収容容器内の活性汚泥水溶液を、各液体用フィルタの筒外部から内部に通過させて濾過した。なお収容容器には曝気手段が配設されており、濾過中は、各々の液体用フィルタの周囲には曝気手段からの気体が供給された。筒内部で回収された濾過液の液量（１日あたりの量）をメスシリンダにて測定し、各液体用フィルタユニットを構成する各液体用フィルタの透過流束を算出した。
【００５４】
各々の液体用フィルタの透過流束は、実施例１の液体用フィルタが０．４ｍ／日であり、実施例２の液体用フィルタが０．３ｍ／日であり、実施例３の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例４の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例５の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例６の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であり、実施例７の液体用フィルタが０．２５ｍ／日であった。
【００５５】
一般に、廃水処理用の液体用フィルタとしては、０．２〜０．５ｍ／日程度の透過流束が要求されるが、本実施例の各液体用フィルタは、何れも透過流束がこの範囲内である。このため、各実施例の液体用フィルタは、例えば廃水処理用の液体用フィルタとして好ましく使用できることがわかる。
【００５６】
なお、液体用フィルタの外径が大きいほど透過流束が大きくなっているが、これは、外径が大きい液体用フィルタ程表面積が大きくなり、繊維体や繊維体を構成する繊維の数も多くなるために、処理可能（回収可能）な濾過液の量が多くなるためと考えられる。
【００５７】
（２．濾液の透明度測定試験）
上述した、透過流束測定試験により得られた濾過液を深さ５０ｃｍの容器に満たし、透明度を測定した。透明度は目視にて判断し、透明感があり白濁していない場合を◎、透明感があるがほんの少し白濁がある場合を○、透明感がなく少し白濁がある場合を△と判断した。濾液の透明度が高い液体用フィルタ程、より小径の固形物を濾別できる。その結果、実施例１および実施例２の液体用フィルタでは◎、実施例３および実施例４の液体用フィルタでは○、実施例５，実施例６および実施例７の液体用フィルタでは△であった。
【００５８】
さらに、実施例１〜７のフィルタについて、ＪＩＳ Ｋ０１０１ ９．２に規定される透過光濁度を測定した。その結果、実施例１の液体用フィルタでは５度、実施例２の液体用フィルタでは５．５度、実施例３の液体用フィルタでは６．５度、実施例４の液体用フィルタでは６度、実施例５〜７の液体用フィルタでは７度以上であった。
【００５９】
液体用フィルタにより濾過された濾液の透明度により、液体用フィルタの濾過性能を判断できる。すなわち、濾液の透明度が高い程、液体用フィルタがより小径の固形物まで濾別していると判断できる。
【００６０】
濾液の透明度測定試験の結果から、液体用フィルタの肉厚、液体用フィルタを構成する繊維体の数、繊維の数、および、軸方向の長さあたりの交叉部の数が、液体用フィルタが濾別可能な固形物の径と関係していると考えれられる。
【００６１】
すなわち、液体用フィルタの肉厚が厚い程、フィルタ厚が大きくなり、固形物をより確実に濾別できる。そして、繊維体の数が多い場合や、一の繊維体を構成する繊維の数が多い場合には、液体用フィルタの肉厚を大きくできる。また、軸方向の長さあたりの交叉部の数が多い場合には、交叉部同士の間隙が小さくなり、より小径の固形物が濾別できるようになる。なおこのとき、繊維体の数が多い場合や、一の繊維体を構成する繊維の数が多い場合には、液体用フィルタには繊維が高密度で存在するために、交叉部同士の間隙が小さくなり、さらに小径の固形物が濾別できるようになる。またこのとき、繊維体を構成する繊維同士も高密度で配置されるために、交叉部同士の間隙以外の部分を大径の固形物が通過することもなくなり、小径の固形物が高精度で濾別できるようになる。
【００６２】
なお、各々の繊維体を構成する繊維の太さ（デニール数）が小さい程、同じ肉厚の液体用フィルタにおける繊維体の密度がより高くなり、かつ、軸方向の長さあたりの交叉部の数をより多くできる。
【００６３】
実施例１〜４の液体用フィルタで得られた濾液は、何れも濁度が低く透明度が高いため小径の固形物まで濾過できることがわかり、小径の固形物を濾過する液体用フィルタとして好ましく用いられることがわかる。また、このうち実施例１および実施例２の液体用フィルタで得られた濾液はより濁度が低く透明度が高いため、より小径の固形物まで濾過できることがわかる。このため、これらの液体用フィルタは、より小径の固形物を濾過する液体用フィルタとして好ましく用いられることがわかる。なお、例えば実施例５〜７等の、本発明の液体用フィルタのうち比較的濾液の濁度が高く透明度が低いものについても、非常に安価であり、かつ、透過流束が大きい。したがって、例えば廃水処理の下処理用フィルタとして、従来の液体用フィルタの前段に配設すれば、濾過濃縮装置に要するランニングコストを大きく低減できる利点がある。
【００６４】
（３．浮遊物質量測定試験）
実施例１、３および４の液体用フィルタについて、環告５９号付表８に該当する濾過法で濾液の浮遊物質量を測定した。その結果、実施例１の液体用フィルタでは４ｍｇ／ｌ、実施例３の液体用フィルタは３ｍｇ／ｌ、実施例４の液体用フィルタは５ｍｇ／ｌであった。
【００６５】
実施例１、３および４の液体用フィルタは、何れも浮遊物質量が小さく、固形物を高精度で濾過できることがわかる。
【００６６】
（４．伸縮度測定試験）
実施例１〜７の液体用フィルタについて、軸方向の両端部に剛性体を挿入せず、かつ、針金により固定しない状態での伸長度と収縮度とを測定した。伸長度は各液体用フィルタの両端を手で引っ張り、伸長しきったときの軸方向の長さと引っ張る前の状態（負荷を加えない状態で机上に載置した状態）での軸方向の長さとの差を、引っ張る前の状態での軸方向の長さで除して算出した。また、収縮度は、負荷を加えない状態で机上に載置した液体用フィルタの軸方向の長さと、水に５分間浸漬した後の液体用フィルタのうち交叉部が存在する部分の軸方向の長さとの差を、負荷を加えない状態で机上に載置した液体用フィルタの軸方向の長さで除して算出した。上述したように、繊維体の材料によっては、未濾過液に浸漬した際に繊維体が縮んで各々の交叉部が変位し、液体用フィルタの軸方向の中央部にのみ交叉部が集中し端部には交叉部がなくなるために、水に浸漬した後の液体用フィルタのうち交叉部が存在する部分の軸方向の長さにを基に液体用フィルタの収縮度を算出することができる。
【００６７】
実施例１の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．２（２０％の縮み）であった。実施例２の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．２５（２５％の縮み）であった。実施例３の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例４の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例５の液体用フィルタは、伸長度が０．１（１０％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例６の液体用フィルタは、伸長度が０．１５（１５％の伸び）であり、収縮度が０．１５（１５％の縮み）であった。実施例７の液体用フィルタは、伸長度が０．２（２０％の伸び）であり、収縮度が０．２（２０％の縮み）であった。
【００６８】
各実施例の液体用フィルタのうち、繊維体がレーヨンからなるものは、伸長度に対する収縮度が大きい。このため、濾過時における交叉部同士の間隙が小さくなって、より小径の固形物を濾別できるようになると考えられる。
【００６９】
なお、本発明の液体用フィルタは、２種以上のものを組み合わせて用いることもできる。例えば、大径の液体用フィルタの筒内部に小径の液体用フィルタを挿通して用いることもできる。この場合、大径の液体用フィルタの径方向の肉厚と、小径の液体用フィルタの径方向の肉厚との和が、液体用フィルタの径方向の肉厚になるために、より小径の物質まで濾別できる液体用フィルタを容易に得ることが可能である。
【００７０】
（実施例８）
本実施例の濾過濃縮装置は、実施例１の液体用フィルタを用いた濾過濃縮装置である。本実施例の濾過濃縮装置を模式的に表す図を図４に示す。
【００７１】
本実施例の濾過濃縮装置２０は、液体用フィルタ１と、未濾過液２１を収容する収容容器２２と、液体用フィルタ１に接続されている吸引手段２３と、液体用フィルタ１の周囲に気体を供給する曝気手段２４と、からなる。
【００７２】
液体用フィルタ１は、実施例１のものと同じものであり、１６本の液体用フィルタ１が並列に束ねられ、両端がエポキシ樹脂で固着されて液体用フィルタモジュール２５を形成している。この液体用フィルタモジュール２５は、一端に中空の第１の連結キャップ２７が装着されている。第１の連結キャップ２７のうち液体用フィルタモジュール２５に装着されていない側の端部は第１の連結チューブ２８を介して吸引ポンプからなる吸引手段２３に連結されている。また、液体用フィルタモジュール２５の他端には中空の第２の連結キャップ２６が装着され、第２の連結キャップ２６のうち液体用フィルタモジュール２５に装着されていない側の端部は第２の連結チューブ２９に接続されている。
【００７３】
本実施例の濾過濃縮装置２０では、連結チューブ２８および連結キャップ２７を介して吸引手段２３により吸引することで、液体用フィルタモジュール２５を構成する各々の液体用フィルタ１の筒内部を陰圧にする。そして、収容容器２２に収容されている未濾過液２１を液体用フィルタ１の筒外部から内部に通過させて濾過する。液体用フィルタモジュール２５は、目詰めキャップ２６側および連結キャップ２７側を側方に向けて収容容器２２内に略水平に浸漬されている。
【００７４】
曝気手段２４は、実施例１の液体用フィルタ１と同じ構造からなる筒状部材３０と、エアポンプからなる気体供給部材３１とから構成されている。本実施例の濾過濃縮装置２０では、筒状部材３０が収容容器２２内の液体用フィルタモジュール２５よりも下方の位置に浸漬され、筒状部材３０の筒内部にエアポンプ３１より空気が供給されて液体用フィルタ１の周囲に気体を供給する。
【００７５】
曝気手段２４の気体供給部材３１は第２の連結チューブ２９にも接続されている。そして、気体供給部材３１には切替弁（４０、４１）が設けられ、気体の供給路を筒状部材３０側と第２の連結チューブ２９側とで切り替えできるようになっている。
【００７６】
本実施例の濾過濃縮装置２０では、収容容器２２内の未濾過液２１を液体用フィルタ１により濾過する。そして、気体供給部材３１から筒状部材３０を介して収容容器２２内に空気を供給する。この空気を液体用フィルタ１に当接させ液体用フィルタ１を揺動させて、液体用フィルタ１の表面に堆積する固形物をふるい落としている。また、この空気により収容容器２２内の未濾過液２１を対流させて液体用フィルタ１を洗浄している。
【００７７】
さらにこのとき、吸引手段２３による吸引をするとともに、気体供給部材３１から第２の連結チューブ２９に空気を供給することで、液体用フィルタ１の筒内部から外部に向けて空気を流通させることで、液体用フィルタ１に詰まった固形物を洗浄する。
【００７８】
本実施例の濾過濃縮装置２０では、実施例１の液体用フィルタ１を用いることで、導入コストやランニングコストが著しく低減される。また、実施例１の液体用フィルタ１を用いることで、高い濾過効率で小径の固形物を濾別できるために、濾過濃縮装置２０に優れた濾過性能が付与される。
【００７９】
さらに、曝気手段２４の筒状部材３０として実施例１の液体用フィルタ１と同じものを用いることで、濾過濃縮装置２０をより安価に提供できる。さらに、この筒状部材３０はその形状に由来して変形自在であるために、液体用フィルタ１と曝気手段２４との配置位置が種々に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図である。
【図２】本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図である。
【図３】本発明の液体用フィルタの一例を模式的に表す図である。
【図４】実施例の濾過濃縮装置を模式的に表す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１：液体用フィルタ ２：繊維体 ａ：軸方向 １０：筒内部
２０：濾過濃縮装置 ２１：未濾過液 ２２：収容容器 ２３：吸引手段 ２４：曝気手段 ２５：液体用フィルタモジュール ３０：筒状部材 ３１：気体供給部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された複数の繊維体をもち隣接する該繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過濃縮することを特徴とする液体用フィルタ。
【請求項２】
径方向の肉厚が０．４ｍｍ以上である請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項３】
前記繊維体は４以上が並設され、各々の前記繊維体は５００デニール以下の繊維が４以上束ねられてなる請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項４】
前記繊維体同士は、軸方向に２ｃｍあたり７回以上交叉している請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項５】
前記繊維体はレーヨンからなる請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項６】
前記複数の繊維体は軸方向の両端部で固定されている請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項７】
透過流束が０．４ｍ／日以下の範囲である請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項８】
さらに、軸方向の両端部に筒状の剛性体が挿入されている請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項９】
並設された複数の繊維体をもち隣接する該繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている液体用フィルタと、
未濾過液を収容する濃縮収容容器と、
該液体用フィルタの筒内部を陰圧にする吸引手段と、
該液体用フィルタの周囲に気体を供給する曝気手段と、
からなり、収容容器に収容されている未濾過液を筒内外で通過させ濾過濃縮することを特徴とする濾過濃縮装置。
【請求項１０】
前記曝気手段は、並設された複数の繊維体をもち隣接する該繊維体同士が相互に組紐状に交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材と該筒状部材の筒内部に気体を供給する気体供給部材とからなる請求項９に記載の濾過濃縮装置。
【請求項１】
並設された複数の繊維体をもち隣接する該繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成され、筒内外で液体を濾過濃縮することを特徴とする液体用フィルタ。
【請求項２】
径方向の肉厚が０．４ｍｍ以上である請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項３】
前記繊維体は４以上が並設され、各々の前記繊維体は５００デニール以下の繊維が４以上束ねられてなる請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項４】
前記繊維体同士は、軸方向に２ｃｍあたり７回以上交叉している請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項５】
前記繊維体はレーヨンからなる請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項６】
前記複数の繊維体は軸方向の両端部で固定されている請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項７】
透過流束が０．４ｍ／日以下の範囲である請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項８】
さらに、軸方向の両端部に筒状の剛性体が挿入されている請求項１記載の液体用フィルタ。
【請求項９】
並設された複数の繊維体をもち隣接する該繊維体同士が相互に組紐状に斜め交叉してなる略筒状に形成されている液体用フィルタと、
未濾過液を収容する濃縮収容容器と、
該液体用フィルタの筒内部を陰圧にする吸引手段と、
該液体用フィルタの周囲に気体を供給する曝気手段と、
からなり、収容容器に収容されている未濾過液を筒内外で通過させ濾過濃縮することを特徴とする濾過濃縮装置。
【請求項１０】
前記曝気手段は、並設された複数の繊維体をもち隣接する該繊維体同士が相互に組紐状に交叉してなる略筒状に形成されている筒状部材と該筒状部材の筒内部に気体を供給する気体供給部材とからなる請求項９に記載の濾過濃縮装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３５０１４（Ｐ２００６−３５０１４Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１４５２２（Ｐ２００４−２１４５２２）
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（５０３１４８７７５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（５０３１４８７７５）
【Ｆターム（参考）】
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