JP2877845B2

JP2877845B2 - 液体処理塔

Info

Publication number: JP2877845B2
Application number: JP1205762A
Authority: JP
Inventors: 好夫砂岡; 博勝中川
Original assignee: ORUGANO KK
Current assignee: ORUGANO KK
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH0372905A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、液体中に含まれる金属イオンや塩類等の溶
解成分をイオン交換樹脂に吸着あるいはイオン交換させ
て除去したり、あるいは濃縮したりするための装置に関
するものである。

＜従来の技術＞たとえば、懸濁物と溶解性不純物とが共存する液体の
浄化を行おうとする場合、従来は、前処理装置により原
液中の懸濁物を予め除去したあと、塔内にイオン交換樹
脂や粒状活性炭等の反応性粒状体を充填してなる液体処
理塔で溶解性不純物を吸着あるいはイオン交換によって
除去することにより行われ、そして前処理装置としては
通常、砂濾過器や中空糸状の膜を用いた濾過器あるいは
カートリッジフィルタ等の濾過装置が使用されているの
が一般的である。

＜発明が解決しようとする課題＞このような浄化方法では、独立した二つの装置を要す
るとともに各装置を連絡する配管や弁、場合によっては
ポンプやタンクを必要とするため、大きな設備となって
設置コストが高くなるとともに、大きな設置スペースを
必要とし、また運転や点検保守に多大の労力が必要とな
ってしまう。そのため、本来は前記液体処理塔の前に濾
過装置を設置したいと考えても、以上のような問題から
設置に至らない場合も生じている。

この問題を解決するためには、濾過装置を液体処理塔
の内部に組み込む方法が考えられるが、この方法が産業
分野で一般的に利用されないのは以下の問題を生ずるた
めである。

つまり、従来から使用されている前述のような濾過装
置を液体処理塔の内部に組み込もうとすると、装置の構
造が極めて複雑となるため、設計、製作上の無理が生じ
る、運転方法が複雑となる、保守点検性が大幅に低下す
る等の不具合を生じ、そのため、装置本来の機能を十分
発揮できなくなってしまうからである。

本発明は、濾過装置と反応性粒状体を充填してなる液
体処理塔を複合化するにあたって、塔内の構造を極めて
簡素にした新しい液体処理塔を提供することを目的とす
るものである。

＜問題点を解決するための手段＞上記目的を達成するためになされた本発明よりなる液
体処理塔は、塔内にイオン交換樹脂を充填するととも
に、当該充填層の上方に単繊維の集合体からなる長繊維
束を立設させてなる濾過体を形成し、当該濾過体の上方
部に原液の流入管を、また前記イオン交換樹脂充填層の
下方部に処理液の流出管をそれぞれ連通した液体処理塔
であって、前記濾過体は、塔内下方のイオン交換樹脂充
填層から上方に間隔を空けた位置に横設した透水性支持
体に長繊維束の下端を固定するとともに、その上端を自
由端として塔内部に長繊維束を立設した構成からなり、
当該長繊維束の上端から下端に向かって下降流で原液を
通液することによって長繊維束内の空隙部で懸濁物を捕
捉するようになし、更に前記透水性支持体とその下方の
イオン交換樹脂充填層の間の塔内空間部に、前記透水性
支持体上方の長繊維束濾過体を逆洗洗浄するための逆洗
空気及び逆洗水を流入させる管を接続するとともに、該
空間部に、下方のイオン交換樹脂充填層を再生するため
の再生薬液を流入させる管を接続したことを特徴とす
る。

以下に本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の液体処理塔のフローを示す全体図で
あり、図中１は塔本体を示している。当該塔本体１内の
下方部にイオン交換樹脂２を充填してなる充填層３を形
成するとともに、当該充填層３の上方に複数本の長繊維
束４を立設してなる濾過体５を形成させる。

当該濾過体５は、前記充填層３の上方に横設した、た
とえば多孔板６等の透水性支持体に単繊維の集合体から
なる長繊維束４の下端を後述する固定具７によって固定
するとともに、長繊維束４の上端を自由端とし、長繊維
束４を多孔板６の上方の塔本体１内に比較的密に充填す
ることにより、長繊維束４を立設した構成のものであ
り、原液の濾過に際しては長繊維束４の上端から下端に
向かって下降流で原液を通液することによって行う。

前記多孔板６はたとえば塔本体１内の側胴部に設けた
座８によってボルトによって固定されており、塔本体１
の上部鏡板部を取り除くことによって、長繊維束４を固
定したまま多孔板６を塔外に取り出すことができるよう
になっている。

また、前記濾過体５の上方部に原液流入管９と逆洗排
水排出管10をそれぞれ連通し、更に前記充填層３の下方
部に処理液流出管11を連通するとともに当該処理液流出
管11にブロー管12を分岐して連通する。

また、充填層３の上方であって多孔板６の下方の空間
部に濾過体５を逆洗するための逆洗空気流入管13を連通
し、当該逆洗空気流入管13に逆洗水流入管14を分岐して
連通する。

なお、15は充填層３と多孔板６との間の前記空間部に
付設した、イオン交換樹脂２の再生薬液のディストリビ
ュータ、16は当該ディストリビュータ15に連通させた再
生薬液供給管であり、これらは必要に応じて設置され
る。また、17〜23はそれぞれ弁を示す。

次に、長繊維束４を多孔板６に固定する方法について
説明する。

第２図は、長繊維束４の固定部分の拡大断面図であ
り、図中４は多数本の単繊維の集合体からなる長繊維
束、６は多孔板、また７は長繊維束４を多孔板６に固定
するための固定具をそれぞれ示している。第２図に示し
た長繊維束４は、多数本の単繊維をその下端において接
着剤等で固めて束となすとともに、固めた部分（以下接
合部24という）の中心に挿入孔25を有する構造としてあ
る。

また、固定具７は上端閉成で下端が開口した筒状体26
と、当該筒状体26の中間部に付設した、多孔板６の孔27
より大径の鍔28とからなるもので、当該鍔28の上方の筒
状体26の側胴部には多数の孔29を貫設してある。当該筒
状体26の径は、前記挿入孔25内および多孔板６の孔27内
に挿入することができるようにこれらの各孔より小径と
し、かつ挿入した際に筒状体26の外側にそれぞれ適当な
隙間S₁、S₂が形成されるような径としてある。なお、前
記鍔28にはこれらの隙間S₁およびS₂を連通するごとく、
連通孔30を貫設する。

当該固定具７と長繊維束４とは、筒状体26の閉成上端
を、長繊維束４の接合部24に設けた挿入孔25の下部より
差し込んで当該挿入孔25に筒状体26の上部を挿入し、接
合部24の下面と鍔28の上面とを当接した後、接合部24お
よび鍔28をたとえばクランプ31により挟むことによって
固定してあり、更に長繊維束４が固定されている固定具
７と多孔板６とは、筒状体26の開口下端を多孔板６の各
孔27の上部から差し込んで当該孔27に筒状体26の下部を
挿入した後、鍔28によって多孔板６上に係止し、その後
筒状体26の下部に、多孔板６の下方よりナット32をネジ
込むことによって固定してある。

当該ナット32には、その周囲、軸方向に複数の連通孔
33を貫設してあり、当該連通孔33、前記隙間S₁、鍔28の
連通孔30、および前記隙間S₂によって多孔板６の上方の
室と下方の室とが連通されている。また、34は鍔28と多
孔板６との間に介在させたスペーサを示している。

＜作用＞以下に本液体処理塔の操作を説明する。

原液を処理するに際しては、弁17および弁22を開口し
て原液流入管９より塔本体１内に下降流で原液を流入さ
せる。流入した原液は先ず塔内で立設する長繊維束４か
らなる濾過体５と接触しながら流下し、この間に長繊維
束４で形成する空隙部で原液中の懸濁物が捕捉される。
懸濁物を除去されて清澄となった濾過液は、その一部が
固定具７を構成している筒状体26に設けた孔29から筒状
体26内に入り、次いで当該筒状体26内を通って多孔板６
の下方の室に至り、濾過液の他部は隙間S₂、鍔28の連通
孔30、隙間S₁、およびナット32の連通孔33を通過して同
じく多孔板６の下方の室に至る。

多孔板６の下方に集液された濾過液は次いで塔内を流
下してイオン交換樹脂２の充填層３と接触し、この際濾
過液中に含まれている特定の溶解性物質あるいはイオン
が、吸着またはイオン交換によってイオン交換樹脂２に
捕捉され、処理液は処理液流出管11から流出する。

このような処理の続行により長繊維束４の空隙部に懸
濁物が多く捕捉されると、濾過体５における圧力損失が
次第に増大し、圧力損失の増大に伴い長繊維束４の下方
部から直立している長繊維束４が屈曲しはじめ、長繊維
束４の直立する高さが次第に減少して行く現象が生ず
る。

イオン交換樹脂２の処理能力がまだ十分に残っている
うちに、前記圧力損失の増大が予め決定してある値とな
った場合には、その時点で弁17および弁22を閉じ、原液
の処理を一旦中断して以下のような濾過体５の逆洗を行
う。

すなわち、弁18および弁19を開口して逆洗空気流入管
13から圧縮空気を流入する。

多孔板６の下方は濾過液で満たされているので、圧縮
空気の流入によって最初に濾過液が、連通孔33、隙間
S₁、連通孔30を経て隙間S₂より、あるいは筒状体26の内
部を通って側胴部の各孔29より、多孔板６の上方の室に
流出するが、すぐに多孔板６の下方に第２図に示したご
とく液面Ｌが形成されるとともに当該液面Ｌの上部に圧
縮空気の層Ａが形成される。そして、圧縮空気は液面Ｌ
より上方に位置するナット32の連通孔33を経て隙間S₁に
至り、更に連通孔30を経て隙間S₂から噴出される。な
お、この時前記液面Ｌが筒状体26の下端開口部よりも上
に位置するように各連通孔33、30および隙間S₁、S₂の開
口面積を設定しておくとよく、このような構成とするこ
とによって圧縮空気を各固定具７に有する連通孔33に均
等に供給することができる。

当該圧縮空気の流入により、多孔板６の上方の室内の
液が攪拌されるとともに長繊維束４が振動し、繊維間で
形成されていた空隙が破壊されて懸濁物の集合体が破壊
され、また長繊維束４に付着していた懸濁物が剥離され
る。

特に圧縮空気を流入する初期の段階で多孔板６の下方
に存在する濾過液が圧縮空気に一気に押し上げられて勢
いの強いピストン流となるので、懸濁物の除去に効果的
である。

上述した圧縮空気の流入を続行したまま、あるいは弁
19を閉じて圧縮空気の流入を止めた後、弁20を開口して
逆洗水流入管14から逆洗水を流入する。

流入した逆洗水は主に筒状体26の下端開口部から当該
筒状体26内に入り、次いで当該筒状体26上部の各孔29か
ら流出し、一部はナット32の連通孔33を通って隙間S₂か
ら流出する。

長繊維束４の下端が固定されているとともに、その上
端が自由端となっているので、逆洗水の上昇流により長
繊維束４は吹き流しのようになって伸長するとともに、
各繊維が振動する。したがって、前記圧縮空気の流入に
よるショックによって長繊維束４から離脱した懸濁物は
洗浄水で洗い流され、懸濁物を含む逆洗排水が逆洗排水
流出管10から塔本体１外に流出する。

本発明に用いる長繊維束４からなる濾過体５は、長繊
維束４の下端が多孔板６に固定されているので、高流速
の逆洗空気や逆洗水を流入しても長繊維束４が塔本体１
外に流出することがない。

したがって、従来の砂やアンスラサイト等の充填材を
用いる濾過方法と比較してより以上の高流速の逆洗空気
あるいは逆洗水を流入することができるとともに、濾過
体５の上方にスクリーン等の障害物が一切付設されてい
ないので、本発明に用いる濾過体は短時間で、かつ効果
的に懸濁物を逆洗により除くことができる。

以上のような濾過体５の逆洗が終了したら弁18、弁1
9、および弁20を閉じ、弁17および弁22を開口して原液
流入管９から塔本体１内に原液を流入させ、再び前述の
ような原液の処理を続行する。

なお、濾過体５における圧力損失の増大が予め決定し
てある値となるより先に、イオン交換樹脂２の処理能力
が低下した場合には、イオン交換樹脂２の再生を行わな
ければならない。

当該再生の方法は使用するイオン交換樹脂の種類によ
って異なるので、それぞれの種類に応じて適宜の再生方
法を採用すればよい。たとえばイオン交換樹脂２に酸や
アルカリ等の薬液を接触させて再生を行う場合は、第１
図において弁21および弁23を開口し、再生薬液供給管16
を介してディストリビュータ15からイオン交換樹脂２の
充填層３上部に再生薬液を供給してイオン交換樹脂２と
接触させ、再生排液はブロー管12から流出させるように
して行えばよい。

次に、本発明に用いる長繊維束を説明すると、当該長
繊維束としては比較的高流速の原液を下降流で通液して
も、その初期においては長繊維束の下方部がやや屈曲し
てその高さが若干縮み、また通液の続行により下方部の
屈曲部が増加し、次第に長繊維束の直立している高さが
減少していくが、長繊維束が水平状に折れ曲がらず塔内
で通液中においても全体的に直立しているような腰の強
さを有するのもが望ましく、たとえばポリアクリル繊
維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の合成繊維、
あるいは綿、羊毛等の天然繊維そのものからなる単繊維
の集合体を用いることができ、更にポリアクリル系、ポ
リアミド系等の合成繊維の素材にイオン交換基を導入し
た公知のイオン交換繊維や、これらの繊維を原料として
公知の方法で賦活して製造された活性炭素繊維からなる
単繊維の集合体を用いることもできる。

なお、長繊維束としてイオン交換繊維や、活性炭素繊
維からなる単繊維の集合体を用いた場合は、当該長繊維
束からなる濾過体において濾過の機能と同時に、イオン
交換機能あるいは吸着機能を併せて発揮させることがで
き、より高度な処理を行うことができて便利である。

上記単繊維の太さとしては通常１〜80μのものを用
い、また長繊維束の長さとしては通常0.1〜3m、好まし
くは0.2〜1.5mのものを用いるとよい。

なお、上述の実施態様では、長繊維束を立設させてな
る濾過体を、イオン交換樹脂充填層の上方に一段だけ形
成した液体処理塔の例について説明したが、本発明にお
いては長繊維束からなる濾過体をイオン交換樹脂充填層
の上方に複数段（通常は２〜３段でよい）縦列に形成て
もよい。その場合は、各濾過体を上段から下段に向かっ
て順次精密な濾過が行えるような構成とし、濾過液の品
質向上と同時に濾過時間の延長が図れるという、いわゆ
る多層濾過の効果が得られるようにする。

すなわち、本発明に用いる長繊維束からなる濾過体に
おいては、主として長繊維束を構成している単繊維の太
さによって得られる濾過液の品質や圧力損失が変化し、
一般的には単繊維の太さが細いほど濾過液の品質は良好
となるが圧力損失は増大し、そのため濾過時間が短くな
り、一方単繊維の太さが太いほど圧力損失は低下し、濾
過時間も長くなるが逆に濾過液の品質は低下する。した
がって、各濾過体を上段から下段に向かって順次精密な
濾過が行えるような構成とするには、各濾過体ごとに長
繊維束に用いる単繊維の太さを相違させ、かつ下段の濾
過体に至るほど用いる単繊維の太さを細くするとよい。

なお、上記単繊維の太さ以外の要因、たとえば使用す
る長繊維束の長さや長繊維束の充填密度等の要因の変化
によっても得られる濾過液の品質および圧力損失がある
程度相違し、長繊維束の長さが長いほど、また充填密度
が大なるほど濾過液の品質は良好となるが逆に圧力損失
は増大し、濾過時間が短くなり、一方長繊維束の長さが
短いほど、また充填密度が小なるほど圧力損失は低下
し、濾過時間は長くなるが逆に濾過液の品質は低下す
る。したがって、これらの要因を適宜変化させることに
よって、各濾過体を上段から下段に向かって順次精密な
濾過が行えるような構成としてもよい。

上述した液体処理塔は、イオン交換樹脂充填層の上方
に複数の多孔板を横設して充填層上方の塔内を複数の室
に分割し、各多孔板に長繊維束をそれぞれ立設させるこ
とによって各室内に長繊維束からなる濾過体を形成させ
る構成とすればよく、基本的には第１図に示した液体処
理塔と同じであるので、詳しい説明は省略する。

＜効果＞以上説明したごとく、本発明の液体処理塔はイオン交
換樹脂充填層の上方に、長繊維束からなる濾過体を形成
させる構成としたことによって以下のような効果を奏す
る。

一つの装置で前処理としての濾過と、吸着あるいはイ
オン交換の機能を課すことができ、設置面積の低減や設
備コストの低減が図れるのは勿論であるが、長繊維束を
用いる濾過は前述したように装置的に簡素であり、よっ
て前記両機能の複合化による装置的な複雑化を最小限に
止めることができる。

本発明に用いる長繊維束は、前述のごとく長繊維束の
下端を接着剤等で固めることによっていわゆるモジュー
ル状とすることが可能であり、更にこのような長繊維束
全体をたとえば網等の透水性保護具で覆っても差し支え
なく、このようにモジュール状とした場合は多孔板等へ
の取り付けおよび多孔板等からの取り外しが極めて簡単
に行えるようになり、したがって液体処理塔内部の保守
点検を行うことや長繊維束の交換作業等が極めて容易に
なる。

更に、イオン交換樹脂充填層の上方に、長繊維束から
なる濾過体を複数段縦列に形成するとともに、各濾過体
を上段から下段に向かって順次精密な濾過が行えるよう
な構成とした場合には、上記効果に加えていわゆる多層
濾過の効果によって濾過液の品質を向上させるとともに
濾過時間を長くできるという、濾過体を一段に設けただ
けでは達成できない新たな作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図ともに本発明の実施態様を示すもので、
第１図は本発明の液体処理塔の全体図を示す説明図であ
り、第２図は本発明に用いる長繊維束の固定部分を示す
拡大断面図である。１…塔本体、２…イオン交換樹脂３…充填層、４…長繊維束５…濾過体、６…多孔板７…固定具、８…座９…原液流入管、10…逆洗排水排出管 11…処理液流出管、12…ブロー管 13…逆洗空気流入管、14…逆洗水流入管 15…ディストリビュータ 16…再生薬液供給管、17〜23…弁 24…接合部、25…挿入孔 26…筒状体、27…多孔板の孔 28…鍔、29…孔 30…連通孔、31…クランプ 32…ナット、33…連通孔 34…スペーサ、S₁、S₂…隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 36/00 - 36/04 B01D 15/00 C02F 1/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塔内にイオン交換樹脂を充填するととも
に、当該充填層の上方に単繊維の集合体からなる長繊維
束を立設させてなる濾過体を形成し、当該濾過体の上方
部に原液の流入管を、また前記充填層の下方部に処理液
の流出管をそれぞれ連通した液体処理塔であって、前記
濾過体は、塔内下方のイオン交換樹脂充填層から上方に
間隔を空けた位置に横設した透水性支持体に長繊維束の
下端を固定するとともに、その上端を自由端として塔内
部に長繊維束を立設した構成からなり、当該長繊維束の
上端から下端に向かって下降流で原液を通液することに
よって長繊維束内の空隙部で懸濁物を捕捉するようにな
し、更に前記透水性支持体とその下方のイオン交換樹脂
充填層の間の塔内空間部に、前記透水性支持体上方の長
繊維束濾過体を逆洗洗浄するための逆洗空気及び逆洗水
を流入させる管を接続するとともに、該空間部に、下方
のイオン交換樹脂充填層を再生するための再生薬液を流
入させる管を接続したことを特徴とする液体処理塔。
【請求項２】イオン交換樹脂充填層の上方に、長繊維束
を立設させてなる濾過体を複数段縦列に形成するととと
もに、各濾過体を上段から下段に向かって順次精密な濾
過が行える構成とした請求項１に記載の液体処理塔。