JP2002126768A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
分を、酸化剤や凝集剤を使用することなく、簡単で小型
の装置で酸化させ不溶化、濾過することにより処理する
装置を提供する。 【解決手段】水処理装置(1)は、原水送水管(4)
と、原水送水管(4)に一端部が連通し、多端部には原
水をジェット水流として噴出する原水噴出口(5b)を
備える1本または複数本のジェットノズル(5)と、一
端部が大気に解放し、他端部が原水噴出口(5b)より
も上流のジェットノズル(5)内に開口する空気導入管
(6)と、表面がジェットノズルの原水噴出口(5b)
と所定の間隔をおいてジェットノズル(5)の下方に配
置された濾材層(2)を収容する濾過槽(3)と、濾材
層(2)によって濾過された水を取り出すために濾過槽
(3)に設けられた濾過水取出し口(17)とを備え
る。
Description
し、特に地下水等の中の鉄、マンガンその他の溶解性成
分を、酸化剤や凝集剤等の薬品を使用することなく、簡
単で小型の装置で酸化させ不溶化することにより処理す
ることができる水処理装置に関する。
品工業、清涼飲料、醸造、公衆浴場、染色業など水を大
量に必要とする産業で利用されているが、現在地下水に
含まれる鉄、マンガン成分が大きな問題となっている。
鉄やマンガンは人体にとって必要な成分であるが、一定
量を超えると水に金属味を与えたり、赤水や黒水の原因
となり、飲用に不適となるばかりでなく、これらの産業
において様々な問題が生じる。また、建築基礎工事にお
いて基礎工事前の地下水抜き取り工事は必要不可欠な工
程であるが、地下水に大量の鉄、マンガンが含まれてい
る場合は、そのまま下水道に放流することは法令で禁止
されており、地下水中の鉄、マンガンを除去してから放
流しなければならないという問題がある。
ン装置は、原水に次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤やポ
リ塩化アルミニウム(PAC)等の凝集剤を添加し、水
中に溶け込んでいる鉄、マンガンを酸化させて不溶性の
酸化鉄、酸化マンガンとし、これを濾過砂により濾過し
て取り除くものである。
凝集剤を注入する方式の水処理装置においては、比較的
に多量の酸化剤、凝集剤を消費するのでこれらの購入コ
ストが大きい。また酸化剤として使用される次亜塩素酸
が鉄、マンガンを酸化させた後も処理後の浄水の中に残
留するために、発癌物質であるトリハロメタンを生成
し、その対策のためさらに水を活性炭層を通して処理し
なければならず不経済である。また、経済的考慮から活
性炭層の設置を見送るとすれば、過剰な酸化剤の注入に
よるトリハロメタンの発生を防止するため濾過後の水を
耐えず分析して監視し、状況に応じて酸化剤の注入量を
調整する必要があり、薬品購入コストに加えて維持管理
費が嵩むという欠点がある。また、この薬品注入方式に
よる水処理装置は、曝気槽、凝集槽、沈殿槽、砂濾過
塔、除鉄、除マンガン塔および薬液タンクからなり、シ
ステムは複雑であり装置全体は大規模化して広大な設置
スペースを必要とするため、市街地等設置スペースが限
られた環境においては装置を設置することができない、
という問題点がある。さらに、この薬品注入方式による
水処理装置において使用した濾過砂は不純物の堆積によ
る目詰まりのため時々取り替える必要があるが、その場
合砂が薬品を含有しているため産業廃棄物として処理し
なければならず、その放棄場所も制限される等の不便が
ある。
水処理装置の欠点にかんがみなされたものであって、地
下水等の中の鉄、マンガンその他の溶解性成分を、酸化
剤や凝集剤等の薬品を使用することなく、簡単で小型の
装置で酸化させ不溶化することにより処理することがで
きる水処理装置を提供しようとするものである。
処理装置は、原水送水管と、該原水送水管に一端部が連
通し、他端部には原水をジェット水流として噴出する原
水噴出口を備える1本または複数本のジェットノズル
と、一端部が大気に開放し、他端部が該原水噴出口より
も上流の該ジェットノズル内に開口する空気導入管と、
表面が該ジェットノズルの原水噴出口と所定の間隔をお
いて該ジェットノズルの下方に配置された濾材層を収容
する濾過槽と、該濾材層によって濾過された水を取り出
すために該濾過槽に設けられた濾過水取出し口とを備え
ることを特徴とする。
置は、原水送水管と、該原水送水管に一端部が連通し、
他端部には原水をジェット水流として噴出する原水噴出
口を備える1本または複数本のジェットノズルと、一端
部が気体供給源に接続し、他端部が該原水噴出口よりも
上流の該ジェットノズル内に開口する気体導入管と、表
面が該ジェットノズルの原水噴出口と所定の間隔をおい
て該ジェットノズルの下方に配置された濾材層を収容す
る濾過槽と、該濾材層によって濾過された水を取り出す
ために該濾過槽に設けられた濾過水取出し口とを備える
ことを特徴とする。
該原水送水管を該濾材層の表面と平行な面上に往復動さ
せる機構をさらに備える。
は、該ジェットノズルの該原水噴出口と該濾材層の表面
との間に設けられたじゃま板をさらに備える。
装置は、該濾材層の底部には該濾材層を支持する板状ス
クリーンからなる濾材層受が配置されており、該濾材層
受の下方の該濾過槽内には濾材層を逆洗浄するための逆
洗管が配置されており、該濾過槽には逆洗水排出口が設
けられている。
たジェットノズルにより原水をジェット水流とする一方
ジェットノズル内に開口する空気導入管からジェットノ
ズル内に空気を導入することにより、ジェット水流が空
気を巻き込み多数の小さい気泡とし、この多数の気泡を
含むジェット水流がジェットノズルの原水噴出口から、
その下方に配置された濾材層上の水面に叩きつけられ、
水中および濾材表面において激しいエアレーションが起
こる。このエアレーションにより、水中の鉄、マンガン
等の溶解性成分が酸化されて不溶性成分となり、フロッ
クを形成するかまたは沈殿して濾材層を形成する濾過砂
等の濾材粒子の表面で捕捉される。これらの不溶性成分
およびその他の異物が濾材層により濾過された濾過水は
濾過水取出し口から外部に取出される。
気体導入管が気体ポンプまたはエアコンプレッサ等の気
体供給源に接続しており、気体供給源から空気だけでな
く窒素ガス、オゾン等の所望の気体を供給することがで
き、被濾過物質の性質に応じて気体の種類を選択使用す
ることができる。また、空気その他の気体の流速を最適
の値に制御することができる。
につれて濾材層の表面に酸化物のフロックその他の異物
が蓄積し、濾材層表面はフロックその他の異物で覆われ
閉塞するために濾材層はその濾過機能が減少するが、本
発明の一側面において、水処理装置は、原水送水管を濾
材層の表面と平行な面上に往復動させる機構を備えてい
るので、水面を濾材層表面の少し上ぐらいの水準に調節
した状態でこの機構を作動させ原水送水管を濾材層の表
面と平行な面上に往復動させることにより、ジェットノ
ズルの原水噴出口から噴出する多数の気泡を含むジェッ
ト水流が閉塞した濾材層表面に激しく叩きつけられるの
で、これによって濾材層の全表面が耕され、濾材層表面
の異物による閉塞状態が除去されて濾材層は本来の濾過
機能を回復する。
は、ジェットノズルの原水噴出口と濾材層の表面との間
に設けられたじゃま板をさらに備えているので、ジェッ
トノズルの原水噴出口から噴出されたジェット水流がこ
のじゃま板によりさらに激しく運動しエアレーションを
促進する。
装置は、濾材層の底部には濾材層を支持する板状スクリ
ーンからなる濾材層受が配置されており、該濾材層受の
下方には濾材層を逆洗浄するための逆洗管が配置されて
おり、該濾過槽には逆洗水排出口が設けられているの
で、濾材層表面が酸化物のフロックその他の異物で著し
く覆われた時は、濾過槽への原水供給を一時停止し、逆
洗管から逆洗水を濾材層受を介して下方から上方へ流す
ことにより、濾材層表面を覆う異物は濾材層表面から剥
離されて逆洗水排出口から系外に排出される。板状スク
リーンは濾材層の底面から逆洗水が濾材層全体にわたっ
て均一な向流となって流れるために役立つ。
実施の形態について説明する。
態を示す斜視図で、濾過槽の側壁の一部を破断して示す
ものであり、図2はジェットノズルおよび空気導入管を
拡大して示す断面図であり、図3は原水送水管を往復動
させる機構を示す断面図であり、図4は原水送水管案内
機構を示す断面図である。
濾材層2を収容した濾過槽3、原水送水管4、ジェット
ノズル5および空気導入管6を備える。
等の原水を供給する鋼管等からなる原水送水管4は、ゴ
ム管8により送水ポンプ7に接続されており、この送水
ポンプ7は、必要により受水槽を介して原水の水源から
原水を供給され、所定の流速で原水送水管4に原水を供
給する。
上に延長するようにして濾過槽3の一端部の上方に配設
されている。
て、1本ないし複数本(図示の実施形態においては6
本)のジェットノズル5が設けられている。各ジェット
ノズル5の上流側の端部5aは、図2から明らかなよう
に、内部が原水送水管4に連通するようにして原水送水
管4に嵌め込まれており、下流側の端部には原水をジェ
ット水流として噴出する原水噴出口5bが形成されてい
る。ジェットノズル5の内径はたとえば3〜6mm程度
が好適である。
(図示の実施形態においては6本)の空気導入管6が設
けられている。各空気導入管6の上流側の端部6aは、
図2から明らかなように、内部が大気に開放するように
してジェットノズル5から斜め上方に突出しており、下
流側の端部6bは原水噴出口5bよりも上流のジェット
ノズル5内に開口している。空気導入管6の内径はたと
えば2〜4mm程度が好適である。
がジェットノズル5の原水噴出口5bと所定の間隔(一
例として約35cm)をおいてジェットノズル5の下方
に配置されている。濾材層2は濾過砂からなり、ジェッ
トノズルから供給されたジェット流として供給される原
水中の酸化物フロックその他の異物を捕捉することによ
り原水を濾過する機能を果たすものである。濾過層3内
における水の流速すなわち濾過速度は目的とする異物の
濾過の程度(濾過水中の異物の許容濃度)等により異な
るが、1分間8cm以下の濾過速度が望ましい。
層2の表面との間には、原水送水管4と平行にかつ各ジ
ェットノズル5の原水噴出口5bの直下に位置するよう
にして鋼板等からなるじゃま板13が設けられている。
じゃま板13はその長手方向の両端部が濾過槽3の対向
する側壁3a、3bの内側に溶接等の手段により固定さ
れている。一例として、濾過槽3内の水面から濾材層2
の表面までの水深を30cm、ジェットノズル5の原水
噴出口5bから水面までの距離を5cmとすると、じゃ
ま板13の水面からの深さは5cm程度(原水噴出口5
bからの距離が10cm程度)が好適である。
を支持する板状スクリーン(図示の例ではウエッジワイ
ヤスクリーン)からなる濾材層受14が濾過槽3の底面
から所定の高さの位置に配置されている。図示の実施形
態において、ウエッジワイアスクリーンはその平坦面1
4aで濾材層2を支え、そのスリット14bが下方に向
けてしだいに拡大するようにして配置されている。濾材
層受14の下方に形成された濾過槽3内の下部空間16
には濾材層を逆洗浄するための逆洗管15が配置されて
いる。逆洗管15には多数の逆洗水噴出口15aが上方
に向けて開口している。また逆洗管15は図示しない逆
洗水供給源に接続されている。
下方より水をポンプで吸引する強制吸引濾過を行うこと
もできる。
受14により支持することにより、従来濾材層を支持す
るために使用されていた上層から順に小粒径、中粒径、
大粒径の3層の砂層からなる支持層を必要としないの
で、濾過槽の設計を簡素化することができる。
側壁3cには濾材層によって濾過された水を取り出すた
めの濾過水取出し口17が設けられている。また、濾過
槽3の一端部(図示の実施形態においては図中右端部)
には上端縁が濾材層表面から僅かに上に位置するように
してオーバーフロー樋18が設けられている。オーバー
フロー樋18の一端部は濾過槽3の側壁3bにより閉じ
られており、他端部は蓋19により閉じられている。オ
ーバーフロー樋18の蓋19は原水濾過時には閉じられ
ており、逆洗時には開かれて逆洗水排出口として作用す
る。
り濾過槽3の水位が所定水準よりも高くなることを検出
することにより自動的に作動を開始する装置等公知の装
置を使用することができる。
材層2の表面と平行な面上に往復動させる原水送水管往
復動機構20として、スクリュ‐ボックス21、送りネ
ジ22および送りネジ22を駆動する電動モータおよび
減速機構を含む送りネジ駆動装置23からなる機構を使
用している。送りネジ駆動機構23は濾過槽3の側壁3
dに固定されている。図3に拡大して示すように、スク
リューボックス21はその中央部にネジ孔21aが貫通
するようにして形成されており、このネジ孔21aの軸
方向が原水送水管4の軸方向に直交するようにして取付
部材24により溶接等適宜の手段により原水送水管4に
固定されている。
螺合する送りねじ22は原水送水管4と直行する方向に
延長して濾過槽3の側壁3c、3dに取付けられた軸受
25、26により支承され、その側壁3d側の端部は濾
過槽3外に延長して送りネジ駆動機構23に接続され、
送りネジ駆動機構23により回転駆動される。したがっ
て、送りネジ駆動機構23を作動させると、送りネジ2
2が回転駆動され、これによってスクリューボックス2
1に固定された原水送水管4が図3中矢印A方向に移動
し、送りネジ駆動機構23の電動モータを逆回転させる
と原水送水管4は矢印B方向に移動する。
復動を円滑にかつ安定して行うため、図4に拡大して示
すように、原水送水管4の側壁3a、3b上方の位置に
取付部材27によりローラ28が取付けられており、側
壁3a、3bの上端部にはこれらのローラ28が回転し
つつ案内される案内溝29が形成されている。原水送水
管4の往復動を安定して行うためには図示の機構に限ら
ず、たとえば送りネジを2本使用する等他の機構を使用
してもよい。
動作について説明する。
水深をたとえば約30cmに維持しつつ送水ポンプ7か
ら原水送水管4を介してジェットノズル5に原水を供給
し、ジェットノズル5における水の流速をたとえば1.
5〜3リットル/分とすることにより原水をジェット水
流とする一方ジェットノズル5内に開口する空気導入管
6からジェットノズル5内に空気がたとえば流速0.5
〜1リットル/分で吸い込まれ、これによってジェット
水流が空気を巻き込み多数の小さい気泡とし、この多数
の気泡を含むジェット水流がジェットノズル5の原水噴
出口5bから、濾材層2上の水面に叩きつけられ、水面
および濾材表面において激しいエアレーションが起こ
る。じゃま板13はこのエアレーションを促進する。こ
のエアレーションにより、水中の鉄、マンガン等の溶解
性成分が酸化されて不溶性成分となり、フロックを形成
するかまたは沈殿して濾材層2を形成する濾過砂の濾材
粒子の表面で捕捉される。これらの不溶性成分およびそ
の他の異物が濾材層2により濾過された濾過水は濾過水
取出し口17から外部に取出される。
につれて濾材層2の表面に酸化物のフロックその他の異
物が蓄積し、濾材層2の表面はフロックその他の異物で
覆われ閉塞するために濾材層2はその濾過機能が減少す
る。
材層表面の10cm上程度の水準に調節した状態で原水
および空気の供給を行いながら原水送水管往復動機構2
0を作動させ、原水送水管4を濾材層2の表面と平行な
面上に往復動させることにより、ジェットノズル5の原
水噴出口5bから噴出する多数の気泡を含むジェット水
流が閉塞した濾材層2の表面に激しく叩きつけられるの
で、これによって濾材層2の全表面が耕され、濾材層表
面の異物による閉塞状態が除去されて濾材層2は本来の
濾過機能を回復する。
物が著しく堆積し、原水送水管往復動機構20の駆動に
よる濾材層表面の耕し操作だけでは濾過機能が充分に回
復しない場合は、濾過槽3への原水供給を一時停止し濾
材層2表面の水位をゼロとし、逆洗水排出口を形成する
オーバーフロー樋18の蓋19を解放し、逆洗管15か
ら逆洗水を板状スクリーンからなる濾材層受14を介し
て下方から上方へ流すことにより、濾材層表面を覆う異
物は濾材層表面から剥離されて逆洗水排出口19から系
外に排出される。
動機構を送りネジ機構により構成したが、これに限ら
ず、たとえばチェーン駆動方式他の機構を用いてもよ
い。
県佐野市において採取した地下水を濾過した結果水中の
鉄およびマンガンの濃度変化は次表1のとおりである。
について説明する。図5は同実施形態を示す斜視図で、
濾過槽の側壁の一部を破断して示すものであり、図6は
ジェットノズルおよび気体導入管を拡大して示す断面図
である。以下説明する実施形態において、図1に示す実
施形態と同一構成部分は同一符号で示しその説明を省略
する。
濾材層2を収容した濾過槽3、原水送水管4、ジェット
ノズル5および気体導入管36を備える。
等の原水を供給する鋼管等からなる原水送水管4は、ゴ
ム管8により送水ポンプ7に接続されており、この送水
ポンプ7は、必要により受水槽を介して原水の水源から
原水を供給され、所定の流速で原水送水管4に原水を供
給する。
て、1本ないし複数本(図示の実施形態においては6
本)のジェットノズル5が設けられている。
管4と平行に延長し、取付部材10により原水送水管4
に固定されている。送気管9はゴム管11により空気ポ
ンプまたはエアコンプレッサ等加圧空気を供給する空気
供給源または窒素ガス、オゾン等他の気体を供給する気
体供給源12に接続されている。
いし複数本(図示の実施形態においては6本)の気体導
入管36が設けられている。各気体導入管36の上流側
の端部36aは、図6から明らかなように、内部が送気
管9に連通するようにして送気管9に嵌め込まれてお
り、下流側の端部36bは原水噴出口5bよりも上流の
ジェットノズル5内に開口している。気体導入管36の
内径はたとえば2〜4mm程度が好適である。
入管は原水送水管およびジェットノズルの外側に設けら
れているが、送気管および空気導入管を原水送水管およ
びジェットノズルの内側に配置してもよい。
気だけでなく窒素ガス、オゾン等の所望の気体を供給す
ることができ、被濾過物質の性質に応じて最適の気体を
選択使用することができる。また、空気その他の気体の
流速を濾過の目的に合わせて最適の値に制御することが
できる。
ェットノズルにより原水をジェット水流とする一方ジェ
ットノズル内に開口する空気導入管からジェットノズル
内に空気を導入することにより、多数の気泡を含むジェ
ット水流がジェットノズルの原水噴出口からその下方に
配置された濾材層上の水面に叩きつけられ、水中および
濾材表面において激しいエアレーションが起こることに
より、水中の鉄、マンガン等の溶解性成分が酸化されて
不溶性成分となり、フロックを形成するかまたは沈殿し
て濾材層を形成する濾過砂等の濾材粒子の表面で捕捉さ
れる。したがって、酸化剤や凝集剤等の薬品を一切使用
することなく、簡単で小型の装置で原水中の鉄、マンガ
ンその他の溶解性成分を不溶化し濾過することができ
る。
気体導入管が気体ポンプまたはエアコンプレッサ等の気
体供給源に接続しており、気体供給源から空気だけでな
く窒素ガス、オゾン等の所望の気体を供給することがで
き、被濾過物質の性質に応じて気体の種類を選択使用す
ることができる。また、空気その他の気体の流速を最適
の値に制御することができる。
的に多量の溶存酸素を含んでいるので、本発明の水処理
装置の下流側に公知の緩速濾過装置を接続すれば、この
緩速濾過装置の濾材層に繁殖する好気性の鉄バクテリア
の増殖が促進され、緩速濾過装置の鉄分濾過効率を向上
させることができる。
スペースは主として濾過槽の設置スペースのみであるの
で、設置スペースも従来の装置に比べて狭くてすみ、市
街地等設置スペースが限られた環境においても容易に設
置することができる。
する場合でも産業廃棄物として処理する必要がなく、廃
棄場所に制限がないという便利さがある。
につれて濾材層の表面に酸化物のフロックその他の異物
が蓄積し、濾材層表面はフロックその他の異物で覆われ
閉塞するために濾材層はその濾過機能が減少するが、本
発明の一側面において、水処理装置は、原水送水管を濾
材層の表面と平行な面上に往復動させる機構を備えてい
るので、水面を濾材層表面の少し上ぐらいの水準に調節
した状態でこの機構を作動させ原水送水管を濾材層の表
面と平行な面上に往復動させることにより、ジェットノ
ズルの原水噴出口から噴出する多数の気泡を含むジェッ
ト水流が閉塞した濾材層表面に激しく叩きつけられるの
で、これによって濾材層の全表面が耕され、濾材層表面
の異物による閉塞状態が除去されて濾材層は本来の濾過
機能を回復する。
装置は、ジェットノズルの原水噴出口と濾材層の表面と
の間に設けられたじゃま板をさらに備えているので、ジ
ェットノズルの原水噴出口から噴出されたジェット水流
がこのじゃま板によりさらに激しく運動しエアレーショ
ンを促進する。
装置は、濾材層の底部には濾材層を支持する板状スクリ
ーンからなる濾材層受が配置されており、濾材層受の下
方には濾材層を逆洗浄するための逆洗管が配置されてお
り、濾過槽には逆洗水排出口が設けられているので、濾
材層表面が酸化物のフロックその他の異物で著しく覆わ
れた時は、濾過槽への原水供給を一時停止し、逆洗管か
ら逆洗水を濾材層受を介して下方から上方へ流すことに
より、濾材層表面を覆う異物は濾材層表面から剥離され
て逆洗水排出口から系外に排出される。板状スクリーン
は濾材層の底面から逆洗水が濾材層全体にわたって均一
な向流となって流れることを可能とする。
視図で、濾過槽の側壁の一部を破断して示すものであ
る。
す断面図である。
ある。
を拡大して示す断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 原水送水管と、該原水送水管に一端部が
連通し、他端部には原水をジェット水流として噴出する
原水噴出口を備える1本または複数本のジェットノズル
と、一端部が大気に開放し、他端部が該原水噴出口より
も上流の該ジェットノズル内に開口する空気導入管と、
表面が該ジェットノズルの原水噴出口と所定の間隔をお
いて該ジェットノズルの下方に配置された濾材層を収容
する濾過槽と、該濾材層によって濾過された水を取り出
すために該濾過槽に設けられた濾過水取出し口とを備え
ることを特徴とする水処理装置。 - 【請求項2】 原水送水管と、該原水送水管に一端部が
連通し、他端部には原水をジェット水流として噴出する
原水噴出口を備える1本または複数本のジェットノズル
と、一端部が気体供給源に接続し、他端部が該原水噴出
口よりも上流の該ジェットノズル内に開口する気体導入
管と、表面が該ジェットノズルの原水噴出口と所定の間
隔をおいて該ジェットノズルの下方に配置された濾材層
を収容する濾過槽と、該濾材層によって濾過された水を
取り出すために該濾過槽に設けられた濾過水取出し口と
を備えることを特徴とする水処理装置。 - 【請求項3】 該原水送水管を該濾材層の表面と平行な
面上に往復動させる機構をさらに備えることを特徴とす
る請求項1または2記載の水処理装置。 - 【請求項4】 該ジェットノズルの該原水噴出口と該濾
材層の表面との間に設けられたじゃま板をさらに備える
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の水処理
装置。 - 【請求項5】 該濾材層の底部には該濾材層を支持する
板状スクリーンからなる濾材層受が配置されており、該
濾材層受の下方の該濾過槽内には濾材層を逆洗浄するた
めの逆洗管が配置されており、該濾過槽には逆洗水排出
口が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載の水処理装置。
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