特許 5768487 濾過装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5768487

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】濾過装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 37/02 20060101AFI20150806BHJP

   B01J 20/26 20060101ALI20150806BHJP

   B01J 20/24 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 29/66 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 24/42 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 29/92 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 24/44 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 29/94 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 29/90 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   B01D37/02 F

   B01J20/26 B

   B01J20/24 B

   B01J20/26 K

   B01D29/38 520C

   B01D29/38 520D

   B01D29/42 510

   B01D29/42 520

   B01D37/02 G

   B01D29/12 B

   B01D29/38 510C

   B01D29/42 501C

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-109111(P2011-109111)

(22)【出願日】2011年5月16日

(65)【公開番号】特開2012-239931(P2012-239931A)

(43)【公開日】2012年12月10日

【審査請求日】2014年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】山本 明和

【審査官】 長谷川 真一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５６−１２１６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２０５９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２４９１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０８６８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３７７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０３８６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５７９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９０７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６３１９４１７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１２−１６１７４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ２９／００−２９／９６

Ｂ０１Ｄ ３６／００−３７／０４

Ｂ０１Ｊ ２０／００−２０／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理液体に固体状の剥離材を添加して混合被処理液体とする剥離材添加手段と、
前記混合被処理液体を導入する流入口と、前記混合被処理液体を濾過処理した処理済み液体を排出する流出口と、濾過処理によって前記混合被処理液体より分離された分離対象物と前記剥離材とを含む濃縮液を排出する排出口とを備えたケーシングと、
前記ケーシング内部を前記流入口が位置する第一室と前記流出口が位置する第二室とに区画するように前記ケーシング内部に装着され、上部が開口し、下部が前記排出口に接続されている濾過体とを備えており、
前記流入口は前記混合被処理液体を前記濾過体の前記第一室側濾過面に沿って渦巻状に旋回流動させるように、前記混合被処理液体を導入し、もって、前記混合処理液体に含まれる固体状の剥離材を、分離対象物に対して衝突させることを特徴とする濾過装置。

【請求項2】

前記濾過体は逆円錐台形状の布体であることを特徴とする、請求項１に記載の濾過装置。

【請求項3】

前記濾過体の孔径は０．１〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の濾過装置。

【請求項4】

前記剥離材は天然素材からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項5】

前記剥離材は有機系プラスチックからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項6】

前記剥離材は前記濾過体よりも硬度が低いことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項7】

前記剥離材の粒径は０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項8】

前記剥離材の比重は１．０１〜１．２であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項9】

前記剥離材は機能性素材を内部に包含することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項10】

前記濃縮液から前記剥離材を回収し、前記回収した剥離材を前記剥離材添加手段において添加する剥離材として再利用する剥離材回収手段を更に備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の濾過装置。

【請求項11】

前記剥離材回収手段は、前記回収した剥離材を酸化処理及び／又は還元処理してから前記剥離材添加手段において添加する剥離材として再利用することを特徴とする、請求項１０に記載の濾過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種の被処理液体を濾過処理するための濾過装置に関する。例えば、各種産業分野の製造プロセスにおけるスラリー状液体の膜分離処理、特に発酵菌体の分離やブドウ糖液の精製等における膜分離処理の前処理として、又は用水処理や海水処理等の前処理として液中の異物を除去する際に用いられる流体濾過装置に関する。

【背景技術】

【0002】

各種産業分野の製造プロセスにおいて、スラリー状液体の膜分離処理を行うに際しては、分離膜の保護や分離膜の目詰まり防止を目的として、液中の異物を膜分離処理工程の前に除去しておく前処理工程を行うことが一般的である。例えば、食品や医薬品の分野において、発酵菌体の分離やブドウ糖液の精製等には有機膜や無機膜を用いた膜分離処理が採用されている。膜分離の対象となる被処理液体中には、膜の目詰まりや劣化、損傷の原因となり得る異物が、製造工程で混入してきたり、もともと原材料中に含まれていたりするため、膜分離処理工程の前に液中の異物を除去する必要がある。また、井水等から懸濁物を除去する用水処理や、海水中のプランクトンを除去する海水処理等の処理においても、精密濾過工程の前に、原水に由来する異物を除去する前工程を設ける必要がある。

【0003】

従来、前述のような異物を除去するためには、筒状の容器内に濾過体を配置し、容器の一端側から被処理液体を導入して濾過体を通過させ、容器の他端側から濾過処理済みの液体を取り出す、簡易濾過器が使用されている。一例としては、開放式のロータリースクリーンや、密閉して加圧により液体を濾過するバッグフィルター、長繊維濾過器などが挙げられる。このような濾過器は、構成が簡単で保守管理性に優れ、かつ安価に提供されるため、各種産業分野の製造プロセスに適用し易いという利点を有している。

【0004】

一方、前述の従来型の濾過器においては、固形物の分離には効果を奏するものの、被処理液体中に溶存している異物に対しては効果が期待できない。また、濾過処理を継続的に行うことにより濾過体の濾過面に被処理液体から分離された異物が付着し、濾過体の目詰まりを引き起こすため、濾過処理を継続し得なくなるという問題がある。このような場合には、濾過処理済みの液体を取り出す側から被処理液体の導入側に向かって濾過体を洗浄する逆洗浄を行うことにより、濾過面に付着した異物を剥離して除去することが行われている。例えば、特許文献１には、ケーシング内部にフィルターを設置し、ケーシング内壁とフィルター外壁に囲まれた部分を濾過前室、フィルター内部を濾過後室とした濾過装置において、多数の吹き出し孔が形成されている直管状のノズルを備えた洗浄機構を濾過後室に設け、当該洗浄機構から高圧洗浄水をフィルターに向けて噴出させて、フィルターに付着した異物を洗い流す技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−２０５９０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来型の濾過器では、前述のような逆洗浄を行っても濾過性能の回復効果は低く、濾過体の汚染が激しい場合には人手による洗浄作業を要するため、洗浄に手間がかかるという問題があり、特に、濾過体の表面に異物がこびり付き易い被処理液体の濾過には不適当であった。また、濾過体を使い捨てのものとし、洗浄作業を不要とすることも考えられるが、交換作業の手間の問題や、消耗品としての濾過体の費用、使用済み濾過体を廃棄物として処理する費用等が嵩むというコスト面の問題がある。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、濾過体の濾過面に付着した異物が濾過体の目詰まりを引き起こすことを抑制し、継続的に濾過処理を行っても濾過性能を効果的に維持することができる濾過装置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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明は、被処理液体に固体状の剥離材を添加して混合被処理液体とする剥離材添加手段と、前記混合被処理液体を導入する流入口と、前記混合被処理液体を濾過処理した処理済み液体を排出する流出口と、濾過処理によって前記混合被処理液体より分離された分離対象物と前記剥離材とを含む濃縮液を排出する排出口とを備えたケーシングと、前記ケーシング内部を前記流入口が位置する第一室と前記流出口が位置する第二室とに区画するように前記ケーシング内部に装着され、上部が開口し、下部が前記排出口に接続されている濾過体とを備えており、前記流入口は前記混合被処理液体を前記濾過体の前記第一室側濾過面に沿って渦巻状に旋回流動させるように、前記被処理液体を導入することを特徴とする濾過装置を提供する（発明１）。なお、本願において、濾過処理した処理済み液体とは、被処理液体又は混合被処理液体が濾過体を通過することによって濾過処理され、異物等の分離対象物が分離された後の液体をいう。

【0009】

上記発明（発明１）によれば、濾過体によって混合被処理液体から分離された異物等の分離対象物が、濾過体の第一室側濾過面に沿って渦巻状に発生している旋回流に乗って徐々に濾過体の下部表面に蓄積されていくため、分離された異物等の分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを抑制することができる。また、濾過体によって混合被処理液体から分離された異物等の分離対象物を多く含む濃縮液を、濾過処理運転中であっても濾過体下部から排出することができるため、当該分離対象物を排出するために濾過処理運転を一時停止する必要がなくなり、連続的に濾過処理運転を行うことができる。さらに、混合被処理液体に固体状の剥離材が含まれているため、旋回流に乗った剥離材が、濾過体の第一室側濾過面に付着しようとする、又は付着した異物等の分離対象物に衝突し、当該分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを抑制することができる。加えて、混合被処理液体として濾過装置のケーシングに導入される前に剥離材を被処理液体に添加することにより、剥離材が前もって被処理液体中の溶存物質や懸濁物質を付着・吸着するため、濾過処理運転時の濾過体への負荷が低減される。

【0010】

上記発明（発明１）において、前記濾過体は逆円錐台形状の布体であることが好ましい（発明２）。上記発明（発明２）によれば、分離された異物等の分離対象物や剥離材が、濾過体の第一室側濾過面に付着することなく、旋回流に乗って濾過体下部に流下し易くなるため、分離対象物を多く含む濃縮液を効率的に濾過体下部から排出することができる。

【0011】

上記発明（発明１，２）において、前記濾過体の孔径は０．１〜１００μｍであることが好ましい（発明３）。濾過体の孔径が０．１μｍ未満では濾過処理に要する時間が増大し、濾過体の孔径が１００μｍを超えると固形物が濾過処理した処理済み液体に漏れてしまい、処理済み液体の水質が悪化してしまう。上記発明（発明３）によれば、過剰な時間をかけることなく、処理済み液体に要求される水質基準を満足する濾過処理を行うことができる。

【0012】

上記発明（発明１〜３）において、前記剥離材は、天然素材からなるものでもよいし（発明４）、有機系プラスチックからなるものでもよい（発明５）。

【0013】

天然素材からなるものとしては、マンナンゲル、ゼラチン、セルロース系、アガロース系などのある程度の硬度を備え、かつ異物等の分離対象物や濾過体に衝突した際に当該分離対象物を吸着する吸着性能を備えたビーズ状（球状）のものなどが挙げられる。また、有機系プラスチックからなるものとしてはポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチックからなるペレット状（円柱状）のものなどが挙げられる。

【0014】

上記発明（発明１〜５）において、前記剥離材は前記濾過体よりも硬度が低いことが好ましい（発明６）。

【0015】

上記発明（発明６）によれば、剥離材が濾過体に衝突する際に、剥離材が濾過体に損傷を与えることを防止することができる。

【0016】

上記発明（発明１〜６）において、前記剥離材の粒径は０．１〜１０ｍｍであることが好ましい（発明７）。

【0017】

剥離材の粒径が０．１ｍｍ未満では濾過体の透過水量が著しく減少するおそれがあり、剥離材の粒径が１０ｍｍを超えると分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを抑制できなくなる可能性がある。上記発明（発明７）によれば、濾過体の十分な透過水量を確保した上で、分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを効率的に抑制することができる。

【0018】

上記発明（発明１〜７）において、前記剥離材の比重は１．０１〜１．２であることが好ましい（発明８）。

【0019】

上記発明（発明１〜８）において、前記剥離材は機能性素材を内部に包含していてもよい（発明９）。機能性素材としては、活性炭やゼオライト等が挙げられる。

【0020】

上記発明（発明１〜９）において、濾過装置は、前記濃縮液から前記剥離材を回収し、前記回収した剥離材を前記剥離材添加手段において添加する剥離材として再利用する剥離材回収手段を更に備えていてもよい（発明１０）。

【0021】

上記発明（発明１０）によれば、剥離材をリサイクルして使用することができるため、連続的に濾過処理運転を行う際に、剥離材添加手段において新規に添加する剥離材の量を抑えることができる。

【0022】

上記発明（発明１０）において、前記剥離材回収手段は、前記回収した剥離材を酸化処理及び／又は還元処理してから前記剥離材添加手段において添加する剥離材として再利用することが好ましい（発明１１）。

【0023】

上記発明（発明１１）によれば、回収した剥離材に既に付着・吸着している溶存物質や懸濁物質を酸化処理及び／又は還元処理により分解することができるため、回収した剥離材を剥離材添加手段において添加する剥離材として有効に再利用することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の濾過装置によれば、濾過体の濾過面に付着した異物が濾過体の目詰まりを引き起こすことを抑制し、継続的に濾過処理を行っても濾過性能を効果的に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態に係る濾過装置を示す概略構成図である。

【図2】同実施形態に係る濾過装置本体を示す正面一部断面図である。

【図3】同濾過装置本体が濾過処理運転時にあるときの状態を示す概略図である。

【図4】同濾過装置本体が逆洗浄運転時にあるときの状態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る濾過装置１は、濾過装置本体１００と、被処理液体混合槽２００と、剥離材分離装置３００と、酸化還元槽４００と、供給ポンプ５００とから構成されている。

【0027】

被処理液体混合槽２００には、被処理液体供給管２１０と剥離材供給管２２０と回収剥離材供給管２３０と混合被処理液体供給管２４０とが接続されている。被処理液体供給管２１０からは被処理液体が、剥離材供給管２２０及び回収剥離材供給管２３０からは固体状の剥離材が被処理液体混合槽２００に供給される。供給された被処理液体と剥離材とが被処理液体混合槽２００において混合されて混合被処理液体となり、混合被処理液体供給管２４０へと送られる。

【0028】

固体状の剥離材は、天然素材や有機系プラスチックからなるものを使用するが、これに限られるものではない。天然素材からなるものとしては、マンナンゲル、ゼラチン、セルロース系、アガロース系などのある程度の硬度を備え、かつ異物等の分離対象物や濾過体に衝突した際に当該分離対象物を吸着する吸着性能を備えたビーズ状（球状）のものなどが挙げられる。また、有機系プラスチックからなるものとしてはポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチックからなるペレット状（円柱状）のものなどが挙げられる。また、剥離材の硬度を濾過体よりも低くすることにより、剥離材が濾過体に衝突する際に剥離材が濾過体に損傷を与えることを防止する。

【0029】

剥離材の粒径が０．１ｍｍ未満では濾過体の透過水量が著しく減少するおそれがあり、剥離材の粒径が１０ｍｍを超えると分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを抑制できなくなる可能性がある。そのため、剥離材の粒径は０．１〜１０ｍｍとし、濾過体の十分な透過水量を確保した上で、分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを効率的に抑制することができる。さらに、水に沈むように剥離材の比重は１．０１〜１．２であることが好ましい。

【0030】

濾過装置１の用途に応じて、剥離材の内部に機能性素材を包含させることもできる。機能性素材としては、活性炭やゼオライト等が挙げられる。

【0031】

混合被処理液体供給管２４０の他端には供給ポンプ５００が接続されている。供給ポンプ５００は混合被処理液体を濾過装置本体１００へと送り込むためのポンプである。

【0032】

図２に示すように、本実施形態に係る濾過装置本体１００は、濾過体３０が内部に装着されたケーシング２０に、混合被処理液体流入管４０、処理済み液体流出管５０、排出管６０及び気体導入管７０が接続されて構成されている。

【0033】

ケーシング２０は、上部が開口している有底円筒状の容器本体２１と、容器本体２１の上部開口部を閉塞するように容器本体２１に装着される容器蓋部２２とから構成されている。容器蓋部２２の頭頂部にはケーシング２０内の気体を排出可能な排気口２３が設けられている。容器本体２１の底部には開閉バルブ２５を備えたドレン管２４が設けられており、必要に応じてケーシング２０内の液体を排出可能な構造となっている。

【0034】

濾過体３０は、柔軟性のある濾材を用いて形成された逆円錐台形状の布体である。濾過体３０に用いられる濾材の原材料としては、例えば、ナイロンやポリエステル等の有機合成品からなる化学繊維や綿等の天然繊維等を用いた不織布又は織布等が挙げられる。硬度のある剥離材を用いる場合には、ポリイミドや炭素繊維、金属製繊維等を用いた織布を濾材の原材料としてもよい。濾過体３０の上端部及び下端部はいずれも開口している。

【0035】

濾過体３０に用いられる濾材の孔径（メッシュ）は濾過対象に応じて適宜選定されるが、０．１〜１００μｍであることが好ましい。これは、濾過体の孔径が０．１μｍ未満では濾過処理に要する時間が増大し、濾過体の孔径が１００μｍを超えると固形物が濾過処理した処理済み液体に漏れてしまい、処理済み液体の水質が悪化してしまうことによる。濾過体の孔径を０．１〜１００μｍとすることにより、過剰な時間をかけることなく、処理済み液体に要求される水質基準を満足する濾過処理を行うことができる。

【0036】

濾過体３０は、ケーシング２０の容器本体２１の上部内壁に沿って設けられた環状の取付部材３１に濾過体３０の上端部を取り付けることにより、ケーシング２０内部に装着される。環状の取付部材３１は容器本体２１の上部内壁に対して着脱可能な構造となっている。また、取付部材３１には、濾過体３０を破損から保護するために、取付部材３から鉛直方向下方に向かって、かつ濾過体３０を取り囲むように円筒状の保護スクリーン３３が取り付けられている。

【0037】

さらに、濾過体３０の下端部には接続部材３２が取り付けられており、接続部材３２は排出管６０の排出口６２に着脱自在に接続されている。接続部材３２は、接続部材３２が排出管６０に接続されている状態で濾過体３０内に混合被処理液体を供給して旋回流動させる際にも排出管６０から外れることがない一方で、容器本体２１上部から濾過体３０内側に手を入れて、排出管６０から着脱することができる構造となっている。

【0038】

このように濾過体３０をケーシング２０内部に装着することにより、ケーシング２０内部は濾過体３０によって第一室２Ａと第二室２Ｂとに区画されていることとなる。また、濾過体３０は、ケーシング２０の容器蓋部２２を容器本体２１から取り外した上で、取付部材３１を容器本体２１の上部内壁より取り外すとともに接続部材３２を排出管６０より取り外すことにより、容器本体２１の上部開口部よりケーシング２０外部に取り出すことができる。

【0039】

混合被処理液体流入管４０は、混合被処理液体をケーシング２０に導入するものであり、ケーシング２０の容器本体２１の上部においてケーシング２０に接続されている。混合被処理液体流入管４０の途中には混合被処理液体のケーシング２０への流入を制御する流入バルブ４１が備えられており、流入バルブ４１を開栓すると、供給ポンプ５００により被処理液体混合槽から送り込まれる混合被処理液体がケーシング２０に流入し、流入バルブ４１を閉栓することにより流入が遮断される。

【0040】

また、本実施形態においては、混合被処理液体流入管４０は容器本体２１の上部内壁に設けられた取付部材３１よりも上側に接続されており、混合被処理液体流入管４０の流入口４２は、第一室２Ａに位置するとともに、濾過体３０の平面視接線方向に向かって開口している。このように混合被処理液体流入管４０をケーシング２０に接続し、流入口４２を開口させたことにより、混合被処理液体流入管４０から混合被処理液体をケーシング２０内に放出した場合に、混合被処理液体を濾過体３０の内側の濾過面に沿って渦巻状に旋回流動させることができる。

【0041】

処理済み液体流出管５０は、混合被処理液体を濾過処理した処理済み液体をケーシング２０から排出するものであり、ケーシング２０の容器本体２１の上部においてケーシング２０に接続されている。処理済み液体流出管５０の途中には処理済み液体のケーシング２０からの流出を制御する流出バルブ５１が備えられており、流出バルブ５１を開栓すると処理済み液体がケーシング２０から流出し、流出バルブ５１を閉栓することにより流出が遮断される。

【0042】

また、本実施形態においては、処理済み液体流出管５０は容器本体２１の上部内壁に設けられた取付部材３１よりも下側に接続されている。このように処理済み液体流出管５０をケーシング２０に接続したことにより、処理済み液体流出管５０の流出口５２は第二室２Ｂに位置していることになる。

【0043】

以上のような濾過体３０、混合被処理液体流入管４０、及び処理済み液体流出管５０の構造により、混合被処理液体流入管４０よりケーシング２０内に流入した混合被処理液体を濾過体３０によって濾過し、濾過処理済み液体を処理済み液体流出管５０からケーシング２０外部に流出させるという濾過機能を濾過装置１に持たせることができる。濾過体３０によって混合被処理液体から分離された異物等の分離対象物は、濾過体３０の第一室２Ａ側の濾過面に沿って渦巻状に発生している旋回流に乗って徐々に濾過体３０の下部表面に蓄積されていく。また、混合被処理液体中に含まれている固体状の剥離材も同様に旋回流に乗って徐々に濾過体３０の下部表面に蓄積されていく。

【0044】

なお、濾過体３０により区画されたケーシング２０の第一室２Ａ内の圧力を計測するための第一圧力計９Ａがケーシング２０の容器蓋部２２の上部に設けられており、第二室２Ｂの圧力を計測するための第二圧力計９Ｂがケーシング２０の容器本体２１の腹部に設けられている。第一圧力計９Ａ及び第二圧力計９Ｂを用いることにより、第一室２Ａと第二室２Ｂとの差圧を計測することができ、このように差圧を計測することにより、濾過体３０の濾過面の目詰まりの状態を確認することが可能である。すなわち、差圧がない又は小さいということは液体の濾過体３０通過がスムーズにいっているということであるため、濾過面に対する異物等の付着の影響はほぼない状態と判断できる。逆に、差圧が大きいということは液体の濾過体３０通過が滞り始めたということであるため、濾過面に異物等が付着している状態と判断できる。

【0045】

排出管６０は、濾過体３０によって混合被処理液体から分離された異物等の分離対象物や剥離材を含む濃縮液をケーシング２０から排出するものであり、ケーシング２０の容器本体２１の底部ほぼ中央においてケーシング２０に接続されている。排出管６０の途中には異物等の分離対象物を含む濃縮液のケーシング２０からの排出を制御する排出バルブ６１が備えられており、排出バルブ６１を開栓すると異物等の分離対象物を含む濃縮液がケーシング２０から排出され、排出バルブ６１を閉栓することにより排出が遮断される。

【0046】

排出管６０は、ケーシング２０内部にその一部が位置し、ケーシング２０内部からケーシング２０外部に向かって鉛直方向下向きに延出している。排出管６０は、容器本体２１の下で水平方向に向きを変えて延設されている。排出管６０の排出口６２には、前述のように、濾過体３０が接続部材３２を介して接続されている。このように排出管６０をケーシング２０及び濾過体３０に接続したことにより、濾過体３０によって混合被処理液体から分離された異物等の分離対象物を含む濃縮液を排出管６０より排出することができる。

【0047】

気体導入管７０は、ケーシング２０内部に供給する気体をケーシング２０外部から導入するものであり、ケーシング２０の容器本体２１の下部においてケーシング２０に接続され、そのまま容器本体２１内部にまで延出している。気体導入管７０の途中にはケーシング２０への気体の供給を制御する気体導入バルブ７１が備えられており、気体導入バルブ７１を開栓すると気体がケーシング２０へ供給され、気体導入バルブ７１を閉栓することにより供給が遮断される。

【0048】

気体導入管７０の容器本体２１内部に位置する端部には、環状の気体噴出管８０が接続されており、気体噴出管８０は排出管６０の排出口６２近傍を取り囲むように設置されている。また、気体噴出管８０には、濾過体３０の第二室２Ｂ側濾過面に向かって気体を噴出する複数の気体噴出孔８１が形成されている。このように複数の気体噴出孔８１が形成された気体噴出管８０を設置することにより、濾過装置１の濾過処理運転時においては、濾過体３０に対して気体を噴出すると気泡が液体中を濾過体３０に沿って上昇し、もって濾過体３０を振動させ続けるため、分離された異物等の分離対象物が濾過体３０の濾過面に付着することを抑制し、さらには異物等の分離対象物が濾過体３０の目詰まりを引き起こすことを抑制することができる。また、濾過装置１の逆洗浄運転時においては、濾過体３０に対して気体を噴出すると、気体の圧力によって液体が濾過体３０を第二室２Ｂ側から第一室２Ａ側に逆流するため、濾過体３０の濾過面に付着してしまった異物等の分離対象物を剥離して除去することができる。

【0049】

排出管６０の排出口６２とは逆側の一端には剥離材分離装置３００が接続されている。剥離材分離装置３００は、濃縮液に含まれている異物等の分離対象物と剥離材とを分離し、剥離材を回収して被処理液体混合槽２００に循環供給するためのものであり、気液混合槽３１０とスクリーン傾斜板３２０とプラスチック濾材３３０と下部水槽３４０とから構成されている。

【0050】

下部水槽３４０には、回収剥離材供給管２３０の、被処理液体混合槽２００と接続されているのとは逆側の一端が接続されている。また、回収剥離材供給管２３０の途中には酸化還元槽４００が設けられている。これにより、本実施形態に係る濾過装置１は、被処理液体混合槽２００→濾過装置本体１００→剥離材分離装置３００→酸化還元槽４００→被処理液体混合槽２００→・・・という循環型の濾過装置を形成することとなる。

【0051】

［濾過処理運転］
このように構成された濾過装置１を用いて濾過処理運転を行う場合、次のようにして実施される。まず、被処理液体混合槽２００に対して被処理液体供給管２１０から被処理液体を供給し、剥離材供給管２２０から供給された固体状の剥離材が被処理液体混合槽２００において被処理液体に添加・混合され、混合被処理液体となって混合被処理液体供給管２４０経由供給ポンプ５００へと送られる。このように、混合被処理液体として濾過装置本体１００のケーシング２０に導入される前に剥離材を被処理液体に添加することにより、剥離材が前もって被処理液体中の溶存物質や懸濁物質を付着・吸着するため、濾過処理運転時の濾過体３０への負荷が低減される。

【0052】

次に、排気口２３を開いた状態で、流出バルブ５１、排出バルブ６１及び気体導入バルブ７１を閉栓し、流入バルブ４１のみ開栓して混合被処理液体導入管４０から混合被処理液体をケーシング２０に導入し、濾過処理を開始する。混合被処理液体が容器本体２１に充填され、排気口２３より被処理液体が噴出する手前で排気口１６を閉じると、濾過装置本体１００は濾過処理運転を開始する。

【0053】

続いて、図３に示すように、流出バルブ５１、排出バルブ６１及び気体導入バルブ７１を開栓し、濾過装置本体１００は安定運転状態に入る。このとき、ケーシング２０内では濾過体３０の内側の濾過面に沿って渦巻状の旋回流が発生している。

【0054】

流出バルブ５１を開栓すると、濾過体３０を通過して濾過処理された処理済み液体が、処理済み液体流出管５０を経て濾過装置本体１００外部へ排出される。濾過体３０を通過できない異物等の分離対象物は、濾過体３０の第一室２Ａ側濾過面に滞留する。

【0055】

排出バルブ６１を開栓すると、渦巻状に発生している旋回流に乗って徐々に濾過体３０の下部表面に蓄積された異物等の分離対象物が、排出管６０を経て濾過装置本体１００の外部へ排出される。

【0056】

気体導入バルブ７１を開栓すると、気体が気体導入管７０を経て気体噴出管８０に供給され、気体噴出管８０に設けられた複数の気体噴出孔８１から濾過体３０の第二室２Ｂ側濾過面に対して気体が噴出する。その結果、噴出した気体が液体中で気泡化するとともに当該気泡が液体中を濾過体３０に沿って上昇し、もって濾過体３０を振動させ続けるため、分離された異物等の分離対象物が濾過体３０の第一室２Ａ側濾過面に付着することを抑制し、さらには異物等の分離対象物が濾過体３０の目詰まりを引き起こすことを抑制する。

【0057】

異物等の分離対象物の中には付着性のあるものもあり、そのような異物は、気泡によって濾過体３０を振動させても、濾過体３０の第一室２Ａ側濾過面への付着を防ぐことができない。一方、混合被処理液体には固体状の剥離材が含まれているため、旋回流に乗った剥離材が、濾過体の第一室側濾過面に付着しようとする、又は付着した異物等の分離対象物に衝突し、当該分離対象物が濾過体の第一室側濾過面に付着することを抑制することができる。

【0058】

排出管６０を経て濾過装置本体１００外部へと排出された濃縮液は、剥離材分離装置３００へと流入する。この濃縮液には異物等の分離対象物に加えて剥離材も含まれており、また、当該剥離材には溶存物質や懸濁物質等の異物等を付着・吸着したものも含まれている。

【0059】

剥離材分離装置３００へと流入した濃縮液は、まず、気液混合槽３１０において攪拌され、剥離材に付着した異物が剥離材から分離される。その後、濃縮液はスクリーン状のスクリーン傾斜板３２０に送られて剥離材と異物とが濃縮液から分離され、分離された剥離材と異物とは何れも下部水槽３４０へと落下する。スクリーン傾斜板３２０と下部水槽３４０との間にはプラスチック濾材３３０が設けられているため、異物は濾過されて剥離材と濾液のみが下部水槽３４０へと落下するようになっている。

【0060】

下部水槽３４０へと集められた剥離材及び濾液は、回収された剥離材を再利用すべく、回収剥離材供給管２３０を経て被処理液体混合槽２００へと供給される。このように剥離材をリサイクルして使用することにより、連続的に濾過処理運転を行う際に、被処理液体混合槽２００において新規に添加する剥離材の量を抑えることができる。さらに、回収剥離材供給管２３０の途中には酸化還元槽４００が設けられているため、回収した剥離材に付着・吸着している溶存物質や懸濁物質が残存している場合にも、当該溶存物質や懸濁物質を酸化処理及び／又は還元処理により分解することができるため、回収した剥離材を被処理液体混合槽２００において添加する剥離材として有効に再利用することができる。

【0061】

このように、本実施形態に係る濾過装置１によれば、異物等の分離対象物が濾過体３０の濾過面に付着することを抑制することができるため、異物等の分離対象物が濾過体３０の目詰まりを引き起こすことを抑制することができる。

【0062】

［逆洗浄運転］
濾過装置１を用いて逆洗浄運転を行う場合、次のようにして実施される。ここで、逆洗浄とは、本来の濾過をするために液体を流す方向とは逆の方向に液体を流して、濾過体を洗浄することをいう。本実施形態に係る濾過装置１においては、前述したように、分離された異物等の分離対象物が濾過体３０の濾過面に付着することを防止する機構が採用されているものの、継続的に濾過処理を行っても完全に濾過性能を維持することは困難であり、経時的には濾過性能が低下する。したがって、低下した濾過性能を回復させるためには、逆洗浄運転を行うことが必要となる。

【0063】

なお、逆洗浄運転は、濾過処理運転時間を管理して、所定の時間が経過したところで定期的に行われることもあるし、第一圧力計９Ａと第二圧力計９Ｂとの差圧を管理して、差圧が所定の大きさを超えたところで都度行われることもあるし、その両方を組み合わせて行われることもある。

【0064】

まず、図４に示すように、流入バルブ４１及び流出バルブ５１を閉栓し、濾過処理運転を停止するとともに排出管６０が洗浄廃水の排出を担うように配管の切り替えを行う。この状態で排出バルブ６１及び気体導入バルブ７１を開栓したままとすれば、排出管６０からケーシング２０内の液体が流出していくとともに、気体噴出管８０から濾過体３０の第二室２Ｂ側濾過面に対して気体が噴出し、気体の圧力によってケーシング２０内の液体は濾過体３０の外側から内側へと逆流し始める。その結果、濾過体３０の内側濾過面に付着した異物等の分離対象物が逆流した液体の勢いで剥離されて除去される。ここで、気体は液体中で気泡化しており、濾過体３０を通過できないため、液体のみが濾過体３０を通過して第二室２Ｂ側から第一室２Ａ側へと流れる。

【0065】

なお、通常は逆洗浄運転を行うことによって濾過体３０の濾過面に付着した異物等の分離対象物が剥離されて除去され、低下した濾過性能を回復させることができるが、それでも十分に濾過体３０の洗浄を行うことができない場合は、排出管６０から洗浄水を導入し、流入バルブ４１及び洗浄廃液ドレン弁６００を開栓するとともに逆流防止弁６１０を閉栓することにより、濾過体３０の第一室２Ａ側濾過面を洗浄する工程を追加することもある。その際には、気体噴出管８０から濾過体３０の第二室２Ｂ側濾過面に対して気体を噴出させて濾過体３０に振動を与える工程も併用することもある。また、必要に応じて濾過体３０を濾過装置１より取り外して洗浄することも可能である。

【0066】

このように、本実施形態に係る濾過装置１によれば、異物等の分離対象物が濾過体３０の濾過面に付着したとしても、逆洗浄運転を適宜行うことができるため、低下した濾過性能を回復させることができる。

【0067】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

【0068】

本実施形態に係る濾過装置１によれば、簡単な構成で被処理液体中の異物等の分離対象物を効率的に除去することができるとともに、分離された異物等の分離対象物を連続的に排出することができる。また、濾過処理運転の合間に逆洗浄運転を行うことによって低下した濾過性能を回復させ、連続的に運転する場合にも濾過性能を維持することができる。

【0069】

本実施形態に係る濾過装置１は、各種産業分野の製造プロセスにおけるスラリー状液体の膜分離処理、特に発酵菌体の分離やブドウ糖液の精製等における膜分離処理の前処理として液中の異物を除去する際に用いられる濾過装置として、膜分離工程の前段に容易に組み込むことができるため、工業的に極めて有用である。

【0070】

また、濾過体３０に用いられる濾材のメッシュを好適に選定することにより、特定の粒子径以上の粒子を除去することも可能となり、比較的異物混入が少ない井水等から懸濁物を除去する用水処理や、海水中のプランクトンを除去する海水処理等の処理において、精密濾過工程の前段に容易かつ安価に組み込むことができるため、作業性の改善に大いに役立つ。

【0071】

さらに、精密濾過装置を用いた工程の前工程に濾過装置１を用いることにより、高価な濾過膜や保安フィルターの寿命を延ばし、廃棄物を削減することができるため、本実施形態に係る濾過装置１は環境保全の観点でも高い効果を奏する。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明は、各種液体を継続的に濾過処理するために有用である。

【符号の説明】

【0073】

１…濾過装置
１００…濾過装置本体
２０…ケーシング
２１…容器本体
２２…容器蓋部
２３…排気口
２４…ドレン管
２５…開閉バルブ
２Ａ…第一室
２Ｂ…第二室
３０…濾過体
３１…取付部材
３２…接続部材
３３…保護スクリーン
４０…混合被処理液体流入管
４１…流入バルブ
４２…流入口
５０…処理済み液体流出管
５１…流出バルブ
５２…流出口
６０…排出管
６１…排出バルブ
６２…排出口
７０…気体導入管
７１…気体導入バルブ
８０…気体噴出管
８１…気体噴出孔
９Ａ…第一圧力計
９Ｂ…第二圧力計
２００…被処理液体混合槽
２１０…被処理液体供給管
２２０…剥離材供給管
２３０…回収剥離材供給管
２４０…混合被処理液体供給管
３００…剥離材分離装置
３１０…気液混合槽
３２０…スクリーン傾斜板
３３０…プラスチック濾材
３４０…下部水槽
４００…酸化還元槽
５００…供給ポンプ
６００…洗浄廃液ドレン弁
６１０…逆流防止弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】