CN101934162B - 水处理装置以及水处理装置滤材层的清洗方法 - Google Patents

水处理装置以及水处理装置滤材层的清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水处理装置及其清洗方法,使清洗水量相对于处理水量(过滤水量)的比率减少由此使水处理效率提高,并且结构紧凑简单。该水处理装置具有:原水混流喷射管嘴(7);过滤槽(5),其收纳滤材层(4),该滤材层由上层(2)和下层(3)这两层构成,且上层由比下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成,并配置在原水混流喷射管嘴的下方;集配水管(13),其将过滤水取出并且在逆洗时向滤材层供给逆洗水;滤材振动机构,其使滤材的各粒振动,具有连接在动力源上的振动元件(9)、以及以该振动元件(9)的振动能够传递的方式埋设在上层(2)中的振动扩张元件(10);排水槽(12),其设在滤材层的上方。

Description

水处理装置以及水处理装置滤材层的清洗方法
技术领域
本发明涉及水处理装置,尤其涉及能够不使用氧化剂、凝集剂等化学品、以简单且小型的装置使地下水等中的铁、锰及其他溶解性成分氧化从而不溶解由此进行处理的水处理装置及其滤材层的清洗方法。
背景技术
地下水作为自来水的原水,另外在食品工业、清凉饮料、酿造、公众浴场、染色业等需要大量水的产业中利用,但当前地下水中含有的铁、锰成分成为较大问题。铁和锰虽然对人体来说是必需的成分,但若超过一定量,会使水带有金属味,成为赤水、黑水的原因,不仅不适于饮用而且在上述那些产业中会产生各种各样的问题。另外,建筑基础施工中,基础施工前的地下水抽取施工是必不可少的工序,在地下水中含有大量的铁、锰的情况下,将其直接排放至下水道中是法令所禁止的,存在着必须将地下水中的铁、锰去除再排放的问题。
当前最普及的除铁、除锰装置是,在原水中添加次氯酸钠等的氧化剂或聚氯化铝(PAC)等的凝集剂,使溶入水中的铁、锰氧化成为不溶性的氧化铁、氧化锰,再将其通过过滤砂过滤而去除。
但是,在这种采取注入氧化剂及凝集剂的方式的水处理装置中,由于消耗比较多量的氧化剂、凝集剂因而它们的购入成本较大。另外,作为氧化剂使用的次氯酸在使铁、锰氧化后还残留在处理后的净水中,因此会生成作为致癌物质的三卤甲烷(trihalomethane),作为其对策必须进一步使水通过活性炭层进行处理,因此不经济。另外,若出于经济方面的考虑放弃活性炭层的设置,那么,为了防止因过剩的氧化剂的注入而导致的三卤甲烷的产生,需要不断地对过滤后的水进行分析监视,根据状况调整氧化剂的注入量,存在着不仅药品购入成本高而且维持管理费高昂的缺点。另外,这种基于药品注入方式的水处理装置,由曝气槽、凝集槽、沉淀槽、砂过滤塔、除铁、除锰塔以及药液罐构成,系统复杂且装置整体大规模化,需要广大的设置空间,因此存在着无法在城市街道等设置空间受限的环境中设置装置的问题。而且,这种基于药品注入方式的水处理装置中使用的过滤砂,由于杂质的堆积而造成的堵塞因此需要经常更替,但在此情况下,由于砂含有药品因而必须作为工业废弃物处理,存在着其丢弃场所也受到限制等的不便。
为了消除上述现有的基于药品注入方式的水处理装置的缺点,提供一种不使用氧化剂及凝集剂等药品、以简单且小型的装置使地下水等中的铁、锰及其他溶解性成分氧化从而不溶解由此进行处理的水处理装置,提出了专利文献1记载的水处理装置。根据该水处理装置,通过喷射管嘴使原水成为喷射水流,另一方面,从在喷射管嘴内开口的空气导入管或气体导入管将空气导入至喷射管嘴内,由此,含有许多气泡的喷射水流从喷射管嘴的原水喷出口拍击到配置在其下方的滤材层上的水面上,在水中以及滤材表面上发生激烈的曝气(aeration),由此,水中的铁、锰等的溶解性成分被氧化而成为不溶性成分,在形成滤材层的过滤砂等的滤材粒子的表面被捕捉,因此,完全不必使用氧化剂及凝集剂等的药品,能够以简单且小型的装置使原水中的铁、锰及其他溶解性成分变得不溶解并将其过滤。
专利文献1:日本特开2002-126768公报
在上述专利文献1记载的水处理装置及其他同型的水处理装置中,作为经过皮膜化的铁,处于在滤材层的上层部和下层部清洗过多和清洗不足始终并存的状态。另外,简单地说,即使将铁、锰去除,如后述那样、铁在滤材层的上层部因氧化作用而皮膜化而锰在滤材层的下层部因生物处理而被滤材粒子的表面捕捉,但是,在原水中的铁的浓度显著大于锰的浓度的情况下,如果为将被滤材层的上层部捕捉的铁去除,而以大量的清洗水对滤材层整体进行清洗,那么在下层部,为进行锰处理而栖息的生物也会被冲掉,会给其后的锰的生物处理造成障碍。
另一方面,作为水处理装置,越是使单位时间内的过滤速度高速化则越能够削减装置的规模及空间,因此是有利的。尤其是在设置水处理装置的空间因设置场所的关系受到限制、不可能设置大规模装置的情况下,必须通过设置在狭窄场地的小规模的装置对必要量的原水进行过滤处理,迫切需要提高过滤速度。
作为提高水处理装置的过滤速度所必需的一个重要条件,是高效地进行水处理装置的清洗。
在水处理装置中,一般地,若持续过滤作用,则随着时间经过在滤材层尤其是其表面上覆盖氢氧化铁等氧化物的絮凝物(flock)及其他的异物时,滤材的过滤功能会减少,因此,必须暂时停止过滤处理,进行滤材层的清洗。因此,若不能高效地进行滤材层的清洗便无法实现过滤处理的高速化。
在上述专利文献1记载的水处理装置中,使原水送水管在与滤材层的表面平行的面上往复运动,通过从原水送水管喷出的含有许多气泡的喷射水流将闭塞的滤材层从闭塞状态开放,使过滤功能恢复。另外,该水处理装置中,在由过滤砂构成的1层的滤材层的底部配置有支承滤材层的由板状屏构成的滤材层支承件,在滤材层支承件的下方配置有用于对滤材层进行逆清洗的逆洗管。构成为,当滤材层的上部尤其表面上覆盖氧化物的絮凝物及其他异物时,暂时停止向过滤槽的原水供给,从逆洗管使逆洗水经由滤材层支承件在滤材层整个范围内从下方向上方流动,由此,将覆盖在滤材层上部的异物从滤材层剥离,并且将滤材层内捕捉的铁、锰成分冲洗掉,从逆洗水排出口排出至系统外。
该水处理装置的过滤速度为60m/日~130m/日,但在需要以更高速进行过滤处理的情况下,滤材层的清洗也必须频繁地进行,因此,对于滤材层的下层部的生物处理的负载量也进一步增大,所以,该水处理装置中,在滤材层的清洗效率方面存在极限,不可能实现进一步的高速化。
另外,包括上述水处理装置在内,现有的水处理装置,为了进行滤材层的上述清洗必须要消耗过滤水量的约10%~15%的水,因此使水处理的效率大大降低。
另外,上述水处理装置,虽然具有为了清洗滤材层的表面而使原水送水管在与滤材层的表面平行的面上往复运动的机构,但由于该机构必须以电动马达使原水供给管往复运动,因此为进行表面清洗不仅需要很大的动力,而且存在着用于往复运动的机构复杂、而且原水送水管的移动用轨的磨损、对原水送水管供给水的软管的损耗等部件的维护麻烦及费用较高的问题。另外,为了使配列成直线状的一系列的原水送水管同时移动,过滤槽的形状必须为矩形,因此装置变大,存在着即使是在装置的设置场所狭窄的情况下也不可能实现装置的紧凑化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述现有的水处理装置的问题而做出的,其目的在于提供一种与现有的水处理装置相比能够进行高速的过滤处理的新颖的水处理装置的清洗方法以及能够适用该清洗方法的水处理装置。
而且,在上述现有的水处理装置中,由于使原水送水管往复运动由此进行清洗,因此,除原水送水管所通过的点以外的滤材层表面不进行清洗,若要完成对滤材层表面的整体进行必要的清洗需要相当长的时间,在高速处理方面存在极限,因此,本发明对这一点进行改良。
另外,本发明提供一种水处理装置及其清洗方法,使清洗水量相对于过滤水量的比率减少,由此使水处理效率的率提高,并且,不需要很大的动力,以紧凑且简单化的机构实现维护也简单的水处理装置及其清洗方法。
为解决上述问题,本发明的发明人经过不断进行锐意研究和试验发现,存在以下事实:在应被水处理装置捕捉的铁和锰中,铁的大部分沉积在滤材层的上层部,而锰与之相反,大部分沉积在滤材层的下层部,并且,原水中的铁和锰的浓度不是一定的,根据原水不同大概存在一定的浓度差,通常铁的浓度比锰的浓度高很多,将这些事实利用于清洗中,发明人发现,通过滤材振动机构使滤材层中的滤材振动并将滤材层清洗,由此,显著改善了在滤材层上层部对铁进行去除的清洗效果,故得出本发明。另外,发明人发现,通过滤材层的部分清洗将原水中的铁去除,通过滤材层的整体清洗将锰去除,由此能够显著改善清洗效果,由此发现以往无法实现的能够进行高速过滤且能够节约清洗水的方案,得出本发明。
即,为实现上述目的,本发明的第1构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方,该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该滤材层中的部分,该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中,其特征在于,一边使逆洗水从该逆洗水供给管流入一边使该滤材层的滤材振动,由此对该滤材层进行清洗。
本发明的第2构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,该过滤槽收纳滤材层,该滤材层由上层和下层这两层构成,且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成,该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该上层中的部分,该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中,其特征在于,该滤材层的清洗,通过选择主要进行该上层的清洗的部分清洗和对该上层以及该下层双方进行清洗的整体清洗的任一个来进行,
该部分清洗工序具有:
过滤处理中断工序,暂时停止原水的供给;
上层清洗工序,一边从该逆洗水供给管使逆洗水作为向上水流以上层清洗速度流入,一边使该上层的滤材振动,由此使滤材摩擦,使将滤材表面闭塞的氢氧化铁从滤材上剥离,通过向上水流将其洗掉;
浊水排水工序,以该上层清洗速度持续向上水流的供给,将含有从该上层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排水,
该整体清洗工序具有:
过滤处理中断工序,停止原水的供给;
清洗工序,一边从该逆洗水供给管使逆洗水以比该上层清洗速度大且比滤材的沉降速度快的整体清洗速度流入,一边使该滤材振动机构动作,对该上层以及该下层的滤材进行清洗;
静置工序,在完成该上层以及下层的滤材的清洗后,一边以滤材的沉降速度以下的速度持续向上水流的供给,一边使该上层以及该下层的滤材沉降;
浊水排水工序,以该上层清洗速度持续向上水流的供给,将含有从该上层以及下层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排出。
本发明的第3构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法,在第1或第2构成的基础上,对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测,当该阻力值为规定值以上时,自动开始该部分清洗工序。
本发明的第4构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法,在第2构成的基础上,对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测,当该阻力值为规定值以上时进行该部分清洗工序,当该部分清洗工序后,直至过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定的时间以下时,自动开始该整体清洗工序。
本发明的第5构成是一种水处理装置,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方,该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该滤材层中的部分,该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中。
本发明的第6构成是一种水处理装置,在第5构成的基础上,还具有对该滤材层中追加供给溶存氧的机构。
本发明的第7构成是一种水处理装置,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,该过滤槽收纳滤材层,该滤材层由上层和下层这两层构成,且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成,该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该上层中的部分,该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中。
本发明的第8构成是一种水处理装置,在第7构成的基础上,该水处理装置从过滤水取出方向观察在该过滤水取出管的下游侧具有后段过滤槽,该后段过滤槽收纳由与该下层的滤材相同材料构成的后段滤材层,该后段过滤槽还具有:过滤水流出口,其与该过滤水取出管连通,在该后段滤材层的上方开口;过滤水取出管,其用于将经该后段滤材层过滤的水取出;逆洗水供给管,其用于向该后段滤材层供给逆洗水;排水槽或排水口,其在该后段滤材层的上方设在该后段过滤槽中。
本发明的第9构成是一种水处理装置,在第5~第8构成的任一项的基础上,该过滤水取出管以及该逆洗水供给管由集配水管构成,该集配水管在该过滤槽的底部在水平方向上多根并列配置,各集配水管包括作为外筒的屏筒和配置在其内侧中央的内部多孔管,该内部多孔管在长度方向上在两侧形成有多个集配水孔。
本发明的第10构成是一种水处理装置,在第5~第8构成的任一项的基础上,1该滤材振动机构具有:一个或多个振动元件,其连接在动力源上;振动扩张机构,其以埋设在滤材中的方式安装在该振动元件上,将该振动元件的振动传递至滤材层的滤材。
本发明的第11构成是一种水处理装置,在第10构成的基础上,该振动扩张机构具有:安装在该振动元件上的框体;固定在该框体上的多个振动扩张元件,该振动扩张元件分别具有:支承杆,其在滤材层的上下方向上延长,在上端部固定在该框体上;多个第一振动传递板,其在该滤材层的上下方向上设有规定间隔、相互平行地配置,固定在该支承杆上;多个第二振动传递板,其与该第一振动传递板正交,且该第二振动传递板相互平行地配置,该第二振动传递板在该第一振动传递板的该间隔中固定在该支承杆上。
本发明的第12构成是一种水处理装置,在第11构成的基础上,以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致正方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
本发明的第13构成是一种水处理装置,在第11构成的基础上,以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致长方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
(发明的效果)
根据本发明的第1构成,能够以具有埋设在滤材层中的部分、使滤材层的滤材的各粒振动的振动机构使滤材层的滤材整体强力振动。因此,在以该振动机构对滤材进行振动的期间,滤材层的滤材通过不断地摩擦而被清洗,与仅当通过清洗喷嘴时对滤材进行搅拌的清洗喷嘴往复运动方式相比,能够飞跃性地提高单位时间内的清洗效率,由此能够促进高速过滤。另外不需要清洗喷嘴往复运动方式那样庞大的动力和复杂的机构,因此不仅能够节约装置的制造成本,还能够将过滤槽构成俯视圆型,因此,能够以紧凑且简单化的机构提供维护也简单的水处理装置。
根据本发明的第2构成,将滤材层制成上层和下层的两层构造,上层使用比下层的滤材比重小且粒径大的滤材,实施部分清洗、整体清洗,由此,在上层被捕捉的浓度高的铁,通过基于振动机构的滤材粒子的振动和基于比较缓慢的流速的向上水流的清洗的组合所实现的部分清洗通过频繁地进行上层的清洗而被清洗、去除;另一方面,在下层被捕捉的浓度低的锰,通过基于以比上层清洗少的频度进行的流速快的向上水流的整体清洗而与上层的铁一同被清洗、去除。因此,浓度高且在上层蓄积量多的铁通过频繁的清洗被充分去除,另一方面,浓度低且在下层蓄积量少的锰通过频度少的整体清洗而被充分去除,不会因频繁的清洗妨碍下层的生物的栖息,作为上下滤材层整体的清洗效果能够实现最高限度,由此能够实现必要的高速过滤。根据本发明,与专利文献1记载的水处理装置的过滤速度60m/日~130m/日相比,能够实现划时代的500m/日的过滤速度。另外,不必为了去除上层的铁而频繁地进行以水量多的逆洗水进行的全体清洗,其结果是,能够节约作为整体的清洗水的使用量,通过采用本发明,能够使现有的药品注入方式的水处理装置中使用的、过滤水量的约10~15%的清洗水的量减少至过滤水量的约3~5%。
另外根据本发明,由于以比重较小且粒径较大的滤材构成清洗频度高的上层,因此,上层清洗时,滤材被搅拌而大规模地向上方飞散,能够提高滤材的清洗效果,能够将用于获得同一清洗效果的清洗水的使用量限制为最小限度。另一方面,由于以比重较大且粒径较小(细小的)的滤材构成下层,因此,相对于单位容量的比表面积大,生物处理效果高。另外,在整体清洗时,虽然上层的滤材和下层的滤材都被搅拌而混合,但由于下层的滤材与上层的滤材相比比重大、沉降速度大,因此,在上层的滤材沉降之前,下层的滤材沉降并在下层静置,上层的滤材沉降在其上并静置,能够复原至原本的上层、下层的状态。这样使清洗效果高的上层的滤材和生物处理效果高的下层的滤材组合,由此,能够充分捕捉铁、锰以及其他原水中所含的浊质,而且能够实现最高的清洗效率。另外,由于上层由粒径比较大的滤材构成,因此相对于水流的阻力小,因此能够促进高速过滤。
根据本发明的第3构成,由于对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测,当该阻力值为规定值以上时,自动开始该部分清洗工序,因此,当在滤材层的上层产生需要清洗程度的堵塞时,部分清洗工序自动开始,因此,与按照预先确定的日程进行部分清洗工序的方式相比能够高效地进行。
根据本发明的第4构成,由于将进行整体清洗工序的时期设定为,在部分清洗工序后直至过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定的时间以下时,自动进行整体清洗工序,因此,仅通过计测过滤槽的阻力值便能够自动地进行整体清洗工序,能够将滤材层始终维持在理想的状态。
根据本发明的第5构成,能够提供实现上述第1构成的效果的水处理装置。
根据本发明的第6构成,在原水含有高浓度的氨型氮的情况下,通过以追加供给溶存氧的机构对滤材层中供给溶存氧,能够以该溶存氧使氨型氮氧化并将其去除。
根据本发明的第7构成,能够提供实现上述第2构成的效果的水处理装置。
根据本发明的第8构成,能够提供实现上述第3构成的效果的水处理装置。
根据本发明的第9构成,通过在过滤槽底部埋设由屏筒以及内部多孔管构成的集配水管,即使在原水中的锰浓度非常高的情况下,由于锰堆积在集配水管的屏筒的外周部上,因此,通过仅将多孔管取出、从屏筒内侧对屏筒进行直接清洗,能够以相对简单的作业完成过滤槽底部的清扫。
根据本发明的第10构成,由于振动机构具有:一个或多个振动元件,其连接在动力源上;振动扩张机构,其以埋设在滤材中的方式安装在振动元件上,将该振动元件的振动传递至滤材,因此,即使连接在动力源上的振动元件的个数少,也能够将所希望的振动传递至滤材层中的全部滤材,使滤材的各粒振动,与不使用滤材扩张机构而仅以连接在动力源上的振动元件来使全部滤材振动的情况相比,能够显著地节约电力等的动力,能够对水处理作业的节能化做出贡献。
根据本发明的第11构成,由于振动扩张元件的多个第一振动传递板和多个第二振动传递板分别在上下方向上在各振动传递板之间设有规定的间隔,因此,在过滤工序中,被处理水能够通过该间隙向横方向自由流动,不会产生偏流,因此能够实现均匀的过滤。
根据本发明的第12构成,以通过相邻的两个振动扩张元件形成俯视大致正方形的滤材面的方式配置多个振动扩张元件,由此,与通过相邻的4个振动扩张元件形成正方形的滤材面的情况相比,能够减小正方形的面积,由此,能够将正方形中的滤材中距各振动传递板的距离最远位置的滤材的距该振动传递板的距离相对缩短。
根据本发明的第13构成,以通过相邻的两个振动扩张元件形成俯视大致长方形的滤材面的方式配置多个振动扩张元件,由此,与振动扩张元件的其他配置相比,能够将长方形中的滤材中距各振动传递板的距离最远位置的滤材的距该振动传递板的距离相对缩短。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的水处理装置的一实施方式的概略剖视图。
图2是表示滤材振动机构的一实施方式的俯视图。
图3是表示图1的实施方式中使用的振动扩张元件的一例的立体图。
图4是该振动扩张元件的主视图。
图5是该振动扩张元件的放大俯视图。
图6是表示该振动扩张元件的配置状态的一例的俯视图。
图7是表示该振动扩张元件的配置状态的其他例的俯视图。
图8是表示该振动扩张元件的配置状态的其他例的俯视图。
图9是表示该振动扩张元件的配置状态的其他例的俯视图。
图10是表示本发明的水处理装置的其他实施方式的概略剖视图。
图11是表示本发明的水处理装置的其他实施方式的概略剖视图。
图12是表示集配水管的变形例的图,图12(a)为侧视图,图12(b)为俯视图。
图13是表示本发明的水处理装置的其他实施方式的概略剖视图。
图14是表示本发明的水处理装置的其他实施方式的概略剖视图。
图15是表示在每经过一定时间进行部分清洗工序的情况下、时间与过滤槽的阻力值(差压)Δp的关系的图表。
图16是表示集配水管的配置状态的支承砂砾层的剖视俯视图。
图17是表示振动扩张元件的其他例的俯视图。
(附图标记的说明)
1、60 水处理装置
2 上层
3 下层
4 滤材层
5 过滤槽
6 原水送水管
7 原水混流喷射管嘴
8 振动机构
9 振动元件
10 振动扩张元件
12 排水槽(trough)或排水口
13 集配水管
33 后段滤材层
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施方式。
本发明不限于具有由上层和下层的两层构造构成的滤材层的水处理装置,也可以适用于具有一层构造的滤材层的水处理装置。在以下的说明中,作为优选实施方式,以将本发明适用于具有上层和下层的两层构造的滤材层的水处理装置的情况为例进行说明。
图1是示意性地表示本发明的水处理装置的一实施方式的概略图。
图1中,水处理装置1的主要构成要素具有:过滤槽5,其收纳由上层2以及下层3构成的滤材层4;原水送水管6;原水混流喷射管嘴7;上层滤材振动机构8;排水槽或排水口12;兼作过滤水取出管和逆洗水供给管的集配水管13。
由钢管等构成的原水送水管6对过滤槽5供给需过滤的地下水,该原水送水管6连接在送水泵(未图示)上,该送水泵根据需要经由受水槽(未图示)从原水的水源供给原水,以规定的流速将原水供给至原水送水管6。
原水送水管6以在与滤材层4的表面平行的面上延长的方式,配设在过滤槽5的一端部的上方。
以从原水送水管6垂直分支的方式设有一根或多根(在图示的实施方式中为2根)原水混流喷射管嘴7。各原水混流喷射管嘴7的上游侧的端部7a以内部与原水送水管6连通的方式嵌入原水送水管6中,在该原水混流喷射管嘴7的下游侧的端部上形成有将原水作为喷射水流喷出的原水喷出口7b。原水混流喷射管嘴7的内径例如优选为3~30mm左右。
原水混流喷射管嘴7上,设有与其数量相同(在图示的实施方式中为2根)的空气导入管15。各空气导入管15的上游侧的端部向大气开放,从原水混流喷射管嘴7向斜上方突出,该空气导入管15的下游侧的端部在原水喷出口7b上游的原水混流喷射管嘴7内开口。空气导入管15的内径例如优选为1~10mm左右。空气导入管15的上端部不限于向大气开放,也可以对其供给纯氧。
在过滤槽5内,滤材层5的上层2以其表面与原水混流喷射管嘴7的原水喷出口7b隔开规定间隔的方式配置在原水混流喷射管嘴7的下方。充填在滤材层4的上层2中的滤材,需要是与充填在下层3中的滤材相比比重小且粒径大的材质的滤材。作为满足该条件的上层的滤材,优选沸石等,尤其优选沸石(粒径约1.2mm)。另外,作为满足该条件的下层的滤材,优选过滤砂(粒径约0.6mm)。过滤槽4将喷射管嘴对其供给的作为喷射流供给的原水中的氧化物絮凝物及其他异物捕捉,由此实现过滤原水的功能,并且,过滤槽4中栖息有铁细菌及其他微生物,实现将原水中的铁、锰氧化并吸附的功能。通过羟基氧化铁的自触媒作用,铁主要在上层2的表面上皮膜化(在距滤材层的表面200mm左右的部分最多),锰主要通过生物处理在下层3的过滤砂表面上皮膜化(在距滤材层表面500~800mm左右的部分最多)。
通过支承砂砾层17支承滤材层4。支承砂砾层17优选以从上层开始依次包括小粒径层、中粒径层、大粒径层的多层的方式构成,但不限于此。
在过滤槽5的支承砂砾层17的中心部,在水平方向上配置有集配水管13。在本实施方式中,集配水管13兼作为用于将经滤材层4过滤的水取出的过滤水取出管、和用于向滤材层4供给逆洗水的逆洗水供给管。在集配水管13上,如图16所示那样,多根支管14以连通在集配水管13上的方式分支出来,以在水平方向上延伸的方式安装。此外,过滤水取出管和逆洗水供给管不限于上述例,也可以设置单独的过滤水取出管和逆洗水供给管。
在上层2的表面上方的过滤槽5中,设有用于在逆洗时将溢流的水排水的排水槽12。为了在逆洗时将溢流的水排水,不限于使用排水槽12,也可以使用其他形状的排水口。
在图1的实施方式中,滤材振动机构8具有:一个或多个振动元件9(在图示的实施方式中为1个),其连接在交流电源等的动力源上;振动扩张机构,其以埋设在滤材中的方式安装在振动元件9上,将振动元件9的振动传递至上层2的滤材。振动扩张机构由框体40和固定在该框体上的多个振动扩张元件10构成。
作为振动元件9,例如可以使用作为混凝土振动器而公知的杆状的振动元件。该振动元件9经由线缆47连接在控制器48上,控制器48连接在交流电源上。
振动扩张机构的框体40,是将多个钢棒以交叉的方式配置并将各交点焊接而成的网状形状的部件,距上层2的表面隔开5cm~10cm左右的间隔,与上层的表面平行地配置。在框体的中央部,如图2所示嵌入有振动元件安装板41且焊接在周围的钢棒上。在形成于振动元件安装板41的中央部的安装孔41a中,以与安装孔41a的内壁紧密接触的方式嵌入振动元件9。在框体40的各交点40a上,安装有多个振动扩张元件10。各振动扩张元件10分别具有:钢制成的支承杆42,其在滤材层的上下方向上延长,该支承杆42以其上端部固定在框体40上;多张(图3的例中为5张)呈横长的长方形的、钢制成的第一振动传递板44,其以在滤材层的上下方向上设有规定的间隔、相互平行地配置的方式焊接固定在支承杆42上;多张(图3的例子中为5张)呈横长的长方形的、钢制成的第二振动传递板46,其以与第一振动传递板44正交、且相互平行地配置的方式,在第一振动传递板44的间隙中固定在支承杆42上。
在图3~图5所示的振动扩张元件10中,为获得作为一个振动扩张元件10整体的重量平衡,第一振动传递板44以及第二振动传递板46分别从上方开始依次在支承杆42的一方侧焊接第1级、第3级、第5级的振动传递板,在支承杆42的相反侧焊接第2级以及第4级的振动传递板。
振动扩张元件10的构造不限于图3~图5所示的构造,例如可以如图17的俯视图那样,以将第一振动传递板44、第二振动传递板46分别分割成两个板部分并将其焊接在支承杆42的两侧的方式形成。
在该滤材振动机构中,若接通连接在动力源上的振动元件9使该滤材振动机构动作,则振动元件9振动,该振动经由框体40从多个振动扩张元件10的支承杆传递至第一振动传递板以及第二振动传递板,这些振动传递板的振动传播至上层2的滤材整体,滤材的各粒自身分别振动。
根据本发明的上述实施方式,由于振动机构具有与动力源相连接的一个或多个振动元件9以及以埋设在滤材中的方式安装在振动元件9上、将振动元件9的振动传递至滤材的振动扩张机构,因此,即使连接在动力源上的振动元件9的个数少,也能够将所希望的振动传递至滤材层中的全部滤材,使滤材的各粒振动,与不使用滤材扩张机构而仅以连接在动力源上的振动元件来使全部滤材振动的情况相比,能够显著地节约电力等的动力,能够对水处理作业的节能化做出贡献。
因此,虽然作为本发明所适用的振动机构不限于上述结构,将连接在动力源上的杆状振动元件以在上下方向上延长多根的方式在滤材中隔开适宜间隔进行配置也能够获得使滤材振动的作用,但上述实施方式的构成在省力化这一点上有利,是优选实施方式。
根据本发明的上述实施方式,振动扩张元件10的多个第一振动传递板44和多个第二振动传递板46,由于在上下方向上在各振动传递板之间分别设有规定的间隙,因此,在过滤工序中,被处理水能够通过该间隙向横方向自由流动,不会产生偏流,因此能够实现均匀的过滤。
在本发明的上述实施方式中,如图2的俯视图及其放大图即图6的俯视图所示,以通过相邻的两个振动扩张元件10-1、10-2(图6)形成俯视大致正方形的滤材面S的方式配置多个振动扩张元件10。由于该结构,与图7的例子所示那样、通过相邻的4个振动扩张元件10-1、10-2、10-3、10-4形成正方形的滤材面S的情况相比,能够减小正方形的面积,由此,能够将正方形S中的滤材中距各振动传递板44、46的距离最远位置的滤材的距该振动传递板44、46的距离相对缩短。
在图8的俯视图中表示振动扩张元件10的其他配置方法。该配置方法中,使各振动扩张元件10从图8中单点划线所示的位置(与图7的位置相同)以支承杆42为旋转轴逆时针旋转30度。根据该结构,通过相邻的两个振动扩张元件10-1、10-2形成俯视大致长方形的滤材面R,由此,与振动扩张元件的其他配置相比,能够将长方形R中的滤材中距各振动传递板44、46的距离最远位置的滤材的距该振动传递板的距离相对缩短。
图9是表示振动扩张元件的其他配置方法的俯视图。该配置方法是,在俯视图中将各振动扩张元件10a纵横分别各配置3个,由此形成正方形,在该正方形的中央,配置尺寸比振动扩张元件10a大的振动扩张元件10b,该振动扩张元件10b在该正方形的两个对角线的方向上延长。根据该结构,振动扩张元件10b与其周围的各振动扩张元件10a之间形成双等边三角形的滤材面T。通过该方法也能够将滤材面T的滤材中距各振动传递板44、46的距离最远位置的滤材的距该振动传递板44、46的距离相对缩短。
此外,振动元件、振动扩张机构的构成不限于上述构成,可以根据滤材层的大小、滤材的构成、种类、粒径等进行各种改变。另外,即使是在作为振动扩张机构使用框体和多个振动扩张元件的情况下,也可以适宜地变更框体的形状、振动扩张元件的振动传递板的张数、形状、上下方向的间距、各振动扩张元件间的间距等。另外,在上述实施方式中,作为振动扩张机构的框体以及振动扩张元件使用钢制品,通过焊接固定各构成要素,但也可以以硬质塑料制成这些构成要素,并以粘接剂固定。
作为振动元件,优选使用能够将10Hz以上的振动频率传递至滤材的振动元件。尤其是振动频率为40Hz~500Hz的范围内的振动元件,市场有售容易获得因而优选。不过,基于超声波发生装置的振动,由于振动的到达距离为数毫米,很短,因此不适于作为本发明的水处理装置中的振动机构使用。
下面,对图1的实施方式涉及的水处理装置的动作进行说明。
原水过滤时,将上层2的表面上的水的水深维持为规定的深度,并从送水泵经由原水送水管6将原水供给至原水混流喷射管嘴7,通过将喷射管嘴7中水的流速设成例如1.5~3升/分钟,将原水变成喷射水流,另一方面,空气以例如0.5~1升/分钟的流速从在喷射管嘴7内开口的空气导入管15被吸气至原水混流喷射管嘴7内,由此,喷射水流将空气卷入成为许多的小气泡,包含该许多气泡的混流喷射水流从喷射管嘴7的原水喷出口7b被释放至上层2之上的水中,由此,水中的溶存氧接近饱和状态。水中的铁与溶存氧反应,作为氢氧化铁在滤材表面被捕捉。这样,水中的铁等的溶解性成分被氧化而成为不溶性成分,铁成分主要在形成上层2的沸石的粒子的表面被捕捉,锰成分主要在形成下层3的过滤砂的粒子的表面被经高浓度的溶存氧活性化的细菌以生物处理捕捉。通过滤材层4过滤掉这些不溶性成分以及其他异物的过滤水,从作为过滤水取出管发挥作用的集配水管13被取出至外部。
若持续上述的过滤作用,则随着时间经过,会在上层2的表面上蓄积氧化物的絮凝物及其他异物,由于上层2的表面部被絮凝物及其他异物覆盖引起堵塞而闭塞,因此,滤材层4的过滤功能减少。当产生上层表面部的堵塞时,上层表面上的水位会徐徐升高,因此,当水位达到一定水平,则通过选择下述的部分清洗工序或整体清洗工序的任一个并实施来进行滤材层4的清洗。
部分清洗工序
(1)进行过滤处理中断工序,暂时停止原水的供给。
(2)进行上层清洗工序,从逆洗时作为逆洗水供给管发挥作用的集配水管13使逆洗水以上层清洗速度(例如5~30m/h)流入并将振动元件9接通使其动作,其振动通过振动扩张元件10传播至上层2的滤材整体,由此使上层2的滤材振动、使滤材摩擦,由此使将滤材表面闭塞的氢氧化铁从滤材上剥离,并通过基于逆洗水的向上流动将其洗掉。通过以较低速的上层清洗速度供给逆洗水,将因基于振动机构的滤材振动而被剥离的污泥排出至排水槽。
(3)进行浊水排水工序,从集配水管13使逆洗水以上层清洗速度流入,以向上水流清洗下层3以及上层2的滤材,由此,将含有主要在上层被捕捉的铁成分的水从排水槽12排水。
整体清洗工序
(1)进行过滤处理中断工序,停止原水的供给,进行过滤处理直到水位下降至上层的滤材的表面附近或上层中的规定高度。
(2)进行清洗工序,从集配水管13使逆洗水以比上层清洗速度大且比滤材的沉降速度快的整体清洗速度(例如30~60m/h)流入,以急速的向上水流清洗下层3以及上层2的滤材。
(3)进行静置工序,在完成上层以及下层的滤材的清洗后,一边以滤材的沉降速度以下的速度进行向上水流的供给,一边使上层以及下层的滤材沉降。
(4)进行浊水排水工序,以上层清洗速度持续向上水流的供给,将含有从上层以及下层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从排水槽12排出。
关于选择上述部分清洗工序和整体清洗工序的哪一个,可以根据原水中的铁和锰的浓度比以及过滤处理速度等决定部分清洗工序和整体清洗工序的各自的频度,根据该频度选择任一工序,此后以该频度进行部分清洗以及整体清洗。
图10是示意性地表示本发明的水处理装置的其他实施方式的概略图。在图10中,以相同附图标记表示与图1的实施方式相同的构成要素,并省略其说明。
在图10的装置中,在集配水管13上连接有用于吸引过滤水以将其取出的泵18,另外在过滤槽5的上部设有计测上层2之上的水位的水位计19。
如下述那样进行该泵18的控制。将泵18的单位时间内的处理水量设定得比原水供给量稍多。当持续过滤作用则上层2之上的水位徐徐下降,因此,以水位计19计测该水位,当水位降至规定的水位则暂时停止泵18,等待水位回复至一定的水平。当水位回复至该水平,则使泵18再次工作,此后重复上述动作。
泵18的控制也可以与上述相反地,将泵18的单位时间内的处理水量设定得比原水供给量稍少,当水位上升至规定的水位则暂时停止原水供给,等待水位上升至一定的水平,当水位上升至该水平,则使原水供给再次工作,此后重复上述动作。
另外,在本发明的其他实施方式中,构成为,计测用于过滤处理的通常运转时的过滤槽5的阻力值,当该阻力值为规定值以上时自动开始部分清洗工序。为了计测阻力值,既可以通过差压计来计测过滤槽的差压,也可以若通过水位计计测到的水位上升至规定值则将该水位视为规定的阻力值。由此,当在滤材层的上层产生需要清洗程度的堵塞时,会自动地开始部分清洗工序,因此,与按照预先确定的日程进行部分清洗工序的方式相比,能够高效率地进行。
作为其他方法,还可以如下述这样:当过滤槽的阻力值达到规定值则进行部分清洗(既可以自动进行,也可以随时计测规定值),若部分清洗后、直至阻力值达到规定值为止的时间是规定时间以下,则自动进行整体清洗工序。
图15是表示每经过一定时间T进行部分清洗工序的情况下的时间与过滤槽的阻力值(差压)Δp的关系的图表,横轴表示时间,纵轴表示阻力值。在图15中,若对每次部分清洗工序中阻力值Δp达到规定值b的时间进行图示,则该时间如下所述地变化。即,令运转开始时的初始阻力值为a,令最初的部分清洗P1时的阻力值为规定值b,令直至达到该阻力值为止的时间为t1,则虽然通过最初的部分清洗P1,阻力值降低至c,但该阻力值并未降低至初始阻力值a,因此,若接下来进行用于过滤处理的运转,则阻力值达到规定值b的时间t2比t1短。通过第二次的部分清洗P2,阻力值降低至e,但该值比c高。因此,若接下来进行用于过滤处理的运转,则阻力值达到规定值b的时间t3比时间t2短。
因此,如果采用以下方式:每当阻力值达到规定值则进行部分清洗工序,在该情况下,对在用于过滤处理的通常运转时、过滤槽的阻力值Δp在每次部分清洗工序中达到规定值b的时间t1、t2、t3进行预先计测,当在第二次的部分清洗P2之后、最后的部分清洗工序P3之前,阻力值达到规定值b的时间t3为规定的时间Ta以下时,自动开始整体清洗工序,那么,只需计测规定值b便能够以简单的方法高效地进行整体清洗,能够将滤材层始终维持在理想的状态。
图11是表示用于实施本发明的方法的水处理装置的其他实施方式的概略图。该实施方式是即使在原水中的锰的浓度非常高、以图1或图10所示的装置无法充分去除锰的情况下也能够有效地去除锰的清洗方法。在图11的装置中,以与图1相同的附图标记表示与图1的装置相同的构成要素,并省略其说明。
该水处理装置60中,在图1的装置的集配水管13的下游侧具有后段过滤槽35,该后段过滤槽35收纳由与下层3的滤材相同的材料构成的后段滤材层33,后段过滤槽35还具有:过滤水流出口27,其与作为过滤水取出管发挥作用的集配水管13连通,在该后段滤材层33的上方开口;集配水管43,其作为用于将经后段滤材层33过滤的水取出的过滤水取出管以及用于向后段滤材层33供给逆洗水的逆洗水供给管发挥作用;排水槽或排水口12,其在后段滤材层33的上方设置在后段过滤槽35上。过滤水流出口27的构造以及作用与原水混流喷射管嘴7相同,因此省略其说明。集配水管13以及43连接在逆洗水送水管47上,在逆洗水送水管47上夹设有开闭阀48、55。另外,在集配水管43上连接有过滤水送水管49,在该过滤水送水管49上夹设有开闭阀50。另外,集配水管13和过滤水流出口27通过过滤水送水管54相互连接,在过滤水送水管54上夹设有用于将过滤水供给至后段滤材层33的泵52以及开闭阀53。
此外,虽然在图1以及图11的实施方式中设有支承砂砾层17,但也可以不使用支承砂砾层,而变更为将集配水管埋设在滤材层的下层以及后段滤材层的底部的方式。
将不使用支承砂砾层的情况的集配水管13的优选一例表示在图12(a)的剖视侧视图以及图12(b)的俯视图中。此外虽然图示例表示的是集配水管13,但集配水管43也是相同的结构。集配水管13在过滤槽5内在水平方向上并行地配置有多根,各集配水管在作为外筒的屏筒70的内侧中央配置有内部多孔管72,各内部多孔管72在长度方向上在其两侧形成有多个集配水孔74。作为屏筒70,可以使用将螺旋状金属丝在周向上卷绕在以规定间隔配置的支承杆上而形成的公知构造的屏筒。此外在图12(a)中,将屏筒70的一部分去除进行表示。
各内部多孔管72通过凸缘部78与屏筒70连接,并且通过凸缘部80与集配水主管76连接。
在图1的装置1中,在原水中的锰的浓度非常高的情况下,存在着在支承砂砾层17上也堆积锰、产生覆膜从而在支承砂砾层以及集配水管上产生堵塞的情况,在此情况下,即使通过整体清洗工序也无法清洗支承砂砾层17的砂砾以及集配水管,因此,需要将支承砂砾层17整体以及集配水管取出清洗,需要非常麻烦的作业,但在不使用支承砂砾层、而是将由屏筒70以及内部多孔管72构成的集配水管13、43埋设在滤材槽4的下层3以及后段滤材层33中的情况下,即使在原水中的锰浓度非常高的情况下,由于锰堆积在集配水管的屏筒的外周部上,因此,在此情况下,通过仅将屏筒内的内部多孔管72取出、从屏筒内部清洗屏筒,就能够以相对简单的作业实现清洗,是有利的。
此外,该集配水管不仅能够使用于装置60,还可以使用于图1的装置1。此情况下,只要在图1的装置1中不使用支承砂砾层17、而是将集配水管埋设在下层3的底部即可。
另外,为了进行支承砂砾层的清洗,只要将连接在动力源上的杆状振动元件插入至支承砂砾层,使逆洗水流过而对支承砂砾层进行清洗,便可以不必将支承砂砾层取出而简单地进行清洗。
下面对该装置60的动作进行说明。
过滤时,通过上层2将铁去除、通过下层3将锰的相当部分去除的过滤水从集配水管13经由过滤水送水管54供给至后段滤材层33,残余的锰通过后段滤材层33去除。此时,逆洗水送水管47的阀48、55关闭,过滤送水管54、49的阀53、50开放。
如下所述进行部分清洗工序以及整体清洗工序。
部分清洗工序
(1)进行过滤处理中断工序,停止原水的供给。此时,逆洗水送水管47的阀48、55关闭,过滤水送水管54、49的阀53、50开放。
(2)进行上层清洗工序,在保持逆洗水送水管47的阀55关闭不变而开放阀48、过滤水送水管54、49的阀53、50关闭的状态下,一边从集配水管13使逆洗水以上层清洗速度(例如5~30m/h)流入,一边使振动扩张元件10动作,对上层2的滤材进行摩擦清洗。上层清洗工序在水位达到排水槽12之前结束。
(3)进行静置工序,在上层滤材的搅拌清洗结束后,使上层2的经过搅拌的滤材沉降。
(4)进行浊水排水工序,从集配水管13使逆洗水以上层清洗速度流入,以向上水流清洗下层3以及上层2的滤材,由此,将含有主要在上层被捕捉的铁成分的水从排水槽12排水。
整体清洗工序
(1)进行过滤处理中断工序,停止原水的供给。
(2)进行清洗工序,在关闭过滤水送水管54的阀53以及过滤水送水管49的阀50、开放逆洗水送水管47的阀48以及55的状态下,使逆洗水从集配水管13以及43以比上层清洗速度大且比滤材的沉降速度快的整体清洗速度(例如30~60m/h)流入,以急速的向上水流分别搅拌下层3、上层2的滤材以及后段滤材层33的滤材,使上层2以及后段滤材层33的振动扩张元件10动作,对上层、下层以及后段滤材层的滤材进行清洗。
(3)进行静置工序,在上层、下层以及后段滤材层的滤材的清洗结束后,一边以滤材的沉降速度以下的速度进行向上水流的供给,一边使上层、下层以及后段滤材层的滤材沉降。
(4)进行浊水排水工序,以上层清洗速度持续向上水流的供给,将含有从上层、下层以及后段滤材层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从排水槽12排出。
关于选择上述部分清洗工序和整体清洗工序的哪一个,可以根据原水中的铁和锰的浓度比以及过滤处理速度等决定部分清洗工序和整体清洗工序的各自的频度,根据该频度选择任一工序,此后以该频度进行部分清洗以及整体清洗。
图13以及图14是示意性地表示本发明的其他实施方式的概略图。
在原水中含有高浓度的氨型氮的情况下,为了将氨型氮捕捉去除,需要与铁、锰相比10倍以上的大量的溶存氧。因此,人们发现会产生以下情况:在过滤处理中,仅以来自原水混流喷射管嘴的混流喷射水流所产生的曝气在滤材层中充分地将氨型氮捕捉去除是困难的。
因此,为应对这一事态,在原水中含有高浓度的氨型氮的情况下,优选向滤材层中追加供给溶存氧,对基于混流喷射水流的曝气进行补充。
为了向滤材层中追加供给溶存氧,有各种各样的方法,作为优选方法中的一个,将直径为数百μm以下的微细气泡注入滤材层中是有效的。
图13表示其一例,溶存氧供给装置90具有:处理水吸入管92,将处理水的一部分吸入;微细气泡发生装置93,其将处理水的一部分从该吸入管92吸入,将混合了处理水和微细气泡的气液混合流体从气液注入管91注入滤材层中。作为该微细气泡发生装置93,可以使用公知的装置。另外,作为处理水吸入管92和气液注入管91,可以使用与集配水管13相同构造的管件。若气泡的直径大则气泡会滞留在滤材层的滤材中,容易产生气穴,该气穴会使滤材的水处理面积减少因此会妨碍过滤效率,但本实施方式中使用的微细气泡浮力小、上浮速度慢,因此,该微细气泡会因加快处理水流的流速而流动,一边向滤材层供给溶存氧一边到达滤材层的下层,从集配水管13排出,不存在产生气穴的担心。因此,在以高速处理为目标的本发明中,作为溶存氧的追加供给方法,微细气泡的注入是优选的方法。作为微细气泡的注入量,可以根据依存于氨型氮的浓度等原水状态的溶存氧的追加必要量,决定该微细气泡的注入量的最佳值。
图14是表示为实现同一目的的其他例的图,溶存氧供给装置95具有:处理水吸入管96,以从集配水管13分支的方式连接,将处理水的一部分吸入;微细气泡发生装置98,其将处理水的一部分从该吸入管96吸入,将混合了处理水和微细气泡的气液混合流体从气液注入管97注入滤材层中。处理水吸入管96和气液注入管97的构造与图13的装置相同。
实施例
下面对本发明的实施例进行说明。
利用图1的水处理装置,进行以地下水为原水的水处理。
水处理装置的过滤槽使用内径为1200mm的俯视圆形的过滤槽。埋设在上层中的各振动扩张元件10相互之间的间距(由4个振动扩张元件10形成的正方形的一条边的长度)为150mm。振动扩张元件10的配置方法使用图6所示的方法。振动扩张元件10的支承杆的长度为640mm。
作为振动元件9,使用1根市售的混凝土振动器,将该振动元件9配置在框体40的中央。该振动元件的动力源使用商用交流电流,通过变频器将电流的频率转换成400Hz,振动元件的振动频率为200Hz(12000VPM)。
通过使用该水处理装置进行过滤、部分清洗、整体清洗,以500m/日的过滤速度获得下表1的过滤处理结果。
表1
  原水浓度(mg/l)   处理水浓度(mg/l)
  铁   40.1   0.05
  锰   1.1   0.05
  氨型氮   1.1   <0.05
根据该结果可知,通过使用本发明的水处理装置来实施部分清洗、整体清洗,能够以500m/日的过滤速度实现充分的过滤处理。

Claims (11)

1.一种水处理装置滤材层的清洗方法,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方,该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该滤材层中的部分,该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中,其特征在于,
该滤材振动机构具有:一个或多个振动元件,其连接在动力源上;振动扩张机构,其以埋设在滤材中的方式安装在该振动元件上,将该振动元件的振动传递至滤材层的滤材,
该振动扩张机构具有:安装在该振动元件上的框体;固定在该框体上的多个振动扩张元件,该振动扩张元件分别具有:支承杆,其在滤材层的上下方向上延长,该支承杆的上端部固定在该框体上;多个第一振动传递板,其在该滤材层的上下方向上设有规定间隔、相互平行地配置,并被固定在该支承杆上;多个第二振动传递板,其与该第一振动传递板正交,且该第二振动传递板相互平行地配置,该第二振动传递板在该第一振动传递板的该间隔中被固定在该支承杆上,
一边使逆洗水从该逆洗水供给管流入,一边经由该滤材振动机构的该振动扩张机构所具有的该第一振动传递板和该第二振动传递板使该滤材层的滤材振动,由此对该滤材层进行清洗。
2.一种水处理装置滤材层的清洗方法,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,该过滤槽收纳滤材层,该滤材层由上层和下层这两层构成,且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成,该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该上层中的部分,该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中,其特征在于,该滤材层的清洗通过选择主要进行该上层的清洗的部分清洗和对该上层以及该下层双方进行清洗的整体清洗的任一个来进行,
该部分清洗工序具有:
过滤处理中断工序,暂时停止原水的供给;
上层清洗工序,一边从该逆洗水供给管使逆洗水作为向上水流以上层清洗速度流入,一边使该上层的滤材振动,由此使滤材摩擦,使将滤材表面闭塞的氢氧化铁从滤材上剥离,通过向上水流将其洗掉;
浊水排水工序,以该上层清洗速度持续向上水流的供给,将含有从该上层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排水,
该整体清洗工序具有:
过滤处理中断工序,停止原水的供给;
清洗工序,一边从该逆洗水供给管使逆洗水以比该上层清洗速度大且比滤材的沉降速度快的整体清洗速度流入,一边使该滤材振动机构动作,对该上层以及该下层的滤材进行清洗;
静置工序,在完成该上层以及下层的滤材的清洗后,一边以滤材的沉降速度以下的速度持续向上水流的供给,一边使该上层以及该下层的滤材沉降;
浊水排水工序,以该上层清洗速度持续向上水流的供给,将含有从该上层以及下层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排出。
3.如权利要求1或2所述的水处理装置滤材层的清洗方法,其特征在于,对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测,当该阻力值为规定值以上时,自动开始该部分清洗工序。
4.如权利要求2所述的水处理装置滤材层的清洗方法,其特征在于,对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测,当该阻力值为规定值以上时进行该部分清洗工序,当该部分清洗工序后,直至过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定的时间以下时,自动开始该整体清洗工序。
5.一种水处理装置,其特征在于,具有:原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴,其一端部与该原水送水管连通,在另一端部上具有原水喷出口,该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽,其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方,该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管,其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管,其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构,其具有埋设在该滤材层中的部分,该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口,其在该滤材层的上方设在过滤槽中,
该滤材振动机构具有:一个或多个振动元件,其连接在动力源上;振动扩张机构,其以埋设在滤材中的方式安装在该振动元件上,将该振动元件的振动传递至滤材层的滤材,
该振动扩张机构具有:安装在该振动元件上的框体;固定在该框体上的多个振动扩张元件,该振动扩张元件分别具有:支承杆,其在滤材层的上下方向上延长,该支承杆的上端部固定在该框体上;多个第一振动传递板,其在该滤材层的上下方向上设有规定间隔、相互平行地配置,并被固定在该支承杆上;多个第二振动传递板,其与该第一振动传递板正交,且该第二振动传递板相互平行地配置,该第二振动传递板在该第一振动传递板的该间隔中被固定在该支承杆上。
6.如权利要求5所述的水处理装置,其特征在于,还具有对该滤材层中追加供给溶存氧的机构。
7.如权利要求5所述的水处理装置,其特征在于,该过滤槽收纳滤材层,该滤材层由上层和下层这两层构成,且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成,该滤材振动机构具有埋设在该上层中的部分。
8.如权利要求7所述的水处理装置,其特征在于,该水处理装置从过滤水取出方向观察在该过滤水取出管的下游侧具有后段过滤槽,该后段过滤槽收纳由与该下层的滤材相同材料构成的后段滤材层,该后段过滤槽还具有:过滤水流出口,其与该过滤水取出管连通,在该后段滤材层的上方开口;过滤水取出管,其用于将经该后段滤材层过滤的水取出;逆洗水供给管,其用于向该后段滤材层供给逆洗水;排水槽或排水口,其在该后段滤材层的上方设在该后段过滤槽中。
9.如权利要求5~8的任一项所述的水处理装置,其特征在于,该过滤水取出管以及该逆洗水供给管由集配水管构成,该集配水管在该过滤槽的底部在水平方向上多根并列配置,各集配水管包括作为外筒的屏筒和配置在其内侧中央的内部多孔管,该内部多孔管在长度方向上在两侧形成有多个集配水孔。
10.如权利要求5~8的任一项所述的水处理装置,其特征在于,以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致正方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
11.如权利要求5~8的任一项所述的水处理装置,其特征在于,以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致长方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
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