JP2001120912A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、濾材を逆洗するとき、濾材の移動
を効率良く行わせ得る濾過装置を提供すること。 【解決手段】 濾過槽１内をその底面７との間に間隔を
存した区画壁２で、原水の供給部４と排水部６とに区画
する。濾過槽１の傾斜する底面７上に、少なくとも前記
区画壁２の下端位置に達するまで濾材を積層して傾斜す
る濾過層８を形成し、濾過層８内に集水部１０を設けて
濾過された濾過水を取水する。濾過が続き濾過層８に原
水に含まれる挟持物が詰まったときこれを逆洗する手段
として、濾材中に吸込み口９ａー１を臨ませ、吐出口９
ａ−２を排水部６の濾材上部に臨ませたエアリフト管９
ｃを設け、エアリフト管９ｃ内を上昇する間に吸込み口
１９ａー１から供給されるに洗浄水によって洗浄し、洗
浄された濾材を自重で濾過層８に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川から上水用水
として取り入れられる河川水、又は工場から排出される
汚水に含まれる挟雑物を、砂等を濾材とする濾過層を介
して取除く濾過装置に関し、特に上水用水を得るに適し
た濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来濾過装置として、図６に示すごと
く、円筒型の容器ｄ内に砂等の濾材からなる濾過層ｖを
設け、この容器ｄの底部近くに容器ｄの内周面に上端を
結着させた漏斗体ｅと、該漏斗体ｅの下端との間に砂の
通過間隙ｆを存して円錐状の砂分離器ｇとを設け、該漏
斗体ｅの外側面と容器ｄの内周面との間に形成した原水
流入水路ｈから容器ｄ内に圧入される原水を濾過層ｖを
介して上方に押出して濾過し、濾過された水は容器ｄの
上部に設けた越流堰ｊを介して容器ｄ外に取り出す。そ
して原水を濾過することで汚れた濾材たる砂は、前記通
過間隙ｆを介して漸次容器ｄの下端に設けた集砂ボック
スｋに集め、これを揚砂管ｍを介して原水と共に容器ｄ
の上部に設けた洗浄排水分離筒ｎに供給し、該分離筒ｎ
で分離された洗浄排水と分離された砂を、洗浄装置ｐで
洗浄した後容器ｄ内に戻すことで、常に濾材の洗浄を行
いつつ連続して濾過を行い得るようにした濾過装置も知
られている。なお、図６で、ｒは洗浄水排出管、ｓは輸
送水排出管を示す。更に、図７に示すごとく円筒型濾過
層ｖの中心部から円周方向に原水を供給し、濾過層ｖの
周辺部に集水管ｔを配して集水管ｔから取り水するよう
にし、且つ該円筒型濾過層ｖの下部に逆洗水供給部ｔを
設けると共に、中心部にエアリフト管ｕを設け、汚れの
激しい部分の濾材をポンプｕを通過する間に洗浄するよ
うにしたものも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者は、濾過層上部の
濾過水が集まる所に、洗浄装置ｐが設けられている関係
から、洗浄装置ｐから出る濾材を含む原水が濾過水に混
じるといった不具合があるばかりでなく、このもので
は、原水と接触する濾過層の面積を容器ｄの横断面積以
上に取ることができず、濾過面積を大きくしようとする
と、容器ｄの直径を大きくしなければならず、装置が大
型化するといった不具合がある。後者は、濾材に含まれ
る挟雑物を、主として、逆洗水供給部ｔから上方に送り
出される逆洗水によって漸次上方に浮遊分離させるもの
であるため上記するものと同様に洗浄に時間がかかるば
かりでなく、洗浄が十分に行われ難いという不具合があ
る。本発明は、かかる不具合を解消した濾過装置を提供
することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、原水に含まれる挟雑物を、濾過槽内に設けた砂等
の粒状の濾材からなる濾過層で分離除去する濾過装置に
おいて、該濾過槽内を濾過槽の底面との間に間隔を存し
た区画壁で、原水供給口を備える供給部と排水口を備え
る排水部とに区画し、濾過槽の底面を、排水部側から供
給部側に向かって下方に傾斜する斜面に構成し、該供給
部と排水部とに亘る底面上に濾材を前記区画壁の少なく
とも下端位置に達するまで積層して濾過層を形成し、濾
過層内または濾過層下部に濾過水の集水部を臨ませ、且
つ該濾過層に濾材を逆洗する逆洗手段を設け、該逆洗手
段は、該供給部側の濾材中に吸込み口を臨ませるととも
に、排水部側の濾材の上方に吐出口を臨ませたエアリフ
ト管と、該エアリフト管の吸込み口に逆洗水を供給する
逆洗水供給管とで構成したことで、傾斜する底面上に安
息角にって安定した濾過層を形成することができるた
め、原水と接触する面積の大きい濾過層が形成される。
しかも、逆洗手段を作動させるとき、濾材が濾過層から
エアリフト管内に吸い込まれエアリフト管内で逆洗水に
よって洗浄され、挟雑物を含む逆洗水は排水口から外部
に放出され、挟雑物を除かれた濾材は吐出口から排水部
の濾過層上面に戻る。そして底面上の濾材は、この濾材
の移動に伴って傾斜する底面に従ってエアリフト管の吸
込み口側に移動する。この結果、全ての濾材は順序良く
エアリフト管内に吸引されエアリフト管の吸込み口側に
移動する。

【０００５】本願の請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記区画壁の少なくとも下部を供給
部側壁側に傾斜させると共に、該下部に多数の孔を穿設
したことで、区画壁の下端位置より高い位置に濾過層の
表面を設定できる。

【０００６】本願の請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の発明において、前記集水部から取り
出される濾過水を直接逆洗水として使用することで、前
記洗浄水供給パイプは、前記集水部と連通させたこと
で、逆洗のために別途濾過水を用意する必要がない。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明実施の形態を図面に付き説
明する。図面で１は高さ３ｍ程度の濾過槽を示し、該濾
過槽１は、内部を区画壁２で、原水供給口３側が臨む供
給部４と排水口５が臨む排水部６とに区画し、且つ濾過
槽１の底面７を排水部６側から供給部４側に向かって下
方に傾斜する斜面に形成させた。

【０００８】前記区画壁２の下端は、底面７から離反さ
せて、区画壁２の下部で供給部４と排水部６とを連通さ
せ、砂等の濾材を排水部６側から前記区画壁２の少なく
とも下端位置高さに達するまで投入し、原水を充した状
態で後述する、吸込口９ａー１を濾材の表層部に臨ませ
た２本のエアリフト管９ａを作動させる。かくするとき
は、エアリフト管９ａにより供給部４から排水部６の上
部に送られ自重で供給部４側に戻る動作を繰り返す間
に、濾材は該濾過槽１の底面７上の全体に亘って、安息
角によって一定の安定した斜面を保って積層されて濾過
層８が形成される。なお、図１に示すように、区画壁２
を垂直壁としたものでは、区画壁２の下端とほぼ等しい
位置に濾過層８の表面が設定され、後述する逆洗手段９
によって濾材を逆洗するとき、エアリフト管９ａによっ
て供給部４側から排水部６に送られた濾材が自重で供給
部４側に移動するとき、抵抗が少なく流れ易い濾過層８
の表面を移動する傾向がある。即ち一部の濾材のみが移
動する傾向を示す。そこで図２乃至図４に示すもので
は、該区画壁２の下部を排水部６側の側壁側に傾斜させ
て該下端を該側壁に近付け、区画壁２の下部を通る濾材
の流れに抵抗を与えると共に、該区画壁２の下部部分に
直径１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度の多数の孔２ａを数段に穿
設して、該孔２ａを通して濾材が供給部４側に移動させ
ることで、区画壁２の下端より高い位置に濾過層８の表
面が設定されるようにした。

【０００９】１０は、濾過層８内（濾材内）またはこれ
の下部（底面７上）に臨ませた、濾過層８で濾過された
濾過水の集水部を示し、集水部１０は、図２並びに図３
に示すごとく、周囲に多数の小孔１０ａを穿設した中空
のパイプ１０ｂで構成し、該中空のパイプ１０ｂの複数
本を傾斜する底面７の傾斜方向に沿って配設して該小孔
１０ａから、原水のヘッド差によって押し出される濾過
水を収集し、濾過水は各パイプ１０ｂと連なる給水管１
１を介して濾過槽１の下側に設けた水槽１２に導き、こ
れに一時貯えた後次の処理装置（図示しない）に送り出
すようにした。

【００１０】なお、パイプ１０ｂの外周をステンレス等
の濾材の粒径より目の細かい金網１０ｃで覆い、濾材
（上水用濾材は０．６ｍｍ程度）が小孔１０ａに入り込
まないようにした。

【００１１】前記逆洗手段９は、吸込口９ａー１を濾過
層８内に臨ませると共に吐出口９ａー２を前記排水部６
の上部に臨ませたエアリフト管９ａと、該吸込口９ａー
１に逆洗水を送り込む濾過水供給管９ｂとで構成され、
図示するものでは、吸込口９ａー１を濾過層８の表層部
に臨ませた２本のエアリフト管９ａと、吸込口９ａー１
を濾過層８の下層部に臨ませた１本のエアリフト管９ａ
とを設けた。９ｃは空気供給管１３を介して該エアリフ
ト管９ａに空気を送り込むブロアーを示す。逆洗手段９
による逆洗は、ブロアー９ｃから逆洗水に比し容積比率
の多い空気を送り込んで吸込口９ａー１から濾材を吸い
込み、エアリフト管９ａ内を通過する過程で、濾過水供
給管９ｂから供給される逆洗水によって濾材を洗浄さ
れ、濾材は挟雑物等を含む逆洗水と共に吐出口９ａー２
から前記排水部６に放出され、図２乃至図４に示すもの
では排水部６に設けた衝突板１４に向かって放出され、
質量の大きい濾材は、自重で濾過層８上に戻り、挟雑物
等を含む逆洗水は、排水口５から濾過槽１外に放出され
る。

【００１２】なお、濾過が続くと集水部１０に水垢等が
付着する。そこで前記水槽１２を接続管１５、１７を介
して前記ポンプ１６の吸入口に接続すると共に、ポンプ
１６の吐出口を接続管１８を介して集水部１０を接続
し、水槽１２内の洗浄水を集水部１０に逆送して集水部
１０を洗浄できるようにした。なお、１９は区画壁２に
設けた供給部４から排水部６側に原水をオーバフローさ
せるオーバフロー口を示し、該オーバフロー口１９は原
水供給口３より開口面積を小さくすることで、濾過槽１
の水面下にオーバフロー口１９を位置させるようにし、
オーバフロー口１９から排水部６側に吐出する水流によ
って濾材上部に溜まる原水を撹拌するようにした。

【００１３】２０は濾過槽１に設けた覗窓、Ｌ1 は濾過
槽１の最低水面を検出する水面検出器、Ｈ1 は濾過槽１
の最高水面を検出する水面検出器、Ｌ2 は水槽１２の最
低水面を検出する水面検出器、ＳＶ１は表層部に吸込口
９ａー１を臨ませた２本のエアリフト管９ａ、９ａに臨
む各濾過水供給管９ｂに介在させた電磁弁、ＳＶ２は下
層部に吸込口９ａー１を臨ませたエアリフト管９ａに臨
む濾過水供給管９ｂに介在させた電磁弁、ＳＶ３は給水
管１１に介在させた電磁弁、ＳＶ４は前記接続管１５に
介在させた電磁弁、ＳＶ５は接続管１７に介在させた電
磁弁、ＳＶ６は接続管１８に介在させた電磁弁、ＳＶ７
は表層部に吸込口９ａー１を臨ませた２本のエアリフト
管９ａ、９ａとブロアー９ｃとを接続する電磁弁、ＳＶ
８は下層部に吸込口９ａー１を臨ませたエアリフト管９
ａとブロアー９ｃとを接続する空気供給管１３に介在さ
せた電磁弁を示す。

【００１４】次に本装置はシーケンサー（図示しない）
を用いて上記各電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ９を開閉操作すると
共にブロアー９ｃ並びにポンプ１６を制御するもので、
その作動を図２乃至図５に示すものに付き説明する。

【００１５】原水供給口５から供給される原水が最低水
面に達し水面検出器Ｌ１がこれを検知すると、その信号
に基づいて給水管１１に介在させた電磁弁ＳＶ３を開
く。すると、原水は、その水面と集水部１０との水圧の
差によって濾過層８を通って濾過された後集水部１０か
ら給水管１１を介して水槽１２に送り出される（濾過工
程）。

【００１６】この濾過作業が続くと、濾過層８が漸次目
詰まりし濾過速度が次第に低下し、これに伴って濾過槽
１の水面が徐々に高まって終には高水面に達する。する
と水面検出器Ｈ１がこれを検知しその信号に基づいて給
水管１１を介在させた電磁弁ＳＶ３を閉じた後、接続管
１７に介在させた電磁弁ＳＶ５と、表層部に吸込口９ａ
ー１を臨ませた２本のエアリフト管９ａの吸込口９ａー
１に臨む濾過水供給管９ｂに設けた電磁弁ＳＶ１、ＳＶ
１とを開くとともにポンプ１６を作動させ、且つ両エア
リフト管９ａに臨むブロアー９ｃを稼働させると共に両
エアリフト管９ａに連なる空気供給管１３に介在させた
電磁弁ＳＶ７を開く。これによって両エアリフト管９ａ
内にブロアー９ｃから空気が間欠的に供給され、両エア
リフト管９ａ内に、表層部側の濾材が濾過水供給管９ｂ
から供給される洗浄水と共に吸い込まれ、濾材はエアリ
フト管９ａ内を上昇する間に洗浄され、吐出口９ａー２
から衝突板１４に向かって吐出され、濾材は自重で濾過
層８上に戻り、挟雑物等を含む逆洗水は、排水口５から
濾過槽１外に放出される。

【００１７】この逆洗作業を１０分程度行うことで、表
層部側の濾材を洗浄する。次いで、シーケンサーからの
指令で上記電磁弁ＳＶ１を閉じた後、接続管１５に介在
させた電磁弁ＳＶ４と、接続管１８に介在させた電磁弁
ＳＶ６とを開き、水槽１２に蓄えられる洗浄水を集水部
１０に逆送する。かくするときは、水槽１２内の洗浄水
が集水部１０に圧送され、該洗浄水によって集水部１０
を洗浄すると共に集水部１０から濾過層８側に流出して
集水部１０の近傍の濾材を押広げるような働きをし、固
まり勝ってにある濾材をほぐす。

【００１８】その後、電磁弁ＳＶ４と電磁弁ＳＶ５と電
磁弁ＳＶ６とを閉じた後、下層部に吸込口９ａー１を臨
ませたエアリフト管９ａの吸込口９ａー１に臨む濾過水
供給管９ｂに設けた電磁弁ＳＶ２を開き、且つ該エアリ
フト管９ａに連なるブロアー９ｃを稼働させると共に該
エアリフト管９ａ空気供給管１３に介在させた電磁弁Ｓ
Ｖ８を開く。これによって、該吸込口９ａー１を臨ませ
たエアリフト管９ａ内にブロアー９ｃから空気が間欠的
に供給され、これによって該吸込口９ａー１に臨ませた
エアリフト管９ａ内に、下層部の濾材が濾過水供給管９
ｂから供給される洗浄水と共に吸い込まれ、濾材は該エ
アリフト管９ａ内を上昇する間に洗浄され、吐出口９ａ
ー２から衝突板１４に向かって吐出され、濾材は自重で
濾過層８上に戻り、挟雑物等を含む逆洗水は、排水口５
から濾過槽１外に放出される。この逆洗作業を３分程度
行うことで、下層部側の濾材を洗浄する。

【００１９】その後、電磁弁ＳＶ２と電磁弁ＳＶ８を閉
じた後、再び表層部に吸込口９ａー１を臨ませた２本の
エアリフト管９ａの吸込口９ａー１に臨む濾過水供給管
９ｂに設けた電磁弁ＳＶ１、ＳＶ１を開き、且つ両エア
リフト管９ａに連なるブロアー９ｃを稼働させると共に
空気供給管１３に介在させた電磁弁ＳＶ７を開く。

【００２０】これによって、表層部に吸込口９ａー１を
臨ませた両エアリフト管９ａ内にブロアー９ｃから空気
が間欠的に供給され、これによって両エアリフト管９ａ
内に、表層部の濾材が濾過水供給管９ｂから供給される
洗浄水と共に吸い込まれ、濾材はエアリフト管９ａ内を
上昇する間に濾材は洗浄され、吐出口９ａー２から衝突
板１４に向かって吐出され、濾材は自重で濾過層８に戻
り、挟雑物等を含む逆洗水は、排水口５から濾過槽１外
に放出される。この逆洗作業を７分程度行うことで、更
に表層部の濾材を洗浄すると共に下層部の洗浄で乱れた
表層部を平坦にして、逆洗作業を完了する。

【００２１】なお、タイマを用いて定期的に（例えば５
〜８時間の経過後）、前記電磁弁ＳＶ３を閉じて濾過槽
１の水位を高めて、前記する濾過層８が目詰まりを生じ
たと同じ状態を作り出せば、定期的に上記する洗浄作業
うことができる。なお、上述したものは、水槽１２に蓄
えられる洗浄水を用いて集水部１０を洗浄するようにし
たが、洗浄水に加えて前記ブロアー９ｃからの空気を併
用しても良く、更に空気のみを用いて洗浄するようにし
ても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によるときは、濾過水に原水が混
入すようなことなく、しかも傾斜する底面上に安息角に
って安定した濾過層を形成することができるため、原水
と接触する面積の大きい濾過層を形成することができ
て、場所を取らずに処理能力の高い濾過槽が得られ、し
かも、逆洗手段を作動させるとき、底面の傾斜に従っ
て、逆洗手段を構成するエアリフト管の吸込口に濾材を
順序良くエアリフト管内に導いて洗浄することができる
ため、効率良くしかも均一に濾材を洗浄でき、請求項２
のごとく、区画壁の少なくとも下部を供給部側壁側に傾
斜させると共に、下部に多数の孔を穿設することで、濾
過層の表面を区画壁２の下端より高い位置に設定するこ
とができて、逆洗するとき排水部から供給部側に移動す
る濾材の移動をより均一にすることができる。更に、請
求項３のごとく、濾過層で濾過した濾過水を直接逆洗水
として使用することができて、洗浄のための濾過水を別
途用意する必要がなく便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の一例を示す側面線図

【図２】 他の実施の形態の一例を示す截断側面図

【図３】 図２の濾過槽側の平面図

【図４】 図２の一部を残して截断した正面図

【図５】 図２の実施の形態の配管系統図

【図６】 従来例を示す截断側面図

【図７】 従来例を示す截断側面図

【符号の説明】 １ 濾過槽 ２ 区画壁
３ 原水供給口 ４ 供給部 ５ 排水口
６ 排水部 ７ 底面 ８ 濾過層
９ 逆洗手段 ９ａ エアリフト管 １０ 集水部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水に含まれる挟雑物を、濾過槽内に設
   けた砂等の粒状の濾材からなる濾過層で分離除去する濾
   過装置において、該濾過槽内を濾過槽の底面との間に間
   隔を存した区画壁で、原水供給口を備える供給部と排水
   口を備える排水部とに区画し、濾過槽の底面を、排水部
   側から供給部側に向かって下方に傾斜する斜面に構成
   し、該供給部と排水部とに亘る底面上に濾材を前記区画
   壁の少なくとも下端位置に達するまで積層して濾過層を
   形成し、濾過層内または濾過層下部に濾過水の集水部を
   臨ませ、且つ該濾過層に濾材を逆洗する逆洗手段を設
   け、該逆洗手段は、該供給部側の濾材中に吸込み口を臨
   ませるとともに、排水部側の濾材の上方に吐出口を臨ま
   せたエアリフト管と、該エアリフト管の吸込み口に逆洗
   水を供給する逆洗水供給管とで構成した濾過装置。
2. 【請求項２】 前記区画壁の少なくとも下部を供給部側
   壁側に傾斜させると共に、該下部に多数の孔を穿設した
   ことを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
3. 【請求項３】 前記集水部から取り出される濾過水を直
   接逆洗水として使用することを特徴とする請求項１また
   は２記載の濾過装置。