JP2004188265A - 繊維ろ材を用いた高速ろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は浮上性の合成樹脂製繊維ろ材を用いて、合流式下水道における雨天時未処理水を高速処理ができるろ過装置を提供する。
【解決手段】上部にろ材流失防止用のスクリーン（２）を張設したろ過槽（１）において、前記ろ過槽（１）を複数に等分割する多孔板製の分割プレート（５）を垂設し、前記ろ過槽（１）内に空隙率の大きい浮上性の合成樹脂製繊維ろ材（４）を充填してろ過処理を行なうので、大きいろ過速度が得られ、下水二次処理水のような低濃度原水でも、雨天時未処理水のような高濃度原水でも高速処理が可能となり、年間を通して設備の有効利用ができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浮上性の合成樹脂製繊維ろ材を用いた高速ろ過装置による雨天時未処理下水の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、比重が１．０以下の浮上性ろ材を用いたろ過装置は、ろ過槽内の上部にろ材流失防止用のスクリーンを設け、その下側に浮上性のろ材を装填してろ材層を形成し、原水を上向流で通液してろ過を行ない、ろ材の洗浄の際はろ材層へ洗浄水を供給し、ろ材層の下部より空気を供給してろ材を撹拌・洗浄する方法がよく知られている。特許文献１に記載の発明はその一例である。この発明では廃水中の高濃度ＳＳの除去を行なうために、直径と比重の異なる中空円筒型や球形の浮上性ろ材を用いて、ろ材間の空隙でＳＳを捕捉する方法である。この発明ではＳＳ濃度６００ｍｇ／Ｌの廃水で、ろ過速度５０〜２５０ｍ／日を達成している。また、低濃度廃水のＳＳを除去する方法として、砂ろ過装置が従来より使用されているが、近年は繊維間の空隙によりＳＳを捕捉する繊維ろ材を使用したろ過方法が行なわれている。特許文献２及び特許文献３に記載の発明はその一例である。
【０００３】
特許文献２の発明では、熱融着性繊維で構成された繊維ろ材を使用しており、ＳＳ濃度５ｍｇ／Ｌの低濃度の原水を下向流で通液することにより、ろ過速度９００ｍ／日を達成している。又、特許文献３の発明では、融点の異なる２種類の熱融着繊維を混繊した繊維束を熱処理し、表面が羽毛状のままの棒状繊維束成形体を切断したものをろ材として使用しており、活性汚泥処理された排水を原水として、下向流で通水してろ過速度は約８００ｍ／日を達成している。前記これらの繊維ろ材はいずれも下水二次処理水のような５〜１０ｍｇ／Ｌと比較的低濃度の原水を対象として処理を行なっており、下向流で通水して８００〜９００ｍ／日の最大ろ過速度を達成しており、砂ろ過処理と比較して３〜４倍の高速ろ過が可能であり、しかも、ＳＳ除去率も高くなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１９００９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６２６０９号公報
【特許文献３】
特開平１１−１５１４０５号公報
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上述した従来のろ過方法では、下水二次処理水のような低濃度の原水には特許文献２及び特許文献３に記載されているように繊維ろ材を使用しており、雨天時下水のような高濃度の原水に対しては特許文献１に記載されているような球状や円筒状をした形状のろ材を使用しており、処理しようとする原水に対して、適正なろ材を選択して使用する必要があった。従って、高濃度原水用のろ材を低濃度原水の処理に用いたり、低濃度原水用のろ材を高濃度原水の処理に使用することはろ過速度が低下したり、処理水の濁度が高くなるという課題がある。一方、古くから下水道が普及した大都市では汚水と雨水を同じ管で流す合流式下水道が多く採用されている。しかし、この合流式下水道では、大雨時に大量の雨水が処理場に流入し、処理場の処理能力を超えた下水は未処理のまま公共水域に放流されており、水質汚染の要因となっていることが社会問題となっている。前記特許文献１に記載の高濃度原水用のろ材で高速処理が可能であれば、上記の雨天時未処理水に使用できるが、晴天時には使用することがなく遊休設備となり、年間の降雨日数もさほど多くないことから年間を通しての有効活用が出来ないという課題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の従来技術の課題を解決したものであって、その要旨とするところは、上部にろ材流失防止用のスクリーンを張設した処理槽に浮上性の繊維ろ材を充填してろ材層を形成し、上向流にてろ過処理を行なうろ過槽において、前記ろ過槽を複数に等分割する多孔板製の分割プレートを垂設し、前記ろ材層を形成する繊維ろ材として、発泡性樹脂板を複数の異なる繊維径の合成樹脂繊維を布形化した板状体で挟んで貼り合わせて裁断したものを使用する繊維ろ材を用いた高速ろ過装置であり、該繊維ろ材は三種類の異なる繊維径の合成樹脂繊維より構成された不織性繊維ろ材であり、第一フィラメントはポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニール、第二フィラメントは素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニール、第三フィラメントはポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールの各繊維を混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、ウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理して板状体とし、発泡性樹脂板を該板状体で挟んで貼り合わせ、見掛け比重を０．２〜０．８に調整し、厚さが３〜３０ｍｍ、幅が５〜３０ｍｍ、長さが５〜３０ｍｍの直方形あるいは立方形に裁断したものを使用している。
【０００７】
そして、前記ろ過槽の前段に前処理装置を設けており、前処理装置として重力沈殿装置や粗ろ過装置、あるいはスクリーン装置等のうちいずれか一つの装置を用いて夾雑物を除去した後、前記ろ過槽でろ過処理を行なうものであって、この前処理装置のうち、粗ろ過装置においては直径が５〜２０ｍｍΦ、長さが１０〜３０ｍｍの樹脂製の浮上性中空円筒充填材を使用し、スクリーン装置においては孔径が１〜１０ｍｍΦの多孔板を張設したスクリーンを使用する繊維ろ材を用いた高速ろ過装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明に係る装置は上述のように構成してあり、合流式下水道の終末処理場における最初沈殿地をろ過槽として利用することができる。本発明のろ過装置は単独で設置してもよく、あるいは、既設の最初沈殿地の一部を利用して設置してもよいものである。以下、最初沈殿地をろ過槽として、原水を処理する場合について述べる。コンクリート製のろ過槽を複数の部屋に等分割し、ろ過槽の上部にはろ材流失防止用のスクリーンを張設して、各部屋には同種類の浮上性繊維ろ材を均等量充填してろ材層を形成する。そして、ろ過槽の各部屋を仕切る分割プレートは多孔板を使用しており、該多孔板は水は通過するが、繊維ろ材は通過できない為、各部屋間でのろ材量の変動は無い。本ろ過槽に充填する繊維ろ材は三種類の異なる繊維径の合成樹脂繊維より構成された不織性繊維ろ材であり、第一フィラメントはポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニール、第二フィラメントは素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニール、、第三フィラメントはポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールの各繊維を混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、ウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理して板状体とし、発泡性樹脂板をこの板状体で挟んで貼り合わせ、見掛け比重を０．２〜０．８に調整し、厚さが３〜３０ｍｍ、幅が５〜３０ｍｍ、長さが５〜３０ｍｍの直方形あるいは立方形に裁断したものである。
【０００９】
又、雨天時未処理下水のような高濃度で夾雑物を含む原水を処理する場合には、ろ過槽の前段に前処理装置を設置して夾雑物を除去した後、ろ過槽で原水をろ過処理するものである。前記の前処理装置としては最初沈殿池の前半部を沈殿槽とする重力沈殿装置によるもの、あるいは、最初沈殿池の前半部を粗ろ過槽として直径が５〜２０ｍｍΦ、長さが１０〜３０ｍｍの樹脂製の浮上性中空円筒ろ材を前記粗ろ過槽に充填して夾雑物の除去を行なう粗ろ過装置によるもの、又は、最初沈殿池の流入部に孔径が１〜１０ｍｍΦの多孔板を張設したスクリーンよって夾雑物を除去するスクリーン装置等がある。尚、前記の前処理装置を使用するのは夾雑物を含む雨天時未処理下水を処理する場合であって、晴天時には低濃度の二次処理水をろ過するので、前処理装置を経由せず、直接ろ過槽に低濃度原水を供給してろ過処理を行なうようにしている。尚、本発明の繊維ろ材を用いた高速ろ過装置では無薬注で処理を行なうため、薬注設備等の機器類が不要となる。
【００１０】
ろ過運転を継続することにより、ろ材に目詰まりが発生して処理能力が低下してくれば、ろ材を洗浄・再生する必要がある。ろ材の洗浄時期は圧力損失が設定値になった時、またはタイマーの設定値により検出し、水流と空気とを併用して洗浄を行なう。二次処理水のろ過時には洗浄水は原水をそのまま使用してもよく、二次処理水あるいは合流雨水の場合にはろ過槽上部に保有している処理水をろ材防止用のスクリーンから逆流させて洗浄してもよい。原水又は処理水のいずれかを使用してろ材の洗浄・再生を行なうかは、対象原水等により選択できる。尚、雨天時未処理水のろ過処理終了後は二次処理水を対象としたろ過に切替えるため、
切替えを行なう前に二次処理水によりろ材の洗浄を行なったのち原水の切替えを行なうものとする。以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述する。
【００１１】
【実施例】
図１はこの発明に係る高速ろ過装置のフロシート図であって、雨天時未処理下水のような夾雑物を含む高濃度の原水はろ過槽１の前段に設置した前処理装置６によって夾雑物を除去した後、原水をろ過槽１の下部に配設した逆Ｕ字状の原水供給樋１０から均等に供給し、上向流でろ材層３を通過させることにより、原水中の固形物は該ろ材層３で捕捉され、ろ材層３を通過した処理水はろ過槽１の上部から外部に取り出される。図２はろ過槽１の前段に設置した前処理装置６のうち、重力沈殿装置６ａを示すものであり、夾雑物を含む高濃度の原水は沈殿槽９に流入し、この沈殿槽９で夾雑物を沈殿除去した後、ろ過槽１の下部からろ過槽１内に供給され、繊維ろ材４で構成されたろ材層３を上向流で通過する。この時、ろ材層３によって原水に含まれる固形物は捕捉され、清澄な処理水となってろ過槽１の上部に流出し、処理水トラフ１１からオーバーフローして外部に排出される。
【００１２】
図３は前処理装置６のうち、粗ろ過装置６ｂを示すものであり、夾雑物を含む高濃度の原水は粗ろ過槽１２の下部に設けている流入口１４から、粗ろ過槽１２内に流入する。粗ろ過槽１２内に配設している粗ろ過装置６ｂには、直径が５〜２０ｍｍΦ、長さが１０〜３０ｍｍの樹脂製の浮上性中空円筒充填材７によってろ材層が形成されており、流入口１４より流入した原水は前記ろ材層を上昇する。この際、原水中の夾雑物は浮上性中空円筒充填材７によって捕捉され、浮上性中空円筒充填材７流失防止用のスクリーン１３を通過して、併設しているろ過槽１内に流入する。ろ過槽１での処理については、前述の重力沈殿装置以降の処理と同様のため、説明を省略する。なお、前記の浮上性中空円筒充填材７は水より少し比重の小さいものを使用しており、中空円筒内に夾雑物が蓄積してくれば、水の比重より重くなり、下方へ沈降するが、ろ材同士の衝突や底部での衝撃によって中空円筒内の夾雑物を剥離して再び上昇し、ろ材層を形成するものである。
【００１３】
図４は前処理装置６のうち、スクリーン装置６ｃを示すものであり、夾雑物を含む高濃度の原水はスクリーン装置６ｃ内に流入し、スクリーン装置６ｃに配設しているスクリーン８によって原水中の夾雑物が除去された後、ろ過槽１内に流入する。ろ過槽１での処理については、前述の重力沈殿装置以降の処理と同様のため、説明を省略する。図５はスクリーン装置６ｃの一実施例を示すものであり、円筒回転式の自動スクリーン装置の縦断面図である。原水は孔径が１〜１０ｍｍΦのパンチングプレートのような多孔板を張設した円筒状のスクリーン８の内部に流入する。夾雑物等の大きい固形物はスクリーン８の内面に付着し、駆動機１９によって回転しているスクレーパ１６によって掻き揚げられ、上部まで移動する。そして、上部に配設している洗浄管２１より噴出する洗浄水により排水トラフ１７内に落下する。排水トラフ１７に落下した夾雑物は排出口１８から外部に取り出され、スクリーン８を通過した原水は流出口２０よりろ過槽１内に流入するものである。スクリーン８を回転させながら、固定した洗浄管２１から洗浄水を噴射する方式のため、スクリーン８の洗浄水量は非常に少なくて済む。
【００１４】
上記のようなろ過処理を継続してゆけば、繊維ろ材４は夾雑物によって目詰まりを起こし、処理能力が低下してくるため、繊維ろ材４の洗浄・再生を行なう必要がある。洗浄時期はろ過槽１内の圧力上昇やタイマー等で検出し、図１の空気供給管２４から空気をろ過槽１内に供給することにより、水流と空気を併用した洗浄を行なう。使用する洗浄水は原水で洗浄することも可能であるが、ろ過槽１上部に保持しているろ過処理水をスクリーン２から逆流させて洗浄することも可能であり、設置条件によりいずれでも選択できるものである。そして、雨天時における下水処理終了後は二次処理水のろ過に切替える前に、二次処理水により再度繊維ろ材４の洗浄を行なった後、原水の切替を行なう。洗浄排水はろ過槽１の下部に配設された洗浄排水集水管２２より洗浄排水槽２３に集められる。
【００１５】
次に、図６により本発明のろ過装置における実施例で使用した繊維ろ材４について詳述する。該繊維ろ材４は発泡性樹脂板４ａを合成樹脂繊維を布形化した板状体で挟んで貼り合わせて、厚さが３〜３０ｍｍ、幅が５〜３０ｍｍ、長さが５〜３０ｍｍの直方体あるいは立方体に裁断したものである。発泡性樹脂板４ａの材質としてポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等の樹脂に気泡を含ませて発泡シートを成形し、比重を０．１〜０．５程度に調節したものである。そして、前記板状体を構成する繊維ろ材は三種類の異なる繊維径のもので構成されており、第一フィラメント４ｂはポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニール、第二フィラメント４ｃは素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニール、第三フィラメント４ｄはポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールの各繊維を混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、ウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理して板状体としたものであって、見掛け比重は約０．９である。このようにして成形した繊維ろ材４は処理すべき原水性状に合わせて、見掛け比重を０．２〜０．８の間で任意に調整が可能である。また、大きい空隙率を有する前記繊維ろ材４を使用することにより、雨天時の未処理下水のような高濃度な原水を１０００〜２０００ｍ／日と高速処理を行なうことが可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の高速ろ過装置では、空隙率の大きい浮上性の合成樹脂製繊維ろ材と前処理装置とを組合わせることによって、雨天時の未処理下水のような高濃度な原水も高速で処理することができ、さらに、晴天時の下水二次処理水のような低濃度の原水も処理可能であるため、放流負荷が削減でき、年間を通して設備の有効利用ができる。又、本発明に使用する繊維ろ材はポリプロピレン繊維をベースとして形成しているので、強度が大きく、耐摩耗性に優れており、長期間に渡って安定した水質の処理水が得られる。そして、本繊維ろ材は無薬注で原水処理を行なうことができるので、薬注設備が不要となり、ランニングコスト・イニシャルコストの低減が図れ、維持管理も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高速ろ過装置のフロシート図である。
【図２】本発明に係る重力沈殿による前処理装置を設けた高速ろ過装置の側断面図である。
【図３】本発明に係る粗ろ過による前処理装置を設けた高速ろ過装置の側断面図である。
【図４】本発明に係るスクリーンによる前処理装置を設けた高速ろ過装置の側断面図である。
【図５】スクリーン装置の縦断面図である。
【図６】本発明に係る繊維ろ材の斜面図である。
【符号の説明】
１ ろ過槽
２ スクリーン
３ ろ材層
４ 繊維ろ材
４ａ 発泡性樹脂板
４ｂ 第一フィラメント
４ｃ 第二フィラメント
４ｄ 第三フィラメント
５ 分割プレート
６ 前処理装置
６ａ 重力沈殿装置
６ｂ 粗ろ過装置
６ｃ スクリーン装置
７ 浮上性中空円筒充填材
８ スクリーン

Claims (5)

1. 上部にろ材流失防止用のスクリーン（２）を張設した処理槽に浮上性の繊維ろ材（４）を充填してろ材層（３）を形成し、上向流にてろ過処理を行なうろ過槽（１）において、前記ろ過槽（１）を複数に等分割する多孔板製の分割プレート（５）を垂設し、前記ろ材層（３）を形成する繊維ろ材（４）として、発泡性樹脂板（４ａ）を複数の異なる繊維径の合成樹脂繊維を布形化した板状体で挟んで貼り合わせて裁断したものを使用することを特徴とする繊維ろ材を用いた高速ろ過装置。
2. 上記の繊維ろ材（４）は三種類の異なる繊維径の合成樹脂繊維（４ｂ、４ｃ、４ｄ）より構成された不織性繊維ろ材であり、第一フィラメント（４ｂ）はポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１８〜６５デニール、第二フィラメント（４ｃ）は素材がポリプロピレン繊維であり繊度が３〜１０デニール、第三フィラメント（４ｄ）はポリプロピレンの芯にポリエチレンを被覆した熱融着性複合繊維であり繊度が１．５〜６デニールの各繊維を混綿したウェッブをニードルパンチング法により布形化し、ウェッブ起毛状態を平滑化することなく加熱処理して板状体とし、発泡性樹脂板（４ａ）を該板状体で挟んで貼り合わせ、見掛け比重を０．２〜０．８に調整し、厚さが３〜３０ｍｍ、幅が５〜３０ｍｍ、長さが５〜３０ｍｍの直方形あるいは立方形に裁断したことを特徴とする請求項１に記載の繊維ろ材を用いた高速ろ過装置。
3. 上記ろ過槽（１）の前段に前処理装置（６）を設けたろ過装置であって、前処理装置として重力沈殿装置（６ａ）や粗ろ過装置（６ｂ）、あるいはスクリーン装置（６ｃ）等のうちいずれか一つの装置を用いて夾雑物を除去した後、前記ろ過槽（１）でろ過処理を行なうことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の繊維ろ材を用いた高速ろ過装置。
4. 上記前処理装置（６）のうち、粗ろ過装置（６ｂ）においては直径が５〜２０ｍｍΦ、長さが１０〜３０ｍｍの樹脂製の浮上性中空円筒充填材（７）を使用することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の繊維ろ材を用いた高速ろ過装置。
5. 上記前処理装置（６）のうち、スクリーン装置（６ｃ）においては孔径が１〜１０ｍｍΦの多孔板を張設したスクリーン（８）を配設したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の繊維ろ材を用いた高速ろ過装置。

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