JP2004167371A - 濾過装置及び濾材洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】凝集剤を使用することなく、高濃度濁水を濾過処理する。
【解決手段】濾過装置１は、繊維塊濾材１２により濾過をする第１濾過部１０と、浮上粒状濾材２２により濾過をする第２濾過部２０により構成されている。高濃度（ＳＳ濃度が例えば２０００ｍｇ／Ｌ）の濁水Ｗ１は、第１濾過部１０の濾過塔１１内を上向流となって流れ、この流れにより繊維塊濾材１２が圧縮されて濾層となり、濁水Ｗ１の濾過が行なわれて土壌粒子が粗濾過された（ＳＳ濃度が例えば５００ｍｇ／Ｌとなった）粗濾過水Ｗ２となる。粗濾過水Ｗ２は、第２濾過部２０の濾過塔２１内を上向流となって流れ、この流れにより浮上粒状濾材２２が浮上して濾層となり、粗濾過水Ｗ２の濾過が行なわれて、土壌粒子が殆ど除去された（例えばＳＳ濃度が１０ｍｇ／Ｌ以下となった）清澄水Ｗ３となる。
【選択図】 図１
【解決手段】濾過装置１は、繊維塊濾材１２により濾過をする第１濾過部１０と、浮上粒状濾材２２により濾過をする第２濾過部２０により構成されている。高濃度（ＳＳ濃度が例えば２０００ｍｇ／Ｌ）の濁水Ｗ１は、第１濾過部１０の濾過塔１１内を上向流となって流れ、この流れにより繊維塊濾材１２が圧縮されて濾層となり、濁水Ｗ１の濾過が行なわれて土壌粒子が粗濾過された（ＳＳ濃度が例えば５００ｍｇ／Ｌとなった）粗濾過水Ｗ２となる。粗濾過水Ｗ２は、第２濾過部２０の濾過塔２１内を上向流となって流れ、この流れにより浮上粒状濾材２２が浮上して濾層となり、粗濾過水Ｗ２の濾過が行なわれて、土壌粒子が殆ど除去された（例えばＳＳ濃度が１０ｍｇ／Ｌ以下となった）清澄水Ｗ３となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は濁水を濾過処理するのに適した濾過装置及び濾材洗浄方法に関するものである。さらに詳述すると、本発明の濾過装置は、特に土が大量に混濁した高濃度の濁水を、長時間に亘り大量に精度良く、しかも、凝集剤を使用することなく濾過処理をすることができるように工夫した、高精度でコンパクトな濾過装置である。
【０００２】
【従来の技術】
河川等または河川等の近くで土木工事等をすると、土が混濁した濁水が大量に発生することがある。このような濁水が河川に流れ込むと、河川の生態系に影響を及ぼしたり、河川の汚濁により上下水道用原水の水質低下を引き起こしたりする。また、このような濁水が海に流れ出ると海の環境を汚染してしまう。
【０００３】
例えば沖縄県では、土木工事やダム工事により、赤土が混濁した濁水（赤水）が大量に発生してこの濁水が流出し、赤土により、海が汚染され、海の珊瑚や養殖域に被害がでたことがあった。このため、土木工事やダム工事をする際には、土（赤土）流出防止対策が義務づけられている。
このような濁水は混入した土の濃度が高く、ＳＳ（ｓｕｓｐｅｎｄｉｄ ｓｏｌｉｄｓ： 浮遊物質）濃度でいうと、２０００〜５０００ｍｇ／Ｌ（リットル）程度となっている高濃度の濁水である。
【０００４】
土が混濁した高濃度の濁水を浄化処理するためには、濁水に無機凝集剤及び高分子凝集剤を投入して土壌粒子を凝集させ沈殿装置により土壌粒子を沈殿させてから、河川等に放流している。無機凝集剤としては、一般的には、硫酸アルミニウムＡ１２ （ＳＯ４ ）３ やポリ塩化アルミニウムＡ１２ （ＯＨ）ｎ Ｃ１６−ｎ 等が使用されている。高分子凝集剤としてはポリマーのアクリルアミド等が使用されている。なお、無機凝集剤は水中の混濁物質を凝集し微小のフロックを生成させ、高分子凝集剤はそれを更に大きなフロックに形成させる機能を有している。また、高分子凝集剤の投入量は、無機凝集剤の投入量に比べて微量である。
【０００５】
上述した無機凝集剤（Ａ１２ （ＳＯ４ ）３ ，Ａ１２ （ＯＨ）ｎ Ｃ１６−ｎ ）は直ちに毒性を有するものではないが、環境への負荷となる恐れがある。このため、沖縄では上述した一般的な無機凝集剤ではなく、珊瑚等にとって無害な無機凝集剤を使用することが推奨されている。このような珊瑚等にとって無害な無機凝集剤は、例えば貝化石やプランクトンの化石を粉末にしたものを主要材料としている。
【０００６】
一方、高分子凝集剤（ポリマーのアクリルアミド）には、毒性を有するモノマーのアクリルアミド等が残留していることがある。モノマーのアクリルアミドの殆どは、沈殿物質（土壌粒子）中に混入していくが、その一部が放流水中に含まれてしまうことがある。そうすると、微量ではあるが毒性を有するモノマーのアクリルアミドにより、河川等を汚染してしまうという問題がある。
【０００７】
また例えば、ＪＲの新幹線用のトンネル工事では、水源の水質保全の観点から高分子凝集剤が使えないため、濁水に無機凝集剤を添加して土壌粒子を凝集させ、更に、砂濾過装置により濾過してから放流している。この砂濾過装置では、砂，小石等の濾材で濾層を形成している。
しかし、砂濾過装置における濾過流速（水が濾層を層厚方向に透過していく速度）は約５ｍ／ｈｏｕｒ と遅いため、大量の濁水を濾過処理するためには、大型で多数の砂濾過装置を必要としていた。また、高濃度の（ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌの）濁水に無機凝集剤を添加することなく砂濾過装置に通すと、短時間で目詰まりが生じてしまうので、高濃度の濁水を浄化処理するためには、無機凝集剤を添加するのが必須であった。つまり、無機凝集剤を添加することなく砂濾過装置で濾過処理できる水の濁度は、数十ｍｇ／Ｌ（リットル）程度である。
【０００８】
なお、特殊な濾過技術としては、繊維濾材を使用した濾過装置（例えば特許文献１：特開平６−１８２１１５号公報）や、粒状浮上濾材を使用した濾過装置（例えば特許文献２：特公平２−２２６８２号公報）が存在している。しかし、このような繊維濾材を使用した従来の濾過装置では、その濾過対象とする水のＳＳ濃度は、数十ｍｇ／Ｌ（リットル）程度であり、また、浮上濾材を使用した従来の濾過装置では、その濾過対象とする水のＳＳ濃度は、数ｍｇ／Ｌ（リットル）程度であるのが現状である。
【０００９】
したがって、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと、桁違いに高濃度な濁水は、通常では沈殿装置でないと浄化処理できないと常識的に考えられていた。したがって、このように桁違いに高濃度な濁水を、繊維濾材や粒状浮上濾材を用いて濾過するという発想自体がまったく出てこなかった。つまり、繊維濾材や粒状浮上濾材を用いて濁水を濾過した場合には、短時間（数秒〜数分程度）で濾材が閉塞してしまい、頻繁に濾材洗浄をしなければならず、実質的に濾過処理ができないと考えられていた。事実、繊維濾材や粒状浮上濾材を用いて高濃度の濁水を濾過するという現実的な提案は殆どない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１８２１１５号公報
【特許文献２】
特公平２−２２６８２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術では、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと、桁違いに高濃度な濁水を浄化処理するために、必ず凝集剤（及び必要に応じて高分子凝集剤）を使用していた。この凝集剤は、工事現場にまで搬送しなければならず、搬送の手間や搬送費用がかかっていた。しかも環境に悪影響を与える恐れがある。
【００１２】
また、凝集剤を使用するため、その費用がかさんでいた。例えば、沖縄の１箇所のダム現場から発生する濁水（赤水）１００Ｔ／ｈｏｕｒを浄化処理するためには、凝集剤の費用として月間１２０万円程度かかる。
更に、凝集沈殿して分離した汚泥・残度は、凝集剤が含まれているため、産業廃棄物であり、その処理費用がかかっている。
【００１３】
更に、従来技術では、大型の沈殿装置や砂濾過装置が必要であった。これは、沈殿装置や砂濾過装置における浄化（濾過）処理速度が遅いため、どうしても装置が大型になっていたからである。このように、大型の沈殿装置や砂濾過装置を使用するために、広い設置場所が必要であると共に、装置費用がかさんでいた。
【００１４】
本発明は上記従来技術に鑑み、高濃度な濁水であっても、長時間に亘り精度良く大量に、しかも凝集剤を全く使用することなく（凝集剤のための費用が不要で）濾過処理をすることができ、且つ、分離した泥土・残土をそのまま土壌に還元することができる、コンパクトな濾過装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の濾過装置の構成は、濾過塔内に多数の繊維塊濾材を充填して形成されており、前記繊維塊濾材による濾層に汚れた水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第１濾過部と、
濾過塔内に充填した多数の浮上粒状濾材を充填して形成されており、前記浮上粒状濾材による濾層に第１濾過部にて濾過された水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第２濾過部とを有することを特徴とする。
【００１６】
また本発明の濾過装置の構成は、濾過塔内に多数の繊維塊濾材を充填して形成されており、汚れた水を下方から上方に向かって流通させる水圧により前記繊維塊濾材を圧縮して濾層が形成され、このようにして形成された濾層に汚れた水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第１濾過部と、
濾過塔内に充填した多数の浮上粒状濾材を充填して形成されており、第１濾過部にて濾過された水が供給されることにより前記浮上粒状濾材が浮上して濾層が形成され、このようにして形成された濾層に第１濾過部にて濾過された水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第２濾過部とを有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の濾過装置の構成は、第１濾過部の濾過塔内には、充填された繊維塊濾材よりも下方位置に、上下方向に移動自在に押上部材が配置されており、
汚れた水は前記押上部材よりも下方位置から第１濾過部の濾過塔内に供給されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の濾過装置の構成は、濁水を濾過する第１濾過部と、この第１濾過部により濾過された粗濾過水が連結管を介して供給されてくる第２濾過部とを有しており、
第１濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に濁水が供給される第１の濾過塔と、この第１の濾過塔内に充填される多数の繊維塊濾材と、この繊維塊濾材による濾層を流通してきた粗濾過水を外部に取り出す第１の濾過水取出機構とを有しており、
第２濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に粗濾過水が供給される第２の濾過塔と、この第２の濾過塔内に充填される多数の浮上粒状濾材と、この浮上粒状濾材による濾層を流通してきた濾過水を外部に取り出す第２の濾過水取出機構とを有していることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の濾過装置の構成は、濁水を濾過する第１濾過部と、この第１濾過部により濾過された粗濾過水が連結管を介して供給されてくる第２濾過部とを有しており、
第１濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に濁水が供給される第１の濾過塔と、この第１の濾過塔内に充填される多数の繊維塊濾材と、この繊維塊濾材による濾層を流通してきた粗濾過水を外部に取り出す第１の濾過水取出機構とを有しており、
第２濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に粗濾過水が供給される第２の濾過塔と、この第２の濾過塔内に充填される多数の浮上粒状濾材と、この浮上粒状濾材による濾層を流通してきた濾過水を外部に取り出す第２の濾過水取出機構とを有しており、
更に、前記連結管には、濾過処理の際には開とされ繊維塊濾材を洗浄する際には閉とされるバルブが介装されるとともに、
第１の濾過塔の上部空間には、濾過処理の際には閉とされ繊維塊濾材を洗浄する際には開とされるバルブが介装された洗浄管が連結されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の濾過装置の構成は、
前記繊維塊濾材は、直径が３０〜５０ｍｍであり空隙率が８０％以上となっており、前記浮上粒状濾材は平均粒径が０．１〜０．６ｍｍとなっていたり、
前記繊維塊濾材は結束繊維球状濾材であり、前記浮上粒状濾材は比重が１よりも小さい樹脂原料を粉砕して微細粒化した樹脂の粉砕粒であったり、
前記繊維塊濾材の圧縮前の充填高さは１ｍ〜３ｍであり、濾過処理をするときには、前記繊維塊濾材による濾層の厚さは、水を下方から上方に向かって流通させる水圧により、圧縮前の厚さの２／３にまで圧縮されたり、
第１濾過部の濾層を流れる水の流速を４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒとし、第２濾過部の濾層を流れる水の流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとするように、第１濾過部及び第２濾過部に流通する水の水圧を調整していることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の濾過装置の濾材洗浄方法は、上記の濾過装置において、前記繊維塊濾材による濾層に懸濁物質が多量に付着したときには、第１濾過部の濾過塔内を下方から上方に向かって流す水の流速を、濾過処理時の流速の２〜５倍の速さにすることにより、濾材に付着した懸濁物質を剥離させることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の濾過装置の濾材洗浄方法は、上記の濾過装置において、前記浮上粒状濾材による濾層に懸濁物質が多量に付着したときには、第２濾過部の濾過塔の周面から濾過塔の内部に向かって周方向に沿って水を吐出させて旋回流を生じさせ、濾材を洗浄することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
＜本発明の実施の形態にかかる濾過装置の全体説明＞
図１は本発明の実施の形態に係る濾過装置１を示す。初めに、この濾過装置１の概要構成と濾過性能を説明しておく。
【００２５】
この濾過装置１は、第１濾過部１０と、第２濾過部２０を主要部材として構成されている。
第１濾過部１０は、濾過塔１１の内部に多数の独立した繊維塊濾材１２を充填して構成されており、濁水Ｗ１を下方から上方に向かって繊維塊濾材１２中に流すことにより粗濾過をするものである。
第２濾過部２０は、濾過塔２１の内部に多数の浮上粒状濾材２２を充填して構成されており、第１濾過部１０にて粗濾過された粗濾過水Ｗ２を下方から上方に向かって浮上粒状濾材２２中に流すことによって精密な濾過をするものである。
【００２６】
この濾過装置１では、例えば濁水Ｗ１のＳＳ濃度が２０００ｍｇ／Ｌであった場合には、第１濾過部１０により濾過することにより、粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ程度にまで濾過処理することができる。
更に、粗濾過水Ｗ２を、第２濾過部２０により濾過することにより、この第２濾過部２０から取り出される清澄水Ｗ３のＳＳ濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下（例えば５〜６ｍｇ／Ｌ）にまで濾過処理をすることができる。
つまり、土が混入して濁った高濃度の濁水Ｗ１を、透明な清澄水Ｗ３にまで濾過して放流することができる。しかも、無機凝集剤及び高分子凝集剤は全く使用する必要がない。
【００２７】
＜第１濾過部の構成＞
次に、各部分の詳細を説明する。
第１濾過部１０の濾過塔１１は円筒状をなしており、その軸方向が上下方向に沿う状態で設置（取付、配置）される。この濾過塔１１は、本実施例では、その上面は閉塞され、下面は下方に向かうに従いその横断面積が狭まるような円錐形状面（漏斗状の面）になっている。
【００２８】
濾過塔１１の内部空間のうち上面側には、濾材用ネット１３が張り渡されている。また、濾過塔１１の内部空間には、円板状の押上部材１４が上下方向に移動自在に配置されている。ただし、押上部材１４は、濾過塔１１の内周面に配置したストッパ１５により、このストッパ１５よりも下方への移動が規制される。更に、濾過塔１１の内部空間のうち、濾材用ネット１３と押上部材１４との間には、多数の繊維塊濾材１２が充填されている。なお、濾材用ネット１３の網目径は、繊維塊濾材１２の径よりも小さくなっており、繊維塊濾材１２が濾材用ネット１３を通過していくことはない。また、濾材用ネット１３の代わりにパンチングメタル（多孔板）を用いることもある。
【００２９】
各繊維塊濾材１２は、ポリプロピレンやポリ塩化ビニリデンやポリエステル等の細い多数本の捲縮加工糸を束ね、束ねた糸のほぼ中央部を絞るようにして結束部材で結束し、結束部材が内部中央に埋没するように各糸を結束部材の部分から放射状に伸ばして全体を球状に形成した結束繊維球状濾材であり、その空隙率は９３％程度である。しかも、本実施の形態では、直径が３０〜５０ｍｍとなっている繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２を採用した。このような構造・寸法の繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２を採用したのは、高濃度の濁水Ｗ１を、圧力損失が小さい状態で長時間に亘り精度よく濾過処理することができることを考慮して決定したものである。その濾過性能は、濾過性能特性データと共に後述する。
【００３０】
なお、繊維塊濾材１２は、後述するように、押上部材１４により押し上げられて圧縮されるが、圧縮前では、濾過塔１１の内部に充填した多数の繊維塊濾材１２の充填高さ（濾層の厚さ）は、１ｍ〜３ｍとなるようにする。
【００３１】
押上部材１４は、図２（ａ）の断面図及び図２（ｂ）の平面図に示すように、発泡スチロール等で形成したリング状のフロート１４ａと、円板１４ｂとを連結したものであり、円板１４ｂには多数の通水孔１４ｃが穿孔されている。フロート１４ａの主目的は、濾過塔１１内に水が供給されたときに、フロート１４ａに生じる浮力により押上部材１４が水平になるように保持するものである。これにより、押上部材１４により均等に繊維塊濾材１２を圧縮することができる。なお、押上部材１４としては、円板１４ｂの厚さをある程度厚くしておけば、フロート１４ａがなくてもよい。
【００３２】
濾過塔１１の内部空間の下方部分に水（濁水Ｗ１）が供給されると、押上部材１４は供給された濁水Ｗ１の水流（水圧）により上方に押し上げられて、多数の繊維塊濾材１２を均等に押し付ける。この押し付けにより、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さは、押し付け前の厚さの約２／３にまで圧縮される。
つまり、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さの約２／３となるような押し付け力が得られるように、供給水圧や通水孔１４ｃの数・面積を設計している。
【００３３】
濾過塔１１のうち、ストッパ１５よりも下方部分には、供給ポンプＰ１が介装された供給管１６が連結され、濾過塔１１の底部には、バルブＶ１が介装されたドレン管１７が接続されている。また、濾過塔１１のうち、濾材用ネット１３よりも上方部分には、バルブＶ２が介装された洗浄管１８と、バルブＶ３が介装された連結管１９が連結されている。
【００３４】
＜第１濾過部での濾過動作＞
上述した構成となっている第１濾過部１０において、バルブＶ１，Ｖ２を閉じ、バルブＶ３を開いた状態で、供給ポンプＰ１を駆動して供給管１６を通して濁水Ｗ１を濾過塔１１の下部空間に供給すると、濁水Ｗ１は濾過塔１１の内部空間を下方から上方に向かって流れ、濾過塔１１内に満たされる。また、濁水Ｗ１が下方から上方に向かう上向流による水圧により、押上部材１４は上方に押し上げられ、この押上部材１４により、多数の繊維塊濾材１２は均等に押し付けられ、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さの約２／３となる。
【００３５】
濁水Ｗ１は、濾過塔１１の下部に供給されると、その内部に含有している重い土壌粒子が濾過塔１１の下方に向かって沈殿する。そして、軽い土壌粒子を含む濁水Ｗ１は、押上部材１４の通水孔１４ｃを通過し、更に、圧縮された多数の繊維塊濾材１２による濾層を、流速が４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒ程度となって通過して濾過される。このように、濾過塔１１の下部での沈殿と、繊維塊濾材１２による濾層での濾過により、濁水Ｗ１に含まれていた土壌粒子の７０〜８０％が除去される。このため、濁水Ｗ１のＳＳ濃度が２０００ｍｇ／Ｌであったときには、この第１濾過部１０にて濾過された粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度は４００〜６００ｍｇ／Ｌとなる。濁水Ｗ１のＳＳ濃度が２０００ｍｇ／Ｌ以上であっても、同様に、土壌粒子の７０〜８０％を除去することができた。
【００３６】
この第１濾過部１０では、繊維塊濾材１２として、多数本の糸を結束した球状で直径が３０〜５０ｍｍとなっている結束繊維球状濾材を採用し、しかも、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さ（１ｍ〜３ｍ）の約２／３となるように圧縮しているので、濁水Ｗ１は繊維塊濾材１２による濾層を通過することにより、圧損が少ない状態で、確実・大量に濾過された。その説明を以下に行なう。
【００３７】
図３は、本実施の形態で採用した、直径が３０〜５０ｍｍの繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２の濾過特性と、直径が３〜５ｍｍの成形繊維濾材の濾過特性を比較して示したものである。なお、成形繊維濾材とは、多数本の繊維を引き揃えて接着させた棒状の繊維集束体を切断して形成したものである。
図３から、繊維塊濾材である結束繊維球状濾材１２は成形繊維濾材に比べて、長時間に亘り圧力損失を増加させることなく、濾過処理できることがわかる。ちなみに、圧力損失が０．２Ｋｇ／ｃｍ２ 以上になると、濾過処理量が少なくなるため、後述する濾材洗浄をして濾過性能を回復させる。
【００３８】
また、本実施の形態では、繊維塊濾材１２による濾層の厚さは、圧縮前において１ｍ〜３ｍとしているが、圧縮前の濾層の厚さを１ｍよりも薄くすると高い濾過性能が発揮できない（つまり汚れた水が出てくる）。逆に、圧縮前の濾層の厚さを３ｍよりも厚くすると、圧力損失が大きくなり、処理能力が低下してしまう（つまり濾過されて排出されてくる水の量が少なくなってくる）。
【００３９】
更に、繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さの約２／３となるように圧縮している。圧縮をこれ以上に強くすると、繊維塊濾材１２が密着しすぎて、圧力損失が大きくなり、短時間で処理能力が低下してしまうと共に、濁水の流速が遅くなり濾過処理量が少なくなる。一方、全く圧縮をしないと、繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２は、その空隙率が極めて高い（９３％以上）ため、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと極めて高い濁水Ｗ１を濾過することができない。
【００４０】
結局、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと極めて高い濁水Ｗ１を、長時間に亘り目詰まりすることなく、その土壌粒子を７０〜８０％除去しつつ、流速を速くして濾過処理量を確保することができるようにするために、
▲１▼濾材として、直径が３０〜５０ｍｍの繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２を採用し、
▲２▼繊維塊濾材１２による濾層の厚さは、圧縮前において１ｍ〜３ｍとし、
▲３▼濾過時には、繊維塊濾材１２による濾層の厚さを、押し付け前の厚さの約２／３となるように圧縮している。
【００４１】
このような、▲１▼〜▲３▼の技術が相俟って、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと極めて高い大量の濁水Ｗを、長時間に亘り目詰まりすることなく、その土壌粒子を７０〜８０％除去・濾過することができるようになったのである。しかも、繊維塊濾材１２による濾層を通過する流速を４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒと高速に維持することができるので、濾過塔１１の径が小さくても、大量の濁水Ｗ１の濾過処理をすることができる。
【００４２】
更に、押上部材１４は、供給ポンプＰ１から圧送された濁水Ｗ１の水圧により押し上げられるようにしているため、特別な機械的な押し上げ機構（シリンダ等）は不要であり、簡便な構成となる。
【００４３】
＜第２濾過部の構成＞
次に、第２濾過部２０の構成について説明する。図１に示すように、第２濾過部２０の濾過塔２１は円筒状をなしており、その軸方向が上下方向に沿う状態で設置（取付、配置）される。この濾過塔２１は、本実施例では、その上面は閉塞され、下面は下方に向かうに従いその横断面積が狭まるような円錐形状面（漏斗状の面）になっている。
【００４４】
濾過塔２１の内部空間のうち、上面側には濾材用ネット２３が張り渡されており、下面側には濾材用ネット２４が張り渡されている。更に、濾過塔２１の内部空間のうち、濾材用ネット２３と濾材用ネット２４との間には、多数の浮上粒状濾材２２が充填されている。なお、濾材用ネット２３，２４の網目径は、浮上粒状濾材２２の径よりも小さくなっており、浮上粒状濾材２２が濾材用ネット２３，２４を通過していくことはない。
【００４５】
浮上粒状濾材２２としては、平均粒径が０．１〜０．６ｍｍとなっている、比重が１よりも小さい、樹脂粒（例えばポリプロピレンやポリエチレンの粒）や、発泡スチロール粒や、無機質材粒（例えばガラスバルーン）を使用することができる。また、浮上粒状濾材２２の形状としては、球形のみならず、形状が各粒によって異なり表面が凸凹している粉砕粒形状であってもよい。
【００４６】
本実施例では、比重が１よりも小さい樹脂（例えばポリプロピレンやポリエチレン）の原料（棒状のペレット）を、ボールミルや金属うす等の粉砕機により粉砕して微細粒化した樹脂の粉砕粒を、浮上粒状濾材２２として採用した。
【００４７】
濾過塔２１の内部空間に水（粗濾過水Ｗ２）が供給されて塔内部空間に水が満たされると、比重の小さい浮上粒状濾材２２が浮上して、個々の浮上粒状濾材２２が緊密に押しつけられて稠密状態となる。このため、浮上した浮上粒状濾材２２により、非常にしっかりとした濾過層が形成されて、精密な濾過ができるようになる。
【００４８】
濾過塔２１のうち、濾材用ネット２４よりも下方部分には、連結管１９の先端が連結されている。なお、連結管１９の途中からは、バルブＶ４が介装された戻り管２が分岐している。そして、戻り管２の先端は濁水管３に連結されている。濾過塔２１の底部には、バルブＶ５が介装されたドレン管２５が接続されている。また、濾過塔２１のうち、濾材用ネット２３よりも上方部分には、バルブＶ６が介装された清澄水管２６が連結されている。
【００４９】
更に、濾過塔２１のうち、濾材用ネット２４よりも下方部分には、逆洗吸引管２７が接続されている。また、濾過塔２１のうち、浮上した浮上粒状濾材２２により形成される濾過層の下層位置には、バルブＶ７が介装された逆洗吐出管２８が連結され、浮上した浮上粒状濾材２２により形成される濾過層の上層位置には、バルブＶ８が介装された逆洗吐出管２９が連結されている。逆洗ポンプＰ２は、逆洗吸引管２７から水を吸引し、吸引した水を逆洗吐出管２８，２９に向かって吐出する。
【００５０】
逆洗吐出管２８，２９は、横断面図である図４に示すように、それぞれの先端部分が２分岐されて濾過塔２１の径方向に対して斜めに配置されており（周方向に１８０°ずれた位置に配置されており）、逆洗吐出管２８，２９から濾過塔２１内に水を吐出した場合には、この水は濾過塔２１の内周縁に沿う方向に噴出され、この濾過塔２１内では吐出された水が濾過塔２１の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するようにしている。
【００５１】
＜第２濾過部での濾過動作＞
上述した構成となっている第２濾過部２０において、バルブＶ５，Ｖ７，Ｖ８を閉じ、バルブＶ６を開くと共に、逆洗ポンプＰ２を停止させた状態で、連結管１９を通して濾過塔２１の下部空間に粗濾過水Ｗ２を供給すると、浮上粒状濾材２２が浮上して濾過層が形成される。
【００５２】
粗濾過水Ｗ２は、濾過塔２１の下部に供給されると、その内部に含有している重い土壌粒子が濾過塔２１の下方に向かって沈殿する。そして、軽い土壌粒子を含む粗濾過水Ｗ２は、多数の浮上粒状濾材２２による濾層を、流速が２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒ程度となって通過して濾過される。なお、この流速は、供給ポンプＰ１の吐出圧力や濁水Ｗ１の濁度に応じて、バルブＶ３，Ｖ６等の開度を調整することにより、調整することができる。
【００５３】
このように、濾過塔２１の下部での沈殿と、浮上粒状濾材２２による濾層での濾過により、粗濾過水Ｗ２に含まれていた土壌粒子の殆どが除去される。このため、粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌであったが、この第２濾過部２０にて濾過され清澄水管２６から排出される清澄水Ｗ３のＳＳ濃度は、１０ｍｇ／Ｌ以下、例えば５〜６ｍｇ／Ｌ程度になった。
【００５４】
第２濾過部２０では、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁の粗濾過水Ｗ２を精密に濾過できるとともに、長時間に亘り目詰まりすることなく多量の濾過ができるようにするために、浮上粒状濾材２２の平均粒径を０．１〜０．６ｍｍとした。このようにした理由を次に述べる。
【００５５】
浮上粒状濾材の粒径を０．８ｍｍ，１．２ｍｍとして、第２濾過部２０と同様な構成の濾過部を試作して、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁の粗濾過水を濾過する試験をした。そうすると、ＳＳ除去率を８０％以上に確保するためには、濾過層を通過する水の濾過流速を５〜１０ｍ／ｈｏｕｒにまで下げなければならなかった。このように濾過流速が遅いので、大量の水を処理するためには濾過塔の面積を広くして装置を大型化しなければならないという欠点がでてきてしまい、実用的ではない。ちなみに、砂濾過装置での濾過流速は約５ｍ／ｈｏｕｒである。かかる知見から、浮上粒状濾材２２の平均粒径を０．６ｍｍよりも大きくしたのでは、濾過流速が遅くなり、この結果、装置の大型化を招来してしまうということがわかった。
【００５６】
一方、浮上粒状濾材の平均粒径が０．１ｍｍ未満の超微細濾材を使用した場合には、ＳＳ除去率は高くなるが、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁の粗濾過水を濾過する濾材が極めて短時間で閉塞してしまう。かかる知見から、浮上粒状濾材の平均粒径を０．１ｍｍ未満にしたのでは、粗濾過水の濾過を長時間に亘り濾過することができないことがわかった。
【００５７】
図５は、浮上粒状濾材の平均粒径を０．１ｍｍ，０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，０．８ｍｍとしたときの、粗濾過水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁）に対するＳＳ除去率と濾過流速との関係を実験により求めたデータを示す。図５から、濾過流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとするには、浮上粒状濾材２２の平均粒径を０．１〜０．６ｍｍにすれば良いことが分かった。
【００５８】
更に図６は、球状の浮上粒状濾材の粒径と、濾過する処理濃度を変えた場合の、濾過層における圧力損失と経過時間との関係を実験により求めたデータを示す。特性Ａは粒径が０．２ｍｍで粗濾過水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁）を濾過したときの特性であり、特性Ｂは粒径が０．４ｍｍで濁水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が４桁）を濾過したときの特性であり、特性Ｃは粒径が０．２ｍｍで濁水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が４桁）を濾過したときの特性である。この図６から、浮上粒状濾材で濁水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が４桁）の濾過をすると短時間で目詰まりが生じることがわかったが、粗濾過水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁）を処理した場合は長時間の濾過ができることがわかった。
【００５９】
結局、平均粒径が０．１〜０．６ｍｍの浮上粒状濾材２２を使用することによって、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁（例えば４００〜６００ｍｇ／Ｌ）となっている粗濾過水Ｗ２を、長時間に亘り目詰まりすることなく精密に濾過することができるようになったのである。しかも、浮上粒状濾材２２による濾層を通過する流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒと高速に維持することができるので、濾過塔２１の径が小さくても、大量の粗濾過水Ｗ２の濾過処理をすることができる。
【００６０】
＜濾過装置全体の濾過動作＞
本実施の形態に係る濾過装置１により濁水Ｗ１の濾過をするには、まず、図１において、黒塗りして示すバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ８を閉じ、白抜きして示すバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ６を開きその開度を調整する（開度調整については後述する）と共に、逆洗ポンプＰ２は停止させたままとしておく。
【００６１】
この状態で供給ポンプＰ１を駆動し、濁水管３により吸引した濁水Ｗ１を、供給管１６を通して第１濾過部１０に供給する。ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌとなっている濁水Ｗ１は、第１濾過部１０にて濾過処理されて、ＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌ程度になった粗濾過水Ｗ２となり、連結管１９から排出される。
【００６２】
バルブＶ３は、通常では全開にしているが、繊維塊濾材１２中を流れる水の濾過流速を調整（濾過流速を遅く）するために、バルブＶ３の開度を調整する（開度を絞る）こともある。
また、バルブＶ４は通常では全閉にしているが、連結管１９からＳＳ濃度の高い水が出てきた場合には、バルブＶ４を開きＳＳ濃度の高い水を濁水管３側に戻すこともある。通常では、連結管１９からはＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌ程度になっている水が出てくるが、濁水１に含まれている土壌粒子の径が極めて小さい場合や濁度によっては、連結管１９からＳＳ濃度の高い水が出てくる恐れもあるので、安全のためにバルブＶ４及び戻り管２を配置している。
【００６３】
第１濾過部１０にて濾過されてＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌとなった粗濾過水Ｗ２は、連結管１９を通って第２濾過部２０に供給される。この粗濾過水Ｗ２は第２濾過部２０にて濾過処理されて、ＳＳ濃度が１０ｍｇ／Ｌ以下となった清澄水Ｗ３となり、清澄水管２６から排出される。このとき、バルブＶ６の開度を調整して、浮上粒状濾材２２による濾層に流れる水の濾過流速が２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとなるようにする。濾過流速が５０ｍ／ｈｏｕｒよりも速いと、清澄水管２８から排出される水のＳＳ濃度が高くなり、濾過流速が２０ｍ／ｈｏｕｒよりも遅いと濾過処理量が少なくなるので、バルブＶ６の開度調整をしているのである。
【００６４】
濾過作業をしていくうちに、第１濾過部１０の濾過塔１１の底部に土壌粒子（土スラリー）が多量に堆積してきたら、バルブＶ１を開きドレン管１７を通して土スラリーを排出する。土スラリーの排出が完了したら再びバルブＶ１を閉じる。同様に、第２濾過部２０の濾過塔２１の底部に土壌粒子（土スラリー）が多量に堆積してきたら、バルブＶ５を開きドレン管２５を通して土スラリーを排出する。土スラリーの排出が完了したら再びバルブＶ５を閉じる。
【００６５】
ドレン管１７，２５から排出された土スラリーは、極めて高濃度であるため沈殿装置等に静置すると、沈殿作用により短時間で水成分と土壌粒子に分離するため、沈殿した土壌粒子（残土）を簡単に取り出すことができる。しかも分離した残土は、凝集剤を含んでいないので含水率が低く処理が容易である。また、残土は、凝集剤を含んでいないので、自然界にそのまま戻すことができる。つまり、残土が産業廃棄物となることがない。
【００６６】
＜第１濾過部での濾材洗浄方法＞
濾過作業をしていくうちに、第１濾過部１０の繊維塊濾材１２に多量の土壌粒子が付着して濾過性能が低下していき、粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度が高くなってくる。つまり、繊維塊濾材１２が捕捉したＳＳ量がある限界（飽和）を越えると、濾過性能が低下する。このような状態になったときには、次のようにして濾材洗浄を行なう。
【００６７】
即ち、供給ポンプＰ１を駆動させた状態のままで、バルブＶ３を閉じると共にバルブＶ２を開く。このようにすると、第１濾過部１０の上端部分（水の流れでは下流側部分）からみると、連結されていた第２濾過部２０が切り離されて、大気開放状態となる。つまり、供給ポンプＰ１からみると、第１濾過部１０と第２濾過部２０が直列接続されていて流通抵抗が大きかった状態から、抵抗部分が第１濾過部１０のみの状態となり流通抵抗が減少する。この結果、濁水Ｗ１は、通常の濾過流速（４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒ）の２〜５倍程度の流速となって、繊維塊濾材１２による濾層中を下方から上方に向かって流れ、繊維塊濾材１２による濾層を通過して洗浄管１８を通って排出される。
【００６８】
このように、高流速となっている濁水Ｗ１が流れると共に、繊維塊濾材１２の空隙率が高いため、繊維塊濾材１２に付着していた土壌粒子が剥ぎ取られて（洗い流されて）洗浄される。ここで着目すべきは、高流速で流れる濁水Ｗ１のＳＳ濃度は２０００〜５０００（ｍｇ／Ｌ）程度であるのに対して、繊維塊濾材１２から剥ぎ取った土壌粒子を含む洗浄排水のＳＳ濃度は１桁多い２００００（ｍｇ／Ｌ）以上になっていることである。したがって、濁水と洗浄排水のＳＳの濃度差が、濾材洗浄によって除去された土壌粒子の量に相当する。
【００６９】
上述した方法により繊維塊濾材１２の洗浄をして濾過性能を回復させたら、再び、バルブＶ３を開くと共にバルブＶ２を閉じて、通常の濾過作業を再開する。
【００７０】
＜第２濾過部での濾材洗浄方法＞
濾過作業をしていくうちに、第２濾過部２０の浮上粒状濾材２２による濾層中に多量の土壌粒子が混入して濾過性能が低下して目詰まり状態となり、排出される清澄水Ｗ３の量が低下してくる。このような状態になったときには、次のようにして濾材洗浄を行なう。
【００７１】
まず、バルブＶ８を閉じた状態で、バルブＶ７を開くとともに逆洗ポンプＰ２を駆動する。そうすると、逆洗ポンプＰ２は、逆洗吸引管２７から水を吸引し、吸引した水を逆洗吐出管２８に送る。逆洗吐出管２８は、横断面図である図４に示すように、濾過塔２１の径方向に対して斜めに配置されているため、逆洗吐出管２８から濾過塔２１内に吐出された水は、濾過塔２１の内周縁に沿う方向に噴出される。このため浮上粒状濾材２２による濾層のうち下層部分に対して、斜めに水が噴出され、相互に密着して濾層を構成していた浮上粒状濾材２２がバラバラになる。しかも、濾過塔２１内では吐出された水が濾過塔２１の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するため、個々に別れた浮上粒状濾材２２も同時に回流し、浮上粒状濾材２２に付着していた土壌粒子が確実に分離していき、濾材洗浄が行なわれる。
【００７２】
次に、バルブＶ７を閉じた状態で、バルブＶ８を開くとともに逆洗ポンプＰ２を駆動する。そうすると、逆洗ポンプＰ２は、逆洗吸引管２７から水を吸引し、吸引した水を逆洗吐出管２９に送る。逆洗吐出管２９は、横断面図である図４に示すように、濾過塔２１の径方向に対して斜めに配置されているため、逆洗吐出管２９から濾過塔２１内に吐出された水は、濾過塔２１の内周縁に沿う方向に噴出される。このため浮上粒状濾材２２による濾層のうち上層部分に対して、斜めに水が噴出され、相互に密着して濾層を構成していた浮上粒状濾材２２は下層から上層に亘る全ての部分がバラバラになる。しかも、濾過塔２１内では吐出された水が濾過塔２１の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するため、個々に別れた全ての浮上粒状濾材２２も同時に回流し、浮上粒状濾材２２に付着していた土壌粒子が確実に分離していき、濾層の全体の濾材洗浄が行なわれる。つまり、浮上粒状濾材２２による濾層に取り込まれていた土壌粒子は濾層から離れるので、このときにバルブＶ５を開くと、土壌粒子は洗浄排水と共にドレン管２５より排出される。土壌粒子及び洗浄排水をドレン管２５から排出したらバルブＶ５を閉じる。
【００７３】
このように、浮上粒状濾材２２の相互が密着して構成された濾層を、水の回流作用により個々の浮上粒状濾材２２に分離して洗浄をする作業を、下方側から開始して、その後に全体に施すようにしたので、確実に浮上粒状濾材２２の洗浄ができる。
【００７４】
上述した方法により浮上粒状濾材２２の洗浄をして濾過性能を回復させたら、再び、バルブＶ７，Ｖ８を閉じると共に、逆洗ポンプＰ２を停止させ、通常の濾過作業を再開する。
【００７５】
濾材洗浄の際に排出された洗浄排水は、極めて高濃度であるため沈殿装置等に静置すると、沈殿作用により短時間で水成分と土壌粒子に分離するため、沈殿した土壌粒子（残土）を簡単に取り出すことができる。しかも分離した残土は、凝集剤を含んでいないので含水率が低く処理が容易である。また、残土は、凝集剤を含んでいないので、自然界にそのまま戻すことができる。つまり、残土が産業廃棄物となることがない。
【００７６】
＜濾過装置の変形例＞
ここで、図１に示した濾過装置１の各種の変形例を説明する。
【００７７】
図１に示す濾過装置１の第１濾過部１０では、押上部材１４を備えていたが、繊維塊濾材１２を、比重が１よりも軽いポリプロピレン繊維による繊維塊濾材とした場合には、押上部材１４を省略することもできる。この場合には、供給ポンプＰ１から供給した濁水Ｗ１の水圧のみで、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さを、押しつけ前の厚さの２／３にまで圧縮する。したがって、かかる適正な圧縮ができるように、供給ポンプＰ１の吐出圧を設定しておく。
【００７８】
また、押上部材１４及びストッパ１５を無くすとともに、図１において押上部材１４が配置されていた位置に、パンチングメタル（多孔板）を固定配置するようにしてもよい。このパンチングメタルに形成した孔の径は、繊維塊濾材１２の径よりも小さくする。
【００７９】
なお、押上部材１４を省略した場合には、１台の供給ポンプＰ１に対して、複数台の第１濾過部１０を接続・配置するようにしてもよい。そして、通常の濾過作業時には全ての第１濾過部１０に濁水Ｗ１を均等に分配して供給し、繊維塊濾材１２を圧縮する際には、特定の１台の第１濾過部１０にのみ濁水Ｗ１を供給すれば、水圧が高いので適切な濾材圧縮ができる。つまり、濾材圧縮をするために、複数の第１濾過部１０の中の任意の１台に対して濁水Ｗ１を供給して濾材圧縮を行うという作業を、次々と１台づつ行い、全ての濾過部１０の濾材圧縮が完了したら、複数の濾過部１０に対して均等に濁水Ｗ１の分配供給を行なうようにする。
【００８０】
また、繊維塊濾材１２としては、結束繊維球状濾材に限らず、繊維（合成繊維等）を絡めて塊となった繊維性の各種の濾材を使用することができる。つまり、繊維を主材とするとともに、空隙率が高く（空隙率が８０パーセント以上の）塊となった各種の繊維性濾材を使用することができる。
【００８１】
図１に示す濾過装置１の濾過部１０，２０では、濾材１２，２２の流出を防止しつつ濾過した水Ｗ２，Ｗ３のみを透過させる濾過水取出構造として、濾材用ネット１２，２３を用いているが、その代わりに、集水管を用いることもできる。つまり、濾材１２，２２を濾過塔１１，２１の上端面部分にまで充填し、濾過塔１１，２１を貫通して集水管を濾材１２，２２に挿入する。集水管は、濾材１２，２２に挿入した部分に、濾材は透過させないが水のみを透過させる孔や隙間等を有しており、濾過した水のみを取り込んで塔外部に排水することができる。
【００８２】
図１に示す濾過装置１の濾過塔１１，２１の上面は閉塞しているが、この面を開放していてもよい。また濾過塔１１，２１の底面は、漏斗状の面になっているが、この形状に限定するものではなく、沈殿した土壌粒子を一時的に溜めることができる形状であればどのような形状であってもよい。
【００８３】
更に、第２濾過部２０に濾材用ネット２４を備えているが、この濾材用ネット２４は必須ではない。この濾材用ネット２４を備えていない場合には、ドレン管２５を介して浮上粒状濾材２２が塔外部に排出されてくることもあるが、塔外に濾材回収装置を備えておけば、塔外に排出された浮上粒状濾材２２を回収することができる。
【００８４】
図１に示す濾過装置１では、第１濾過部１０と第２濾過部２０とを、別体にして、つまり別の塔により構成している。しかし、１つの濾過塔の中に、第１濾過部と第２濾過部を一体的に形成するようにしてもよい。つまり、１つの筒状の濾過塔の下部に、繊維塊濾材により粗濾過をする第１濾過部を形成し、同じ濾過塔の上部に浮上粒状濾材により精密な濾過をする第２濾過部を形成するようにしてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上、実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の濾過装置によれば、高濃度の濁水であっても無機凝集剤及び高分子凝集剤を全く使用することなく、精度良く大量に濾過処理をすることができる。したがって、凝集剤の費用が全く不要になるとともに、大量の濁水を迅速に濾過処理することができる。
しかも、濾過流速を速くすることができるので、大量の濁水を濾過処理する装置であるにもかかわらず、濾過塔の径を小さくすることができ、装置がコンパクトである。
【００８６】
また、濾過分離した土壌粒子には、全く凝集剤成分が含まれていないので、濾過分離した土壌粒子（泥土，残土）はそのまま土壌に還元することができる。つまり、産業廃棄物（凝集剤成分を含む土）を全く排出することがなくなり、処理コスト削減及び環境保全にも資することができる。
【００８７】
更に本発明の濾材洗浄方法によれば、繊維塊濾材に懸濁物質が多量に付着したときには、繊維塊濾材に濁水を高速な上向流として流通させることにより、洗浄をするため、確実・短時間で繊維塊濾材の洗浄（濾過性能の回復）をすることができる。
更に、浮上粒状濾材に懸濁物質が多量に付着したときには、浮上粒状濾材による濾層に向かって周方向に水と吐出させるようにしたので、浮上粒状濾材に付着した懸濁物質を確実・迅速に分離して浮上粒状濾材の洗浄（濾過性能の回復）をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図２】押上部材を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。
【図３】繊維濾材の圧力損失特性を示す特性図である。
【図４】濾過塔の横断面図である。
【図５】浮上粒状濾材のＳＳ除去率特性を示す特性図である。
【図６】球状の浮上粒状濾材の圧力損失特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 濾過装置
１０ 第１濾過部
１１ 濾過塔
１２ 繊維塊濾材
１３ 濾材用ネット
１４ 押上部材
１５ ストッパ
１６ 供給管
１７ ドレン管
１８ 洗浄管
１９ 連結管
２０ 第２濾過部
２１ 濾過塔
２２ 浮上粒状濾材
２３，２４ 濾材用ネット
２５ ドレン管
２６ 清澄水管
２７ 逆洗吸引管
２８，２９ 逆洗吐出管
Ｖ１〜Ｖ８ バルブ
Ｐ１ 供給ポンプ
Ｐ２ 逆洗ポンプ
Ｗ１ 濁水
Ｗ２ 粗濾過水
Ｗ３ 清澄水
【発明の属する技術分野】
本発明は濁水を濾過処理するのに適した濾過装置及び濾材洗浄方法に関するものである。さらに詳述すると、本発明の濾過装置は、特に土が大量に混濁した高濃度の濁水を、長時間に亘り大量に精度良く、しかも、凝集剤を使用することなく濾過処理をすることができるように工夫した、高精度でコンパクトな濾過装置である。
【０００２】
【従来の技術】
河川等または河川等の近くで土木工事等をすると、土が混濁した濁水が大量に発生することがある。このような濁水が河川に流れ込むと、河川の生態系に影響を及ぼしたり、河川の汚濁により上下水道用原水の水質低下を引き起こしたりする。また、このような濁水が海に流れ出ると海の環境を汚染してしまう。
【０００３】
例えば沖縄県では、土木工事やダム工事により、赤土が混濁した濁水（赤水）が大量に発生してこの濁水が流出し、赤土により、海が汚染され、海の珊瑚や養殖域に被害がでたことがあった。このため、土木工事やダム工事をする際には、土（赤土）流出防止対策が義務づけられている。
このような濁水は混入した土の濃度が高く、ＳＳ（ｓｕｓｐｅｎｄｉｄ ｓｏｌｉｄｓ： 浮遊物質）濃度でいうと、２０００〜５０００ｍｇ／Ｌ（リットル）程度となっている高濃度の濁水である。
【０００４】
土が混濁した高濃度の濁水を浄化処理するためには、濁水に無機凝集剤及び高分子凝集剤を投入して土壌粒子を凝集させ沈殿装置により土壌粒子を沈殿させてから、河川等に放流している。無機凝集剤としては、一般的には、硫酸アルミニウムＡ１２ （ＳＯ４ ）３ やポリ塩化アルミニウムＡ１２ （ＯＨ）ｎ Ｃ１６−ｎ 等が使用されている。高分子凝集剤としてはポリマーのアクリルアミド等が使用されている。なお、無機凝集剤は水中の混濁物質を凝集し微小のフロックを生成させ、高分子凝集剤はそれを更に大きなフロックに形成させる機能を有している。また、高分子凝集剤の投入量は、無機凝集剤の投入量に比べて微量である。
【０００５】
上述した無機凝集剤（Ａ１２ （ＳＯ４ ）３ ，Ａ１２ （ＯＨ）ｎ Ｃ１６−ｎ ）は直ちに毒性を有するものではないが、環境への負荷となる恐れがある。このため、沖縄では上述した一般的な無機凝集剤ではなく、珊瑚等にとって無害な無機凝集剤を使用することが推奨されている。このような珊瑚等にとって無害な無機凝集剤は、例えば貝化石やプランクトンの化石を粉末にしたものを主要材料としている。
【０００６】
一方、高分子凝集剤（ポリマーのアクリルアミド）には、毒性を有するモノマーのアクリルアミド等が残留していることがある。モノマーのアクリルアミドの殆どは、沈殿物質（土壌粒子）中に混入していくが、その一部が放流水中に含まれてしまうことがある。そうすると、微量ではあるが毒性を有するモノマーのアクリルアミドにより、河川等を汚染してしまうという問題がある。
【０００７】
また例えば、ＪＲの新幹線用のトンネル工事では、水源の水質保全の観点から高分子凝集剤が使えないため、濁水に無機凝集剤を添加して土壌粒子を凝集させ、更に、砂濾過装置により濾過してから放流している。この砂濾過装置では、砂，小石等の濾材で濾層を形成している。
しかし、砂濾過装置における濾過流速（水が濾層を層厚方向に透過していく速度）は約５ｍ／ｈｏｕｒ と遅いため、大量の濁水を濾過処理するためには、大型で多数の砂濾過装置を必要としていた。また、高濃度の（ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌの）濁水に無機凝集剤を添加することなく砂濾過装置に通すと、短時間で目詰まりが生じてしまうので、高濃度の濁水を浄化処理するためには、無機凝集剤を添加するのが必須であった。つまり、無機凝集剤を添加することなく砂濾過装置で濾過処理できる水の濁度は、数十ｍｇ／Ｌ（リットル）程度である。
【０００８】
なお、特殊な濾過技術としては、繊維濾材を使用した濾過装置（例えば特許文献１：特開平６−１８２１１５号公報）や、粒状浮上濾材を使用した濾過装置（例えば特許文献２：特公平２−２２６８２号公報）が存在している。しかし、このような繊維濾材を使用した従来の濾過装置では、その濾過対象とする水のＳＳ濃度は、数十ｍｇ／Ｌ（リットル）程度であり、また、浮上濾材を使用した従来の濾過装置では、その濾過対象とする水のＳＳ濃度は、数ｍｇ／Ｌ（リットル）程度であるのが現状である。
【０００９】
したがって、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと、桁違いに高濃度な濁水は、通常では沈殿装置でないと浄化処理できないと常識的に考えられていた。したがって、このように桁違いに高濃度な濁水を、繊維濾材や粒状浮上濾材を用いて濾過するという発想自体がまったく出てこなかった。つまり、繊維濾材や粒状浮上濾材を用いて濁水を濾過した場合には、短時間（数秒〜数分程度）で濾材が閉塞してしまい、頻繁に濾材洗浄をしなければならず、実質的に濾過処理ができないと考えられていた。事実、繊維濾材や粒状浮上濾材を用いて高濃度の濁水を濾過するという現実的な提案は殆どない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１８２１１５号公報
【特許文献２】
特公平２−２２６８２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術では、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと、桁違いに高濃度な濁水を浄化処理するために、必ず凝集剤（及び必要に応じて高分子凝集剤）を使用していた。この凝集剤は、工事現場にまで搬送しなければならず、搬送の手間や搬送費用がかかっていた。しかも環境に悪影響を与える恐れがある。
【００１２】
また、凝集剤を使用するため、その費用がかさんでいた。例えば、沖縄の１箇所のダム現場から発生する濁水（赤水）１００Ｔ／ｈｏｕｒを浄化処理するためには、凝集剤の費用として月間１２０万円程度かかる。
更に、凝集沈殿して分離した汚泥・残度は、凝集剤が含まれているため、産業廃棄物であり、その処理費用がかかっている。
【００１３】
更に、従来技術では、大型の沈殿装置や砂濾過装置が必要であった。これは、沈殿装置や砂濾過装置における浄化（濾過）処理速度が遅いため、どうしても装置が大型になっていたからである。このように、大型の沈殿装置や砂濾過装置を使用するために、広い設置場所が必要であると共に、装置費用がかさんでいた。
【００１４】
本発明は上記従来技術に鑑み、高濃度な濁水であっても、長時間に亘り精度良く大量に、しかも凝集剤を全く使用することなく（凝集剤のための費用が不要で）濾過処理をすることができ、且つ、分離した泥土・残土をそのまま土壌に還元することができる、コンパクトな濾過装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の濾過装置の構成は、濾過塔内に多数の繊維塊濾材を充填して形成されており、前記繊維塊濾材による濾層に汚れた水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第１濾過部と、
濾過塔内に充填した多数の浮上粒状濾材を充填して形成されており、前記浮上粒状濾材による濾層に第１濾過部にて濾過された水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第２濾過部とを有することを特徴とする。
【００１６】
また本発明の濾過装置の構成は、濾過塔内に多数の繊維塊濾材を充填して形成されており、汚れた水を下方から上方に向かって流通させる水圧により前記繊維塊濾材を圧縮して濾層が形成され、このようにして形成された濾層に汚れた水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第１濾過部と、
濾過塔内に充填した多数の浮上粒状濾材を充填して形成されており、第１濾過部にて濾過された水が供給されることにより前記浮上粒状濾材が浮上して濾層が形成され、このようにして形成された濾層に第１濾過部にて濾過された水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第２濾過部とを有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の濾過装置の構成は、第１濾過部の濾過塔内には、充填された繊維塊濾材よりも下方位置に、上下方向に移動自在に押上部材が配置されており、
汚れた水は前記押上部材よりも下方位置から第１濾過部の濾過塔内に供給されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の濾過装置の構成は、濁水を濾過する第１濾過部と、この第１濾過部により濾過された粗濾過水が連結管を介して供給されてくる第２濾過部とを有しており、
第１濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に濁水が供給される第１の濾過塔と、この第１の濾過塔内に充填される多数の繊維塊濾材と、この繊維塊濾材による濾層を流通してきた粗濾過水を外部に取り出す第１の濾過水取出機構とを有しており、
第２濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に粗濾過水が供給される第２の濾過塔と、この第２の濾過塔内に充填される多数の浮上粒状濾材と、この浮上粒状濾材による濾層を流通してきた濾過水を外部に取り出す第２の濾過水取出機構とを有していることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の濾過装置の構成は、濁水を濾過する第１濾過部と、この第１濾過部により濾過された粗濾過水が連結管を介して供給されてくる第２濾過部とを有しており、
第１濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に濁水が供給される第１の濾過塔と、この第１の濾過塔内に充填される多数の繊維塊濾材と、この繊維塊濾材による濾層を流通してきた粗濾過水を外部に取り出す第１の濾過水取出機構とを有しており、
第２濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に粗濾過水が供給される第２の濾過塔と、この第２の濾過塔内に充填される多数の浮上粒状濾材と、この浮上粒状濾材による濾層を流通してきた濾過水を外部に取り出す第２の濾過水取出機構とを有しており、
更に、前記連結管には、濾過処理の際には開とされ繊維塊濾材を洗浄する際には閉とされるバルブが介装されるとともに、
第１の濾過塔の上部空間には、濾過処理の際には閉とされ繊維塊濾材を洗浄する際には開とされるバルブが介装された洗浄管が連結されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の濾過装置の構成は、
前記繊維塊濾材は、直径が３０〜５０ｍｍであり空隙率が８０％以上となっており、前記浮上粒状濾材は平均粒径が０．１〜０．６ｍｍとなっていたり、
前記繊維塊濾材は結束繊維球状濾材であり、前記浮上粒状濾材は比重が１よりも小さい樹脂原料を粉砕して微細粒化した樹脂の粉砕粒であったり、
前記繊維塊濾材の圧縮前の充填高さは１ｍ〜３ｍであり、濾過処理をするときには、前記繊維塊濾材による濾層の厚さは、水を下方から上方に向かって流通させる水圧により、圧縮前の厚さの２／３にまで圧縮されたり、
第１濾過部の濾層を流れる水の流速を４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒとし、第２濾過部の濾層を流れる水の流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとするように、第１濾過部及び第２濾過部に流通する水の水圧を調整していることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の濾過装置の濾材洗浄方法は、上記の濾過装置において、前記繊維塊濾材による濾層に懸濁物質が多量に付着したときには、第１濾過部の濾過塔内を下方から上方に向かって流す水の流速を、濾過処理時の流速の２〜５倍の速さにすることにより、濾材に付着した懸濁物質を剥離させることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の濾過装置の濾材洗浄方法は、上記の濾過装置において、前記浮上粒状濾材による濾層に懸濁物質が多量に付着したときには、第２濾過部の濾過塔の周面から濾過塔の内部に向かって周方向に沿って水を吐出させて旋回流を生じさせ、濾材を洗浄することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
＜本発明の実施の形態にかかる濾過装置の全体説明＞
図１は本発明の実施の形態に係る濾過装置１を示す。初めに、この濾過装置１の概要構成と濾過性能を説明しておく。
【００２５】
この濾過装置１は、第１濾過部１０と、第２濾過部２０を主要部材として構成されている。
第１濾過部１０は、濾過塔１１の内部に多数の独立した繊維塊濾材１２を充填して構成されており、濁水Ｗ１を下方から上方に向かって繊維塊濾材１２中に流すことにより粗濾過をするものである。
第２濾過部２０は、濾過塔２１の内部に多数の浮上粒状濾材２２を充填して構成されており、第１濾過部１０にて粗濾過された粗濾過水Ｗ２を下方から上方に向かって浮上粒状濾材２２中に流すことによって精密な濾過をするものである。
【００２６】
この濾過装置１では、例えば濁水Ｗ１のＳＳ濃度が２０００ｍｇ／Ｌであった場合には、第１濾過部１０により濾過することにより、粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ程度にまで濾過処理することができる。
更に、粗濾過水Ｗ２を、第２濾過部２０により濾過することにより、この第２濾過部２０から取り出される清澄水Ｗ３のＳＳ濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下（例えば５〜６ｍｇ／Ｌ）にまで濾過処理をすることができる。
つまり、土が混入して濁った高濃度の濁水Ｗ１を、透明な清澄水Ｗ３にまで濾過して放流することができる。しかも、無機凝集剤及び高分子凝集剤は全く使用する必要がない。
【００２７】
＜第１濾過部の構成＞
次に、各部分の詳細を説明する。
第１濾過部１０の濾過塔１１は円筒状をなしており、その軸方向が上下方向に沿う状態で設置（取付、配置）される。この濾過塔１１は、本実施例では、その上面は閉塞され、下面は下方に向かうに従いその横断面積が狭まるような円錐形状面（漏斗状の面）になっている。
【００２８】
濾過塔１１の内部空間のうち上面側には、濾材用ネット１３が張り渡されている。また、濾過塔１１の内部空間には、円板状の押上部材１４が上下方向に移動自在に配置されている。ただし、押上部材１４は、濾過塔１１の内周面に配置したストッパ１５により、このストッパ１５よりも下方への移動が規制される。更に、濾過塔１１の内部空間のうち、濾材用ネット１３と押上部材１４との間には、多数の繊維塊濾材１２が充填されている。なお、濾材用ネット１３の網目径は、繊維塊濾材１２の径よりも小さくなっており、繊維塊濾材１２が濾材用ネット１３を通過していくことはない。また、濾材用ネット１３の代わりにパンチングメタル（多孔板）を用いることもある。
【００２９】
各繊維塊濾材１２は、ポリプロピレンやポリ塩化ビニリデンやポリエステル等の細い多数本の捲縮加工糸を束ね、束ねた糸のほぼ中央部を絞るようにして結束部材で結束し、結束部材が内部中央に埋没するように各糸を結束部材の部分から放射状に伸ばして全体を球状に形成した結束繊維球状濾材であり、その空隙率は９３％程度である。しかも、本実施の形態では、直径が３０〜５０ｍｍとなっている繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２を採用した。このような構造・寸法の繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２を採用したのは、高濃度の濁水Ｗ１を、圧力損失が小さい状態で長時間に亘り精度よく濾過処理することができることを考慮して決定したものである。その濾過性能は、濾過性能特性データと共に後述する。
【００３０】
なお、繊維塊濾材１２は、後述するように、押上部材１４により押し上げられて圧縮されるが、圧縮前では、濾過塔１１の内部に充填した多数の繊維塊濾材１２の充填高さ（濾層の厚さ）は、１ｍ〜３ｍとなるようにする。
【００３１】
押上部材１４は、図２（ａ）の断面図及び図２（ｂ）の平面図に示すように、発泡スチロール等で形成したリング状のフロート１４ａと、円板１４ｂとを連結したものであり、円板１４ｂには多数の通水孔１４ｃが穿孔されている。フロート１４ａの主目的は、濾過塔１１内に水が供給されたときに、フロート１４ａに生じる浮力により押上部材１４が水平になるように保持するものである。これにより、押上部材１４により均等に繊維塊濾材１２を圧縮することができる。なお、押上部材１４としては、円板１４ｂの厚さをある程度厚くしておけば、フロート１４ａがなくてもよい。
【００３２】
濾過塔１１の内部空間の下方部分に水（濁水Ｗ１）が供給されると、押上部材１４は供給された濁水Ｗ１の水流（水圧）により上方に押し上げられて、多数の繊維塊濾材１２を均等に押し付ける。この押し付けにより、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さは、押し付け前の厚さの約２／３にまで圧縮される。
つまり、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さの約２／３となるような押し付け力が得られるように、供給水圧や通水孔１４ｃの数・面積を設計している。
【００３３】
濾過塔１１のうち、ストッパ１５よりも下方部分には、供給ポンプＰ１が介装された供給管１６が連結され、濾過塔１１の底部には、バルブＶ１が介装されたドレン管１７が接続されている。また、濾過塔１１のうち、濾材用ネット１３よりも上方部分には、バルブＶ２が介装された洗浄管１８と、バルブＶ３が介装された連結管１９が連結されている。
【００３４】
＜第１濾過部での濾過動作＞
上述した構成となっている第１濾過部１０において、バルブＶ１，Ｖ２を閉じ、バルブＶ３を開いた状態で、供給ポンプＰ１を駆動して供給管１６を通して濁水Ｗ１を濾過塔１１の下部空間に供給すると、濁水Ｗ１は濾過塔１１の内部空間を下方から上方に向かって流れ、濾過塔１１内に満たされる。また、濁水Ｗ１が下方から上方に向かう上向流による水圧により、押上部材１４は上方に押し上げられ、この押上部材１４により、多数の繊維塊濾材１２は均等に押し付けられ、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さの約２／３となる。
【００３５】
濁水Ｗ１は、濾過塔１１の下部に供給されると、その内部に含有している重い土壌粒子が濾過塔１１の下方に向かって沈殿する。そして、軽い土壌粒子を含む濁水Ｗ１は、押上部材１４の通水孔１４ｃを通過し、更に、圧縮された多数の繊維塊濾材１２による濾層を、流速が４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒ程度となって通過して濾過される。このように、濾過塔１１の下部での沈殿と、繊維塊濾材１２による濾層での濾過により、濁水Ｗ１に含まれていた土壌粒子の７０〜８０％が除去される。このため、濁水Ｗ１のＳＳ濃度が２０００ｍｇ／Ｌであったときには、この第１濾過部１０にて濾過された粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度は４００〜６００ｍｇ／Ｌとなる。濁水Ｗ１のＳＳ濃度が２０００ｍｇ／Ｌ以上であっても、同様に、土壌粒子の７０〜８０％を除去することができた。
【００３６】
この第１濾過部１０では、繊維塊濾材１２として、多数本の糸を結束した球状で直径が３０〜５０ｍｍとなっている結束繊維球状濾材を採用し、しかも、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さ（１ｍ〜３ｍ）の約２／３となるように圧縮しているので、濁水Ｗ１は繊維塊濾材１２による濾層を通過することにより、圧損が少ない状態で、確実・大量に濾過された。その説明を以下に行なう。
【００３７】
図３は、本実施の形態で採用した、直径が３０〜５０ｍｍの繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２の濾過特性と、直径が３〜５ｍｍの成形繊維濾材の濾過特性を比較して示したものである。なお、成形繊維濾材とは、多数本の繊維を引き揃えて接着させた棒状の繊維集束体を切断して形成したものである。
図３から、繊維塊濾材である結束繊維球状濾材１２は成形繊維濾材に比べて、長時間に亘り圧力損失を増加させることなく、濾過処理できることがわかる。ちなみに、圧力損失が０．２Ｋｇ／ｃｍ２ 以上になると、濾過処理量が少なくなるため、後述する濾材洗浄をして濾過性能を回復させる。
【００３８】
また、本実施の形態では、繊維塊濾材１２による濾層の厚さは、圧縮前において１ｍ〜３ｍとしているが、圧縮前の濾層の厚さを１ｍよりも薄くすると高い濾過性能が発揮できない（つまり汚れた水が出てくる）。逆に、圧縮前の濾層の厚さを３ｍよりも厚くすると、圧力損失が大きくなり、処理能力が低下してしまう（つまり濾過されて排出されてくる水の量が少なくなってくる）。
【００３９】
更に、繊維塊濾材１２による濾層の厚さが、押し付け前の厚さの約２／３となるように圧縮している。圧縮をこれ以上に強くすると、繊維塊濾材１２が密着しすぎて、圧力損失が大きくなり、短時間で処理能力が低下してしまうと共に、濁水の流速が遅くなり濾過処理量が少なくなる。一方、全く圧縮をしないと、繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２は、その空隙率が極めて高い（９３％以上）ため、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと極めて高い濁水Ｗ１を濾過することができない。
【００４０】
結局、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと極めて高い濁水Ｗ１を、長時間に亘り目詰まりすることなく、その土壌粒子を７０〜８０％除去しつつ、流速を速くして濾過処理量を確保することができるようにするために、
▲１▼濾材として、直径が３０〜５０ｍｍの繊維塊濾材（結束繊維球状濾材）１２を採用し、
▲２▼繊維塊濾材１２による濾層の厚さは、圧縮前において１ｍ〜３ｍとし、
▲３▼濾過時には、繊維塊濾材１２による濾層の厚さを、押し付け前の厚さの約２／３となるように圧縮している。
【００４１】
このような、▲１▼〜▲３▼の技術が相俟って、ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌと極めて高い大量の濁水Ｗを、長時間に亘り目詰まりすることなく、その土壌粒子を７０〜８０％除去・濾過することができるようになったのである。しかも、繊維塊濾材１２による濾層を通過する流速を４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒと高速に維持することができるので、濾過塔１１の径が小さくても、大量の濁水Ｗ１の濾過処理をすることができる。
【００４２】
更に、押上部材１４は、供給ポンプＰ１から圧送された濁水Ｗ１の水圧により押し上げられるようにしているため、特別な機械的な押し上げ機構（シリンダ等）は不要であり、簡便な構成となる。
【００４３】
＜第２濾過部の構成＞
次に、第２濾過部２０の構成について説明する。図１に示すように、第２濾過部２０の濾過塔２１は円筒状をなしており、その軸方向が上下方向に沿う状態で設置（取付、配置）される。この濾過塔２１は、本実施例では、その上面は閉塞され、下面は下方に向かうに従いその横断面積が狭まるような円錐形状面（漏斗状の面）になっている。
【００４４】
濾過塔２１の内部空間のうち、上面側には濾材用ネット２３が張り渡されており、下面側には濾材用ネット２４が張り渡されている。更に、濾過塔２１の内部空間のうち、濾材用ネット２３と濾材用ネット２４との間には、多数の浮上粒状濾材２２が充填されている。なお、濾材用ネット２３，２４の網目径は、浮上粒状濾材２２の径よりも小さくなっており、浮上粒状濾材２２が濾材用ネット２３，２４を通過していくことはない。
【００４５】
浮上粒状濾材２２としては、平均粒径が０．１〜０．６ｍｍとなっている、比重が１よりも小さい、樹脂粒（例えばポリプロピレンやポリエチレンの粒）や、発泡スチロール粒や、無機質材粒（例えばガラスバルーン）を使用することができる。また、浮上粒状濾材２２の形状としては、球形のみならず、形状が各粒によって異なり表面が凸凹している粉砕粒形状であってもよい。
【００４６】
本実施例では、比重が１よりも小さい樹脂（例えばポリプロピレンやポリエチレン）の原料（棒状のペレット）を、ボールミルや金属うす等の粉砕機により粉砕して微細粒化した樹脂の粉砕粒を、浮上粒状濾材２２として採用した。
【００４７】
濾過塔２１の内部空間に水（粗濾過水Ｗ２）が供給されて塔内部空間に水が満たされると、比重の小さい浮上粒状濾材２２が浮上して、個々の浮上粒状濾材２２が緊密に押しつけられて稠密状態となる。このため、浮上した浮上粒状濾材２２により、非常にしっかりとした濾過層が形成されて、精密な濾過ができるようになる。
【００４８】
濾過塔２１のうち、濾材用ネット２４よりも下方部分には、連結管１９の先端が連結されている。なお、連結管１９の途中からは、バルブＶ４が介装された戻り管２が分岐している。そして、戻り管２の先端は濁水管３に連結されている。濾過塔２１の底部には、バルブＶ５が介装されたドレン管２５が接続されている。また、濾過塔２１のうち、濾材用ネット２３よりも上方部分には、バルブＶ６が介装された清澄水管２６が連結されている。
【００４９】
更に、濾過塔２１のうち、濾材用ネット２４よりも下方部分には、逆洗吸引管２７が接続されている。また、濾過塔２１のうち、浮上した浮上粒状濾材２２により形成される濾過層の下層位置には、バルブＶ７が介装された逆洗吐出管２８が連結され、浮上した浮上粒状濾材２２により形成される濾過層の上層位置には、バルブＶ８が介装された逆洗吐出管２９が連結されている。逆洗ポンプＰ２は、逆洗吸引管２７から水を吸引し、吸引した水を逆洗吐出管２８，２９に向かって吐出する。
【００５０】
逆洗吐出管２８，２９は、横断面図である図４に示すように、それぞれの先端部分が２分岐されて濾過塔２１の径方向に対して斜めに配置されており（周方向に１８０°ずれた位置に配置されており）、逆洗吐出管２８，２９から濾過塔２１内に水を吐出した場合には、この水は濾過塔２１の内周縁に沿う方向に噴出され、この濾過塔２１内では吐出された水が濾過塔２１の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するようにしている。
【００５１】
＜第２濾過部での濾過動作＞
上述した構成となっている第２濾過部２０において、バルブＶ５，Ｖ７，Ｖ８を閉じ、バルブＶ６を開くと共に、逆洗ポンプＰ２を停止させた状態で、連結管１９を通して濾過塔２１の下部空間に粗濾過水Ｗ２を供給すると、浮上粒状濾材２２が浮上して濾過層が形成される。
【００５２】
粗濾過水Ｗ２は、濾過塔２１の下部に供給されると、その内部に含有している重い土壌粒子が濾過塔２１の下方に向かって沈殿する。そして、軽い土壌粒子を含む粗濾過水Ｗ２は、多数の浮上粒状濾材２２による濾層を、流速が２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒ程度となって通過して濾過される。なお、この流速は、供給ポンプＰ１の吐出圧力や濁水Ｗ１の濁度に応じて、バルブＶ３，Ｖ６等の開度を調整することにより、調整することができる。
【００５３】
このように、濾過塔２１の下部での沈殿と、浮上粒状濾材２２による濾層での濾過により、粗濾過水Ｗ２に含まれていた土壌粒子の殆どが除去される。このため、粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌであったが、この第２濾過部２０にて濾過され清澄水管２６から排出される清澄水Ｗ３のＳＳ濃度は、１０ｍｇ／Ｌ以下、例えば５〜６ｍｇ／Ｌ程度になった。
【００５４】
第２濾過部２０では、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁の粗濾過水Ｗ２を精密に濾過できるとともに、長時間に亘り目詰まりすることなく多量の濾過ができるようにするために、浮上粒状濾材２２の平均粒径を０．１〜０．６ｍｍとした。このようにした理由を次に述べる。
【００５５】
浮上粒状濾材の粒径を０．８ｍｍ，１．２ｍｍとして、第２濾過部２０と同様な構成の濾過部を試作して、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁の粗濾過水を濾過する試験をした。そうすると、ＳＳ除去率を８０％以上に確保するためには、濾過層を通過する水の濾過流速を５〜１０ｍ／ｈｏｕｒにまで下げなければならなかった。このように濾過流速が遅いので、大量の水を処理するためには濾過塔の面積を広くして装置を大型化しなければならないという欠点がでてきてしまい、実用的ではない。ちなみに、砂濾過装置での濾過流速は約５ｍ／ｈｏｕｒである。かかる知見から、浮上粒状濾材２２の平均粒径を０．６ｍｍよりも大きくしたのでは、濾過流速が遅くなり、この結果、装置の大型化を招来してしまうということがわかった。
【００５６】
一方、浮上粒状濾材の平均粒径が０．１ｍｍ未満の超微細濾材を使用した場合には、ＳＳ除去率は高くなるが、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁の粗濾過水を濾過する濾材が極めて短時間で閉塞してしまう。かかる知見から、浮上粒状濾材の平均粒径を０．１ｍｍ未満にしたのでは、粗濾過水の濾過を長時間に亘り濾過することができないことがわかった。
【００５７】
図５は、浮上粒状濾材の平均粒径を０．１ｍｍ，０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，０．８ｍｍとしたときの、粗濾過水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁）に対するＳＳ除去率と濾過流速との関係を実験により求めたデータを示す。図５から、濾過流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとするには、浮上粒状濾材２２の平均粒径を０．１〜０．６ｍｍにすれば良いことが分かった。
【００５８】
更に図６は、球状の浮上粒状濾材の粒径と、濾過する処理濃度を変えた場合の、濾過層における圧力損失と経過時間との関係を実験により求めたデータを示す。特性Ａは粒径が０．２ｍｍで粗濾過水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁）を濾過したときの特性であり、特性Ｂは粒径が０．４ｍｍで濁水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が４桁）を濾過したときの特性であり、特性Ｃは粒径が０．２ｍｍで濁水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が４桁）を濾過したときの特性である。この図６から、浮上粒状濾材で濁水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が４桁）の濾過をすると短時間で目詰まりが生じることがわかったが、粗濾過水（ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁）を処理した場合は長時間の濾過ができることがわかった。
【００５９】
結局、平均粒径が０．１〜０．６ｍｍの浮上粒状濾材２２を使用することによって、ＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）が３桁（例えば４００〜６００ｍｇ／Ｌ）となっている粗濾過水Ｗ２を、長時間に亘り目詰まりすることなく精密に濾過することができるようになったのである。しかも、浮上粒状濾材２２による濾層を通過する流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒと高速に維持することができるので、濾過塔２１の径が小さくても、大量の粗濾過水Ｗ２の濾過処理をすることができる。
【００６０】
＜濾過装置全体の濾過動作＞
本実施の形態に係る濾過装置１により濁水Ｗ１の濾過をするには、まず、図１において、黒塗りして示すバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ８を閉じ、白抜きして示すバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ６を開きその開度を調整する（開度調整については後述する）と共に、逆洗ポンプＰ２は停止させたままとしておく。
【００６１】
この状態で供給ポンプＰ１を駆動し、濁水管３により吸引した濁水Ｗ１を、供給管１６を通して第１濾過部１０に供給する。ＳＳ濃度が２０００〜５０００ｍｇ／Ｌとなっている濁水Ｗ１は、第１濾過部１０にて濾過処理されて、ＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌ程度になった粗濾過水Ｗ２となり、連結管１９から排出される。
【００６２】
バルブＶ３は、通常では全開にしているが、繊維塊濾材１２中を流れる水の濾過流速を調整（濾過流速を遅く）するために、バルブＶ３の開度を調整する（開度を絞る）こともある。
また、バルブＶ４は通常では全閉にしているが、連結管１９からＳＳ濃度の高い水が出てきた場合には、バルブＶ４を開きＳＳ濃度の高い水を濁水管３側に戻すこともある。通常では、連結管１９からはＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌ程度になっている水が出てくるが、濁水１に含まれている土壌粒子の径が極めて小さい場合や濁度によっては、連結管１９からＳＳ濃度の高い水が出てくる恐れもあるので、安全のためにバルブＶ４及び戻り管２を配置している。
【００６３】
第１濾過部１０にて濾過されてＳＳ濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌとなった粗濾過水Ｗ２は、連結管１９を通って第２濾過部２０に供給される。この粗濾過水Ｗ２は第２濾過部２０にて濾過処理されて、ＳＳ濃度が１０ｍｇ／Ｌ以下となった清澄水Ｗ３となり、清澄水管２６から排出される。このとき、バルブＶ６の開度を調整して、浮上粒状濾材２２による濾層に流れる水の濾過流速が２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとなるようにする。濾過流速が５０ｍ／ｈｏｕｒよりも速いと、清澄水管２８から排出される水のＳＳ濃度が高くなり、濾過流速が２０ｍ／ｈｏｕｒよりも遅いと濾過処理量が少なくなるので、バルブＶ６の開度調整をしているのである。
【００６４】
濾過作業をしていくうちに、第１濾過部１０の濾過塔１１の底部に土壌粒子（土スラリー）が多量に堆積してきたら、バルブＶ１を開きドレン管１７を通して土スラリーを排出する。土スラリーの排出が完了したら再びバルブＶ１を閉じる。同様に、第２濾過部２０の濾過塔２１の底部に土壌粒子（土スラリー）が多量に堆積してきたら、バルブＶ５を開きドレン管２５を通して土スラリーを排出する。土スラリーの排出が完了したら再びバルブＶ５を閉じる。
【００６５】
ドレン管１７，２５から排出された土スラリーは、極めて高濃度であるため沈殿装置等に静置すると、沈殿作用により短時間で水成分と土壌粒子に分離するため、沈殿した土壌粒子（残土）を簡単に取り出すことができる。しかも分離した残土は、凝集剤を含んでいないので含水率が低く処理が容易である。また、残土は、凝集剤を含んでいないので、自然界にそのまま戻すことができる。つまり、残土が産業廃棄物となることがない。
【００６６】
＜第１濾過部での濾材洗浄方法＞
濾過作業をしていくうちに、第１濾過部１０の繊維塊濾材１２に多量の土壌粒子が付着して濾過性能が低下していき、粗濾過水Ｗ２のＳＳ濃度が高くなってくる。つまり、繊維塊濾材１２が捕捉したＳＳ量がある限界（飽和）を越えると、濾過性能が低下する。このような状態になったときには、次のようにして濾材洗浄を行なう。
【００６７】
即ち、供給ポンプＰ１を駆動させた状態のままで、バルブＶ３を閉じると共にバルブＶ２を開く。このようにすると、第１濾過部１０の上端部分（水の流れでは下流側部分）からみると、連結されていた第２濾過部２０が切り離されて、大気開放状態となる。つまり、供給ポンプＰ１からみると、第１濾過部１０と第２濾過部２０が直列接続されていて流通抵抗が大きかった状態から、抵抗部分が第１濾過部１０のみの状態となり流通抵抗が減少する。この結果、濁水Ｗ１は、通常の濾過流速（４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒ）の２〜５倍程度の流速となって、繊維塊濾材１２による濾層中を下方から上方に向かって流れ、繊維塊濾材１２による濾層を通過して洗浄管１８を通って排出される。
【００６８】
このように、高流速となっている濁水Ｗ１が流れると共に、繊維塊濾材１２の空隙率が高いため、繊維塊濾材１２に付着していた土壌粒子が剥ぎ取られて（洗い流されて）洗浄される。ここで着目すべきは、高流速で流れる濁水Ｗ１のＳＳ濃度は２０００〜５０００（ｍｇ／Ｌ）程度であるのに対して、繊維塊濾材１２から剥ぎ取った土壌粒子を含む洗浄排水のＳＳ濃度は１桁多い２００００（ｍｇ／Ｌ）以上になっていることである。したがって、濁水と洗浄排水のＳＳの濃度差が、濾材洗浄によって除去された土壌粒子の量に相当する。
【００６９】
上述した方法により繊維塊濾材１２の洗浄をして濾過性能を回復させたら、再び、バルブＶ３を開くと共にバルブＶ２を閉じて、通常の濾過作業を再開する。
【００７０】
＜第２濾過部での濾材洗浄方法＞
濾過作業をしていくうちに、第２濾過部２０の浮上粒状濾材２２による濾層中に多量の土壌粒子が混入して濾過性能が低下して目詰まり状態となり、排出される清澄水Ｗ３の量が低下してくる。このような状態になったときには、次のようにして濾材洗浄を行なう。
【００７１】
まず、バルブＶ８を閉じた状態で、バルブＶ７を開くとともに逆洗ポンプＰ２を駆動する。そうすると、逆洗ポンプＰ２は、逆洗吸引管２７から水を吸引し、吸引した水を逆洗吐出管２８に送る。逆洗吐出管２８は、横断面図である図４に示すように、濾過塔２１の径方向に対して斜めに配置されているため、逆洗吐出管２８から濾過塔２１内に吐出された水は、濾過塔２１の内周縁に沿う方向に噴出される。このため浮上粒状濾材２２による濾層のうち下層部分に対して、斜めに水が噴出され、相互に密着して濾層を構成していた浮上粒状濾材２２がバラバラになる。しかも、濾過塔２１内では吐出された水が濾過塔２１の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するため、個々に別れた浮上粒状濾材２２も同時に回流し、浮上粒状濾材２２に付着していた土壌粒子が確実に分離していき、濾材洗浄が行なわれる。
【００７２】
次に、バルブＶ７を閉じた状態で、バルブＶ８を開くとともに逆洗ポンプＰ２を駆動する。そうすると、逆洗ポンプＰ２は、逆洗吸引管２７から水を吸引し、吸引した水を逆洗吐出管２９に送る。逆洗吐出管２９は、横断面図である図４に示すように、濾過塔２１の径方向に対して斜めに配置されているため、逆洗吐出管２９から濾過塔２１内に吐出された水は、濾過塔２１の内周縁に沿う方向に噴出される。このため浮上粒状濾材２２による濾層のうち上層部分に対して、斜めに水が噴出され、相互に密着して濾層を構成していた浮上粒状濾材２２は下層から上層に亘る全ての部分がバラバラになる。しかも、濾過塔２１内では吐出された水が濾過塔２１の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するため、個々に別れた全ての浮上粒状濾材２２も同時に回流し、浮上粒状濾材２２に付着していた土壌粒子が確実に分離していき、濾層の全体の濾材洗浄が行なわれる。つまり、浮上粒状濾材２２による濾層に取り込まれていた土壌粒子は濾層から離れるので、このときにバルブＶ５を開くと、土壌粒子は洗浄排水と共にドレン管２５より排出される。土壌粒子及び洗浄排水をドレン管２５から排出したらバルブＶ５を閉じる。
【００７３】
このように、浮上粒状濾材２２の相互が密着して構成された濾層を、水の回流作用により個々の浮上粒状濾材２２に分離して洗浄をする作業を、下方側から開始して、その後に全体に施すようにしたので、確実に浮上粒状濾材２２の洗浄ができる。
【００７４】
上述した方法により浮上粒状濾材２２の洗浄をして濾過性能を回復させたら、再び、バルブＶ７，Ｖ８を閉じると共に、逆洗ポンプＰ２を停止させ、通常の濾過作業を再開する。
【００７５】
濾材洗浄の際に排出された洗浄排水は、極めて高濃度であるため沈殿装置等に静置すると、沈殿作用により短時間で水成分と土壌粒子に分離するため、沈殿した土壌粒子（残土）を簡単に取り出すことができる。しかも分離した残土は、凝集剤を含んでいないので含水率が低く処理が容易である。また、残土は、凝集剤を含んでいないので、自然界にそのまま戻すことができる。つまり、残土が産業廃棄物となることがない。
【００７６】
＜濾過装置の変形例＞
ここで、図１に示した濾過装置１の各種の変形例を説明する。
【００７７】
図１に示す濾過装置１の第１濾過部１０では、押上部材１４を備えていたが、繊維塊濾材１２を、比重が１よりも軽いポリプロピレン繊維による繊維塊濾材とした場合には、押上部材１４を省略することもできる。この場合には、供給ポンプＰ１から供給した濁水Ｗ１の水圧のみで、多数の繊維塊濾材１２による濾層の厚さを、押しつけ前の厚さの２／３にまで圧縮する。したがって、かかる適正な圧縮ができるように、供給ポンプＰ１の吐出圧を設定しておく。
【００７８】
また、押上部材１４及びストッパ１５を無くすとともに、図１において押上部材１４が配置されていた位置に、パンチングメタル（多孔板）を固定配置するようにしてもよい。このパンチングメタルに形成した孔の径は、繊維塊濾材１２の径よりも小さくする。
【００７９】
なお、押上部材１４を省略した場合には、１台の供給ポンプＰ１に対して、複数台の第１濾過部１０を接続・配置するようにしてもよい。そして、通常の濾過作業時には全ての第１濾過部１０に濁水Ｗ１を均等に分配して供給し、繊維塊濾材１２を圧縮する際には、特定の１台の第１濾過部１０にのみ濁水Ｗ１を供給すれば、水圧が高いので適切な濾材圧縮ができる。つまり、濾材圧縮をするために、複数の第１濾過部１０の中の任意の１台に対して濁水Ｗ１を供給して濾材圧縮を行うという作業を、次々と１台づつ行い、全ての濾過部１０の濾材圧縮が完了したら、複数の濾過部１０に対して均等に濁水Ｗ１の分配供給を行なうようにする。
【００８０】
また、繊維塊濾材１２としては、結束繊維球状濾材に限らず、繊維（合成繊維等）を絡めて塊となった繊維性の各種の濾材を使用することができる。つまり、繊維を主材とするとともに、空隙率が高く（空隙率が８０パーセント以上の）塊となった各種の繊維性濾材を使用することができる。
【００８１】
図１に示す濾過装置１の濾過部１０，２０では、濾材１２，２２の流出を防止しつつ濾過した水Ｗ２，Ｗ３のみを透過させる濾過水取出構造として、濾材用ネット１２，２３を用いているが、その代わりに、集水管を用いることもできる。つまり、濾材１２，２２を濾過塔１１，２１の上端面部分にまで充填し、濾過塔１１，２１を貫通して集水管を濾材１２，２２に挿入する。集水管は、濾材１２，２２に挿入した部分に、濾材は透過させないが水のみを透過させる孔や隙間等を有しており、濾過した水のみを取り込んで塔外部に排水することができる。
【００８２】
図１に示す濾過装置１の濾過塔１１，２１の上面は閉塞しているが、この面を開放していてもよい。また濾過塔１１，２１の底面は、漏斗状の面になっているが、この形状に限定するものではなく、沈殿した土壌粒子を一時的に溜めることができる形状であればどのような形状であってもよい。
【００８３】
更に、第２濾過部２０に濾材用ネット２４を備えているが、この濾材用ネット２４は必須ではない。この濾材用ネット２４を備えていない場合には、ドレン管２５を介して浮上粒状濾材２２が塔外部に排出されてくることもあるが、塔外に濾材回収装置を備えておけば、塔外に排出された浮上粒状濾材２２を回収することができる。
【００８４】
図１に示す濾過装置１では、第１濾過部１０と第２濾過部２０とを、別体にして、つまり別の塔により構成している。しかし、１つの濾過塔の中に、第１濾過部と第２濾過部を一体的に形成するようにしてもよい。つまり、１つの筒状の濾過塔の下部に、繊維塊濾材により粗濾過をする第１濾過部を形成し、同じ濾過塔の上部に浮上粒状濾材により精密な濾過をする第２濾過部を形成するようにしてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上、実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の濾過装置によれば、高濃度の濁水であっても無機凝集剤及び高分子凝集剤を全く使用することなく、精度良く大量に濾過処理をすることができる。したがって、凝集剤の費用が全く不要になるとともに、大量の濁水を迅速に濾過処理することができる。
しかも、濾過流速を速くすることができるので、大量の濁水を濾過処理する装置であるにもかかわらず、濾過塔の径を小さくすることができ、装置がコンパクトである。
【００８６】
また、濾過分離した土壌粒子には、全く凝集剤成分が含まれていないので、濾過分離した土壌粒子（泥土，残土）はそのまま土壌に還元することができる。つまり、産業廃棄物（凝集剤成分を含む土）を全く排出することがなくなり、処理コスト削減及び環境保全にも資することができる。
【００８７】
更に本発明の濾材洗浄方法によれば、繊維塊濾材に懸濁物質が多量に付着したときには、繊維塊濾材に濁水を高速な上向流として流通させることにより、洗浄をするため、確実・短時間で繊維塊濾材の洗浄（濾過性能の回復）をすることができる。
更に、浮上粒状濾材に懸濁物質が多量に付着したときには、浮上粒状濾材による濾層に向かって周方向に水と吐出させるようにしたので、浮上粒状濾材に付着した懸濁物質を確実・迅速に分離して浮上粒状濾材の洗浄（濾過性能の回復）をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図２】押上部材を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。
【図３】繊維濾材の圧力損失特性を示す特性図である。
【図４】濾過塔の横断面図である。
【図５】浮上粒状濾材のＳＳ除去率特性を示す特性図である。
【図６】球状の浮上粒状濾材の圧力損失特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 濾過装置
１０ 第１濾過部
１１ 濾過塔
１２ 繊維塊濾材
１３ 濾材用ネット
１４ 押上部材
１５ ストッパ
１６ 供給管
１７ ドレン管
１８ 洗浄管
１９ 連結管
２０ 第２濾過部
２１ 濾過塔
２２ 浮上粒状濾材
２３，２４ 濾材用ネット
２５ ドレン管
２６ 清澄水管
２７ 逆洗吸引管
２８，２９ 逆洗吐出管
Ｖ１〜Ｖ８ バルブ
Ｐ１ 供給ポンプ
Ｐ２ 逆洗ポンプ
Ｗ１ 濁水
Ｗ２ 粗濾過水
Ｗ３ 清澄水
Claims (11)
- 濾過塔内に多数の繊維塊濾材を充填して形成されており、前記繊維塊濾材による濾層に汚れた水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第１濾過部と、
濾過塔内に充填した多数の浮上粒状濾材を充填して形成されており、前記浮上粒状濾材による濾層に第１濾過部にて濾過された水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第２濾過部とを有することを特徴とする濾過装置。 - 濾過塔内に多数の繊維塊濾材を充填して形成されており、汚れた水を下方から上方に向かって流通させる水圧により前記繊維塊濾材を圧縮して濾層が形成され、このようにして形成された濾層に汚れた水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第１濾過部と、
濾過塔内に充填した多数の浮上粒状濾材を充填して形成されており、第１濾過部にて濾過された水が供給されることにより前記浮上粒状濾材が浮上して濾層が形成され、このようにして形成された濾層に第１濾過部にて濾過された水を下方から上方に向かって流通させることにより濾過処理をする第２濾過部とを有することを特徴とする濾過装置。 - 請求項１または請求項２において、
第１濾過部の濾過塔内には、充填された繊維塊濾材よりも下方位置に、上下方向に移動自在に押上部材が配置されており、
汚れた水は前記押上部材よりも下方位置から第１濾過部の濾過塔内に供給されることを特徴とする濾過装置。 - 濁水を濾過する第１濾過部と、この第１濾過部により濾過された粗濾過水が連結管を介して供給されてくる第２濾過部とを有しており、
第１濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に濁水が供給される第１の濾過塔と、この第１の濾過塔内に充填される多数の繊維塊濾材と、この繊維塊濾材による濾層を流通してきた粗濾過水を外部に取り出す第１の濾過水取出機構とを有しており、
第２濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に粗濾過水が供給される第２の濾過塔と、この第２の濾過塔内に充填される多数の浮上粒状濾材と、この浮上粒状濾材による濾層を流通してきた濾過水を外部に取り出す第２の濾過水取出機構とを有していることを特徴とする濾過装置。 - 濁水を濾過する第１濾過部と、この第１濾過部により濾過された粗濾過水が連結管を介して供給されてくる第２濾過部とを有しており、
第１濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に濁水が供給される第１の濾過塔と、この第１の濾過塔内に充填される多数の繊維塊濾材と、この繊維塊濾材による濾層を流通してきた粗濾過水を外部に取り出す第１の濾過水取出機構とを有しており、
第２濾過部は、筒状をなすとともにその軸方向が上下方向に沿う状態で設置されしかも下部空間に粗濾過水が供給される第２の濾過塔と、この第２の濾過塔内に充填される多数の浮上粒状濾材と、この浮上粒状濾材による濾層を流通してきた濾過水を外部に取り出す第２の濾過水取出機構とを有しており、
更に、前記連結管には、濾過処理の際には開とされ繊維塊濾材を洗浄する際には閉とされるバルブが介装されるとともに、
第１の濾過塔の上部空間には、濾過処理の際には閉とされ繊維塊濾材を洗浄する際には開とされるバルブが介装された洗浄管が連結されていることを特徴とする濾過装置。 - 請求項１乃至請求項５の何れか一項において、
前記繊維塊濾材は、直径が３０〜５０ｍｍであり空隙率が８０％以上となっており、前記浮上粒状濾材は平均粒径が０．１〜０．６ｍｍとなっていることを特徴とする濾過装置。 - 請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記繊維塊濾材は結束繊維球状濾材であり、前記浮上粒状濾材は比重が１よりも小さい樹脂原料を粉砕して微細粒化した樹脂の粉砕粒であることを特徴とする濾過装置。 - 請求項１乃至請求項７の何れか一項において、
前記繊維塊濾材の圧縮前の充填高さは１ｍ〜３ｍであり、濾過処理をするときには、前記繊維塊濾材による濾層の厚さは、水を下方から上方に向かって流通させる水圧により、圧縮前の厚さの２／３にまで圧縮されることを特徴とする濾過装置。 - 請求項１乃至請求項８の何れか一項において、
第１濾過部の濾層を流れる水の流速を４０〜１００ｍ／ｈｏｕｒとし、第２濾過部の濾層を流れる水の流速を２０〜５０ｍ／ｈｏｕｒとするように、第１濾過部及び第２濾過部に流通する水の水圧を調整していることを特徴とする濾過装置。 - 請求項１乃至請求項９の何れか一項の濾過装置において、前記繊維塊濾材による濾層に懸濁物質が多量に付着したときには、第１濾過部の濾過塔内を下方から上方に向かって流す水の流速を、濾過処理時の流速の２〜５倍の速さにすることを特徴とする濾材洗浄方法。
- 請求項１乃至請求項９の何れか一項の濾過装置において、前記浮上粒状濾材による濾層に懸濁物質が多量に付着したときには、第２濾過部の濾過塔の周面から濾過塔の内部に向かって周方向に沿って水を吐出させることを特徴とする濾材洗浄方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002336012A JP2004167371A (ja) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | 濾過装置及び濾材洗浄方法 |
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| JP2002336012A JP2004167371A (ja) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | 濾過装置及び濾材洗浄方法 |
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| JP2004167371A true JP2004167371A (ja) | 2004-06-17 |
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| JP2002336012A Withdrawn JP2004167371A (ja) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | 濾過装置及び濾材洗浄方法 |
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| JP (1) | JP2004167371A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100864642B1 (ko) | 2008-05-23 | 2008-10-23 | 유네코개발 주식회사 | 상향류 팽창상 활성탄 흡착 여과 장치 및 그 세정 방법 |
| KR101204207B1 (ko) | 2012-09-13 | 2012-11-26 | 한국정수공업 주식회사 | 섬유조각필터 |
| KR101938134B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2019-01-14 | 가부시키가이샤 이시가키 | 부정형 여과재층 및 이것을 구비한 여과장치 |
-
2002
- 2002-11-20 JP JP2002336012A patent/JP2004167371A/ja not_active Withdrawn
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