珪藻土ろ過

珪藻土ろ過は、珪藻と呼ばれる微小な水生生物の化石化した残骸の層を通過する際に、液体から粒子を除去する特殊なろ過プロセスです。これらの珪藻は、地表に沿って存在する珪藻土鉱床から採掘され、開放された流動水域の堆積物中に蓄積されています。得られた珪藻土は、酸浸出または液液抽出によって精製され、あらゆる用途に使用できます。DEろ過プロセスは、プレコーティング、ボディフィード、洗浄の3つの主要な段階で構成されています。[ 1 ]

珪藻土ろ過の精度により、効率性を維持しながら危険な微粒子を捕捉できるため、DE フィルターは水槽、廃水処理、食品および飲料のろ過など の用途で非常に人気があります。

関数

プール

珪藻土フィルターは、高い効率を持ちながら汚染物質を除去するための最有力候補であると一般的に認められています。プールのろ過に適用された場合、DEフィルターは水の透明度を維持するためにさまざまな粒子サイズを捕捉する能力があることが実証されています。最近の研究では、珪藻土フィルターは1〜6マイクロメートル（ミクロン）のサイズの粒子を除去できるため、水質を最大限に高めることができることが示されています。[ 2 ]この程度のろ過により、バクテリア、藻類、ウイルス、その他の微細な粒子を含む小さな粒子を除去できます。これらの粒子の多くは、体液、排泄物、および水を汚染する可能性のあるその他のバクテリアに由来します。そのような粒子を除去してろ過プロセスを支援するために追加できる塩素などの凝固剤がありますが、塩素で効率的に除去できない一般的な汚染物質には、クリプトスポリジウム、ジアルジア・デュオデナリス、緑膿菌などがあります。これらの寄生虫は塩素耐性が高い場合が多く、凝固法などの従来の方法では除去しにくい。それにもかかわらず、クリプトスポリジウムやジアルジアの発生率は低いように思われ、ジョージア州アトランタで行われた最近の調査では、160のプールのうち13のプールサンプル（18.1%）で、少なくともいずれかの寄生虫が検出された。[ 3 ]

その他の可能性のある細菌、ウイルス、寄生虫

出典: [ 4 ]

特定の細菌、ウイルス、寄生虫の性質を考慮すると、スイミングプールを利用する人々の健康を確保する上でろ過が重要な要素となります。珪藻土フィルターが採用され、適切に設計されている場合、寄生虫のほぼ100％を除去および最小限に抑える上で非常に効率的であることが証明されています。これを達成するには、ろ過媒体（珪藻土）は、クリプトスポリジウムを除去するには少なくとも4マイクロメートル、ランブル鞭毛虫（G. lamblia）をろ過するには少なくとも7マイクロメートルである必要があります。[ 5 ]研究により、DEろ過は、従来の粒状媒体ろ過などの他の方法よりも寄生虫オーシスト濃度を大幅に削減できることが示されています。DEろ過研究では、実物大の水処理シミュレーションで寄生虫オーシストが6ログ除去されたことが示されました。[ 6 ]（6 logは、微生物が100万個中99.9999%減少することを意味します）DEフィルターはミクロン評価が低いため、存在する最小の汚染粒子を捕捉することができます。

地表水処理やレクリエーション用水処理におけるDEフィルターの使用には定期的なメンテナンスが必要であり、水量によってはメンテナンスと交換の頻度が必要になる場合があります。ろ過効率を保つには、フィルターに水を継続的に流し、定期的に圧力をチェックする必要があります。メンテナンスは定期的に行う必要があり、フィルターは4～6週間ごとに逆洗し、そのたびに新しいDEメディアを追加する必要があります。メンテナンスが適切に行われないと、細菌、ウイルス、寄生虫の蓄積が溢れ、効率が低下する可能性があります。[ 7 ]ろ過システムは汚染物質の完全な除去を保証するものではないため、細菌、ウイルス、寄生虫のリスクが依然として存在する可能性があることに注意することが重要です。

食品・飲料業界

珪藻土ろ過は、食品や飲料の用途でも、バクテリアや微生物などの汚染物質を除去するために使用できます。これらは消費財の品質を変えることが多いものです。バクテリアや菌類が特定の消費液体から除去されない場合、長期的な汚染を引き起こし、製品の保存や品質に影響を与える可能性があります。[ 8 ]多くの製品はろ過要件を満たす必要があります。たとえば、醸造業者は、麦芽飲料（ビール、エールなど）を含む特定のアルコールの製造中に特定の要件を満たす必要があります。[ 9 ]ビールのろ過では、有害な微生物を残して飲料の味に影響を与える濁度（酵母、ホップ樹脂、シュウ酸カルシウム）を除去する必要があるのが一般的です。このろ過を行うことで微生物が除去され、ビールの味と外観が改善され、保存期間が延長されます。ろ過には多くの方法がありますが、珪藻土ろ過はキャッチャーとして使用され、ビール内の粒子を捕捉して透明度を向上させます。珪藻土は、化学物質を使わずに自然なプロセスを経て作られ、個々の醸造ニーズに合わせて珪藻土の量を調整できるため、醸造者にとって比較的簡単な選択肢となっている。[ 10 ]

環境修復

主要コンポーネントとプロセス

珪藻土（DE）フィルターは、そのフィルターの機能に応じてカスタマイズできますが、基本的なDEフィルターはすべて同様の部品で構成されています。プロセスはまず、原水源に直接接続されたパイプラインから始まり、そこでは水の流れを連続的に制御できます。メカニズム全体を通して、耐腐食性があるため、銅製の金属パイプを使用することをお勧めします。

隣接する水道管

液体のろ過は直接水源から供給されなければなりませんが、これは場所や給水によって異なる場合があります。そのような流体の場所や分布によっては、これらの流体の流れを促進するために使用される材料は、錆びにくく耐腐食性である必要があります。[ 11 ]人気のある材料の中で、銅は、自然な摩耗に耐える強力な特性により、安全な飲料水を供給してきた最も一般的な元素です。ほとんどの産業用および非商業用の用途では、流体用銅配管は、スリーブで絶縁するか、ポリフェニレンエーテル管スリーブで包んでさらに保護することもできます。個別の用途に応じた金属の代替品には、ポリ塩化ビニル管（PVC）、架橋ポリエチレン（PEX）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）で作られた水道管が含まれます。このカテゴリのパイプは、耐久性に優れ、簡単に順応できるためプラスチックを使用します。また、高圧に耐えることができ、錆や腐食を防ぎます。[ 12 ] DEろ過では、ろ過プロセス中の水流の純度を維持するために、プロセス全体にわたって同じ配管材料を使用する必要があります。 [ 13 ]

プレコートタンク/ボディフィードタンク

プレコートとボディフィードを備えた一般的なろ過フロー図

一般にスラリーと呼ばれる流体は、多くの場合、メインの DE フィルターで効率的にろ過することができないさまざまなサイズの粒子の混合物で構成されています。このような粒子が蓄積すると圧力が上昇し、液体の流量が減少してフィルターが機能しなくなります。これを防ぐために、ろ過プロセスには、ろ過プロセスを妨げる問題を防ぐために特定の粒子を分散させる追加のろ過助剤を含めることができます。[ 14 ]ろ過助剤は固体粒子で、特定のサイズの粒子を捕捉しながら液体の連続的な流れを可能にすることで、透過性と多孔性を高めてろ液の透明度を改善できます。ろ過助剤が蓄積すると多孔性が高くなります。体積は蓄積しますが、全体積の約 15% が固体で、残りは空きスペースになります。[ 15 ]これらのフィルターは、ろ過プロセスの前に適用されるプレコートとして機能することができます。これはフィルタープレスを通してポンプで送られ、同時に指定されたフィルター クロス上に多孔質のフィルター ケーキを作成します。ボディフィードは、ろ過プロセス全体を通してポンプで送り込まれる追加のろ過助剤であり、清澄化を向上させ、ろ過ケーキの堆積を防ぐために使用されます。ろ過ケーキが堆積すると、不浸透性となり、スラリーの連続的な流れを妨げる可能性があるため、有害となる可能性があります。通常、ボディフィードは粗く、容量が大きいため、ろ過ケーキの堆積を促し、粒子を効率的に除去することができます。[ 16 ]プレコートタンクとボディフィードタンクは、一般的に同じ目的で使用され、ろ過プロセスを妨げる可能性のある大きな粒子を除去します。最初のスラリーの純度に応じて、ボディフィードまたはプレコートの必要量は異なります。

隔壁

濾過ケーキの形成は自然に起こるものではなく、濾過ケーキの堆積を支える膜が必要です。この膜は一般にセプタムと呼ばれ、多くの場合、メッシュと同様の機能を果たすプラスチックまたは金属材料で作られています。セプタムは多孔質で透過性があり、開口部があるため、スラリーは通過しますが、珪藻土は堆積してセプタムの開口部を塞ぎます。[ 17 ]

水圧調整器

サイクルタイム、不適切なメンテナンス、セプタムの損傷、流量の増減などにより、圧力変動が生じる可能性があります。圧力はろ過効率にとって極めて重要です。高圧はフィルターを損傷し、不要な力によって流体がセプタムを急速に通過してしまう可能性があります。適切な流量が妨げられることなく確保されるよう、ろ過液の流量、プレコート、ボディフィードを監視することが重要です。

製造された珪藻土フィルターの種類

圧力フィルター

典型的な珪藻土加圧ろ過システムのフロー図

鉄、マグネシウム、ミルスケール、その他の沈殿物などの粒子を除去する方法の1つに、圧力フィルターの使用があります。このタイプのフィルターは、内部圧力に耐えるように設計された頑丈なフィルター容器と、配水および集水用のパイプのネットワークで構成され、1つまたは複数のタイプのフィルター媒体を組み込むことができます。[ 18 ]圧力フィルターは、都市水道システム、産業環境、住宅井戸水システム、およびスイミングプールで広く使用されています。これらのDEろ過システムは非常にシンプルで、垂直または水平の設定で使用でき、マルチメディアフィルターを適用できるように変更できます。圧力フィルターシステムには、フィルターの上部に入口、下部に出口がある水の入口と出口があります。水が入口を通過すると、珪藻土ケーキを支える合成布で覆われたグリッドアセンブリに遭遇します。 [ 19 ]重力の作用で水の流れがDEケーキを通過させ、不要な粒子がろ過されます。水の流れが続くと、ろ過タンクの底で浄化された水が水出口から指定された容器に排出されます。[ 20 ]これらの圧力フィルターは汎用性が高く、流体の流れが一定で、ろ過された流体の内部圧力を監視する必要がある場合に最も適しています。

真空フィルター

参考文献

  1. ^ Bhardwaj, Vipin; Mirloss, Mel J. 「飲料水のための珪藻土ろ過」（PDF） 。 2023年11月13日閲覧。{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  2. ^ Foutz Jr., Robert H. 「DE Filter Care」 .プール＆スパニュース. 2023年10月15日閲覧。
  3. ^ Shields, Joan M.; Gleim, Elizabeth R.; Beach, Michael J. (2008年6月14日). 「ジョージア州アトランタのスイミングプールにおけるクリプトスポリジウム属菌とジアルジア・インテスティナリスの蔓延状況」. Emerging Infectious Diseases . 14 (6): 948– 950. doi : 10.3201/eid1406.071495 . PMC 2600305. PMID 18507911 .  
  4. ^ Millis, NF; Eager, E; Hay, AJ; Pickering, WJ; Tan, MA (1981). 「個人用スイミングプールにおける細菌調査」.オーストラリア医師会雑誌. 1 (11): 573– 575. doi : 10.5694/j.1326-5377.1981.tb135836.x . PMID 6789045 . 
  5. ^ 「レクリエーション用水ろ過用パーライトフィルター助剤」パーライト研究所。2023年10月15日閲覧。
  6. ^ Hutton, PE; Ongerth, Jerry E. (1997). 「クリプトスポリジウムを除去するためのDEろ過」 .アメリカ水道協会. 89 (12): 39. Bibcode : 1997JAWWA..89l..39O . doi : 10.1002/j.1551-8833.1997.tb08338.x . 2023年10月18日閲覧。
  7. ^ 「プールの水効率」（PDF） .環境保護庁. EPA WaterSense . 2023年11月14日閲覧。
  8. ^ 「食品・飲料加工における水ろ過」 Critical Process Filtration Inc. 2023年11月2日閲覧。
  9. ^ 「どのアルコール飲料に処方承認が必要か？」アルコール・タバコ税貿易局。米国財務省。 2023年10月30日閲覧。
  10. ^ 「常温保存可能なビールを醸造するための鍵」Dicalite . 2023年11月10日閲覧。
  11. ^ 「なぜ銅なのか」 Copper Development Association Inc. 2023年11月13日閲覧。
  12. ^ 「配管パイプの5つの種類」ニューイングランド工科大学。 2023年11月13日閲覧。
  13. ^ H, Korey. 「ABS配管とPVC配管の違いと一般的な用途」 Commercial Industrial Supply . 2023年11月13日閲覧。
  14. ^ 「パーライトろ過助剤の説明」パーライト協会 - パーライト専門家の世界協会。 2023年11月13日閲覧。
  15. ^ Doran, Pauline M (2013).バイオプロセス工学の原理（第2版）. Elsevier. ISBN 978-0-12-220851-5. 2023年11月13日閲覧。
  16. ^チェレミシノフ, ニコラス・P (1998).液体ろ過（第2版）. バターワース・ハイネマン. pp.  19– 58. ISBN 0-7506-7047-9. 2023年11月13日閲覧。
  17. ^ 「珪藻土を用いた加圧濾過（DE）」（PDF）。Celatomフィルターエイド。EP Minerals（米国のシリカ会社） 。 2023年11月19日閲覧。
  18. ^ Mossman, Matthew C. 「圧力フィルター」 DeLoach Industries . 2023年10月10日閲覧。
  19. ^ 「圧力フィルター」 .水処理. 2023年10月15日閲覧。
  20. ^ 「DEプールフィルターの基礎 - 圧力式DEプールろ過とは」プール運用管理. 2023年11月1日閲覧。

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