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、地球の表面に沿って位置する珪藻土堆積物から採掘され、開放された水域と移動する水域の堆積物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を使用して精製され、あらゆる用途に使用できます。DEろ過のプロセスは、プレコーティング、ボディフィード、クリーニングの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。

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、細菌、藻類、ウイルス、その他の微細粒子などの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細菌に由来します。こ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に対する耐性が高いことが多く、そのため凝固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は低いようで、ジョージア州アトランタで最近行われた調査では、160のプールのうち13のプールサンプル（18.1%）で、両方の寄生虫の少なくとも1つが陽性反応を示した。^[3]

出典: ^[4]

• A型肝炎
• ノロウイルス
• 大腸菌
• レジオネラ
• 赤痢菌
• セルカリア
• カンピロバクター
• ブドウ球菌

特定の細菌、ウイルス、寄生虫の性質を考慮すると、ろ過はプールを利用する人々の健康を確保するための重要な要素です。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、そのアプリケーションは寄生虫のほぼ100％を除去および最小化する上で非常に効率的であることがわかります。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]研究によると、DEろ過は、従来の粒状媒体ろ過を含む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]（6logは、微生物が100万個中99.9999%減少したことを意味します）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や交換の頻度が高くなる場合があります。ろ過効率を上げるには、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、逆洗のたびに新しい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、効率が低下します。^[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。

珪藻土ろ過は、食品や飲料の用途でも、消費財の品質を変える原因となる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。特定の消費液体からバクテリアや真菌が除去されない場合、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可能性のある}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るとともに、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、個々の醸造ニーズに応じ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ます。^[10]

珪藻土 (DE) フィルターは、このフィルターの計画された機能に基づいて変更できますが、すべての基本的な DE フィルターは同様の部品で構成されています。プロセスは、まず原水源への直接パイプラインから始まり、そこでは水の流れを継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、銅金属パイプを使用することをお勧めします。

液体のろ過は、直接の水源から供給されなければなりませんが、場所や給水に関しては異なる場合があります。そのような流体の場所や分布に応じて、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、耐腐食性でなければなりません。^[11]人気のある材料の選択肢の中で、銅は、自然な摩耗に強い特性があるため、安全な飲料水を供給してきた最も一般的に使用されている元素です。ほとんどの産業用および非商業用の用途では、流体用銅パイプは、スリーブで絶縁したり、ポリフェニレンエーテルパイプスリーブで包んだりして、追加の保護を与えることもできます。個別の用途に応じた金属の代替品には、ポリ塩化ビニルパイプ（PVC）、架橋ポリエチレン（PEX）、および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、耐久性があり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の流れ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]

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フィルターでは効率的にろ過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、液体の流れ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あり、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、ろ液の透明度を向上させることができます。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、総体積の約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塗布されるプレコートとして機能します。これは}フィルタープレスにポンプで送られ、同時に指定されたフィルタークロスに多孔質のフィルターケーキを作成します。ボディフィードは追加の濾過助剤で、濾過プロセス全体を通じてポンプで送り込まれることが多く、清澄化を改善し、濾過ケーキの蓄積を防ぎます。濾過ケーキが蓄積すると、不浸透性になり、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、粒子を効率的に除去しながら、濾過ケーキの蓄積を助けます。^[16]プレコートタンクとボディフィードタンクは、通常、濾過プロセスを妨げる可能性のある大きな粒子を濾過するという同じ目的を果たします。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。

濾過ケーキの形成は自然に起こるものではなく、濾過ケーキの蓄積を支える膜が必要です。この膜は一般に隔壁と呼ばれ、メッシュと同様の機能を果たすプラスチックや金属材料でできていることが多いです。隔壁は多孔質で透過性があり、開口部があるため、スラリーが流れる一方で、珪藻土が蓄積して隔壁の開口部が詰まります。^[17]

サイクル時間、不適切なメンテナンス、セプタムの損傷、流量の増加/減少により、圧力が変化することがあります。圧力は濾過の効率にとって非常に重要です。高圧はフィルターを損傷し、不必要な力が生じて流体がセプタムを素早く通過する原因となります。濾過液の流れ、プレコート、ボディフィードを監視して、障害なく適切な流れが確保されるようにすることが重要です。

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には、圧力フィルターの使用が含まれます。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、水の分配と収集のため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、住宅の井戸水システム、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、上部に入口があり、フィルターの底部に水出口がある水の入口と出口があります。水が水の入口を通過すると、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] 重力は、水の流れをDEケーキに通過させることによって役割を果たし、不要な粒子をろ過します。水の流れが続くと、濾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あり、流体の流れが一定で、濾過された流体の内部圧力の監視が必要な場合に最も適しています。

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