JP2008093552A - Moving-bed filtration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は移床式ろ過装置に関し、詳しくはスクリーンの自動洗浄機能をそなえた移床式ろ過装置に関する。 The present invention relates to a moving bed filtering apparatus, and more particularly to a moving bed filtering apparatus having an automatic screen cleaning function.
従来下水等の汚水を浄化処理する装置として、ろ過槽内に浮上性を有する樹脂製のろ材を集積させてろ材層を形成させ、原水をこのろ材層中を上方から下方へ通過させてろ過し、処理水をろ過槽外へ取出すとともに、ろ材層の上部からろ材を引抜いて浄化後、ろ過槽内に戻すようにした、移床式ろ過装置が用いられており、特許文献1にはこの移床式ろ過装置の一例が示されている。
そして上記の浮上性を有するろ材の浮上を阻止してろ材層を形成するために、上記特許文献にも記載のように、ろ過槽の上部に、中心(中央)を頂点とする山形断面のスクリーンを配設してあり、このスクリーンは気液透過性を付与するため通常はウエッジワイヤを小間隙をおいて並設した構成となっている。 And in order to prevent the above-mentioned filter medium having the floatability from rising and form a filter medium layer, as described in the above-mentioned patent document, a screen having a mountain-shaped cross section with the center (center) as the apex at the top of the filter tank In order to provide gas-liquid permeability, this screen usually has a configuration in which wedge wires are arranged side by side with a small gap.
ところがこのスクリーンは、ろ過槽の上部に流入した汚染度の高い原水に接触しているため、ろ過装置の運転時間の経過と共にスクリーンには、原水に混入している浮遊物の付着・堆積が進行し、さらに特にろ過槽の下部に散気装置を設けろ材層に空気を供給してろ材の表面に生物膜を形成させ、ろ材による物理的なろ過と共に生物膜ろ過を行なうようにした移床式ろ過装置においては、上記の生物膜がスクリーンにも付着・堆積するため、これらの付着堆積物がスクリーンのウエッジワイヤの間隙部を閉塞して、目詰り状態となる。そしてこの目詰りが広範囲にわたって発生すると、スクリーンの中心部付近の下側に、ろ材層中を上昇する空気が溜って空洞部が形成されるため、ろ材層の上部からのろ材の引抜が困難となりろ材の再生に支障をきたし、またスクリーンの液体流通抵抗が増加するため、ろ過槽上部の水位レベル位置が大きく変動して原水のオーバーフローや処理水排出流量の変動などにより円滑なろ過処理に支障をきたすことになる。 However, since this screen is in contact with highly contaminated raw water that has flowed into the upper part of the filtration tank, the screen is subject to the attachment and accumulation of suspended solids mixed in the raw water as the operating time of the filtration device elapses. In particular, a diffusion device is installed at the bottom of the filtration tank to supply air to the filter medium layer to form a biofilm on the surface of the filter medium, and to perform biofilm filtration along with physical filtration with the filter medium. In the filtration apparatus, the biofilm adheres and accumulates on the screen, so that the adhering deposit closes the gap portion of the wedge wire of the screen and becomes clogged. If this clogging occurs over a wide area, the air rising in the filter medium layer accumulates under the vicinity of the center of the screen, forming a cavity, making it difficult to pull out the filter medium from the top of the filter medium layer. Since the filter media is hindered and the liquid flow resistance of the screen increases, the level of the water level at the top of the filtration tank fluctuates greatly, which may hinder smooth filtration due to overflow of raw water and fluctuations in the discharge rate of treated water. Will come.
そこでこのスクリーンの目詰りを防止するため、従来は週に1回程度、ろ過槽の上部から現場作業者がスクリーンの清掃を行なっていたが、この清掃は手作業のため人手を要し保守費用がかさみ、またろ過装置が地下の深所など点検・清掃のための作業者が行きにくい場所に設置されている場合は、人手によるスクリーンの清掃は一層困難なものであった。 Therefore, in order to prevent clogging of the screen, the field workers have conventionally cleaned the screen from the top of the filtration tank about once a week. However, this cleaning requires manual labor and maintenance costs. If the filter is installed in a place where workers for inspection and cleaning are difficult to access, such as deep underground, it is more difficult to clean the screen manually.
この発明は上記従来の問題点を解決しようとするもので、スクリーンの洗浄を人手をかけずに自動的に行なうことができる移床式ろ過装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a moving bed type filtration device capable of automatically performing screen cleaning without manpower.
上記目的を達成するために、請求項1記載の移床式ろ過装置は、中心を頂点とする山形断面のスクリーンをろ過槽内に配設してその下方に浮遊するろ材層を形成し、原水ポンプにより供給された原水を前記ろ材層中を上方から下方へ通過させてろ過し、処理水を前記ろ過槽外に取出すとともに、前記ろ材層の上部から前記ろ材を引抜いて浄化後、前記ろ材を前記ろ過槽の下部に戻すろ材再生装置と、前記ろ材層に空気を供給する散気装置とをそなえた移床式ろ過装置において、前記ろ過槽内の原水の水位を、前記スクリーンの下側の所定のレベル位置に調節する水位調節装置と、前記スクリーンの上方位置に、前記スクリーンの上面に噴射口を向けてスプレーノズルを配設し、給水装置により供給される洗浄用水を前記スプレーノズルから前記スクリーンの上面に吹付ける洗浄装置と、シーケンス制御により前記原水ポンプの停止と、前記水位調節装置による水位の調節と、前記洗浄装置による所定の時間にわたる洗浄用水のスクリーンの上面への吹付とを、この順序で行なって洗浄サイクルを構成するとともに、この洗浄サイクルを、タイマにより設定された時間間隔で繰返す洗浄制御装置とを、具備したことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the moving bed type filtration apparatus according to
この請求項1記載の発明によれば、原水ポンプ停止状態で水位調節装置によりろ過槽内の原水の水位をスクリーンの下側のレベル位置に調節し、スプレーノズルから洗浄用水をスクリーンの上面に吹付けることにより、原水の水面が下方に離間した状態にあるスクリーンの上面に洗浄用水が吹付けられて、スクリーンの付着堆積物が確実・容易に分離除去され、そしてこの洗浄サイクルは所定の時間間隔で自動的に繰返されるので、スクリーンの洗浄を人手をかけずに自動的に行なうことができるのである。 According to the first aspect of the present invention, the level of the raw water in the filtration tank is adjusted to the level position on the lower side of the screen by the water level adjusting device while the raw water pump is stopped, and the cleaning water is blown from the spray nozzle to the upper surface of the screen. As a result, the cleaning water is sprayed on the upper surface of the screen with the water surface of the raw water spaced apart downward, and the deposited deposits on the screen are surely and easily separated and removed. Since the process is automatically repeated, the screen can be automatically cleaned without manpower.
この発明において、洗浄装置のスプレーノズルは、スクリーンの上面に洗浄用水が広範囲にわたって吹付けられるように多数個のスプレーノズルをスクリーンの上方位置に固定配置した構成としてもよいが、請求項2の発明のように、前記洗浄装置の前記スプレーノズルが、中心軸線のまわりに回転自在に支持された回転体に取付けられ、前記洗浄用水を前記中心軸線のまわりに回転運動する前記スプレーノズルから前記スクリーンの上面に吹付けるようにした構成とすれば、少数個のスプレーノズルによって洗浄用水をスクリーンの上面に万遍なく吹付けることができ、洗浄用水の使用量が少なくて済む。 In this invention, the spray nozzle of the cleaning device may be configured such that a large number of spray nozzles are fixedly arranged at an upper position of the screen so that cleaning water is sprayed over a wide range on the upper surface of the screen. As described above, the spray nozzle of the cleaning device is attached to a rotating body that is rotatably supported around a central axis, and the cleaning nozzle rotates the spray water about the central axis from the screen. If it is configured to spray on the upper surface, the cleaning water can be sprayed uniformly on the upper surface of the screen by a small number of spray nozzles, and the amount of cleaning water used can be reduced.
請求項2記載の発明において、洗浄装置の回転体は、モータなどの回転駆動機により回転駆動する構成としてもよいが、請求項3記載の発明のように、前記回転体およびこれに取付けた前記スプレーノズルが、このスプレーノズルからの洗浄用水の噴射の反力により、前記中心軸線のまわりに回転駆動される構成とすれば、上記の回転駆動機およびその回転制御装置が不要となり、装置が簡潔・低コストのもので済み、運転費も低減化されるので、特に好ましい。
In the invention described in
以上説明したようにこの発明によれば、ろ過槽の上部に設けたスクリーンの洗浄を人手をかけずに自動的に行なうことができ、移床式ろ過装置の円滑な操業および保守費の低減に寄与するものである。 As described above, according to the present invention, the screen provided in the upper part of the filtration tank can be automatically washed without manpower, and the smooth operation and the maintenance cost of the moving bed type filtration apparatus can be reduced. It contributes.
上記の効果に加えて、請求項2記載の発明によれば、スプレーノズルの個数および洗浄用水の使用量が少なくて済む。 In addition to the above-described effects, according to the second aspect of the invention, the number of spray nozzles and the amount of cleaning water used can be reduced.
また上記の効果に加えて、請求項3記載の発明によれば、請求項2の発明における洗浄装置を簡潔・低コストのものとすることができ、その運転費も低コストで済む。 In addition to the above effects, according to the third aspect of the invention, the cleaning device according to the second aspect of the invention can be made simple and low-cost, and its operating cost can be low.
以下、図1〜図5に示す一例により、この発明の実施の形態を説明する。図1において、1はろ過槽であり、その上部には中心を頂点とする山形断面のスクリーン2を取付けて、このスクリーン2の下方に微粒状の浮上性を有するろ材3の集合体から成るろ材層4を、所定の高さにわたって形成してある。ろ材は直径数mmの多孔質樹脂から成り、スクリーン2により水面への浮上を阻止されている。スクリーン2は図2に示すように多数のウエッジワイヤ5を小間隙g(この例では0.7mm)を隔てて並設して成り、図中Sは、ウエッジワイヤ5に付着している付着堆積物であり、その分離除去法については後述する。また50はスクリーン2の上方位置に設けた回転式の洗浄装置、45はろ過槽1内の原水の水位Lh を検出する超音波式のレベル計で、これらの詳細については後述する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to an example shown in FIGS. In FIG. 1,
11は原水流入管で、原水ポンプP1を介して原水槽12に接続され、ろ過槽1内の先端部には、上方へ拡開するガイド板13が取付けてある。15は散気管で、エア供給用のブロワ16に接続され、ろ材層4内に空気を供給してろ材3の表面に付着した微生物から成る生物膜の生育を維持するためのものである。21はこの散気管15の下側位置に設けた集水管で、その所定間隔で設けた集水口部にはストレーナが設けてある。23は集水管21に接続した処理水排出管で、その中間部23aはろ過槽1内の原水の通常の水位Lh の高さまで立上げられたのち、紫外線殺菌装置24を経て雑用水槽25に接続されている。そしてこの中間部23aは通気管26により外気に連通している。
原水ポンプP1の運転により原水流入管11を経てろ過槽1内に供給された原水は、ろ材層4中を上方から下方へ通過して、ろ材3による物理ろ過およびろ材3に付着した生物膜による生物膜ろ過を受けて浄化され、開閉弁V1開弁状態の処理水排出管23内を、中間部23aでオーバーフローする形で流れ、紫外線殺菌装置24により殺菌後、処理水として雑用水槽25へと排出される。そしてこの例では、この処理水はポンプと圧力タンクとをそなえた雑用水給水装置27により、沈砂池に供給して沈砂池設備機器の洗浄用水などとして利用されるとともに、後述するスクリーン洗浄用水としても利用するように構成してある。
The raw water supplied into the
30はろ材再生装置で、その主体をなすろ材貯留分離槽31の中間部には、スクリーン2の中心直下部で先端部が開口するろ材引抜管32を接続してある。またろ材貯留分離槽31の底部には、開閉弁V3およびろ材引抜用のポンプP2をそなえた排水管33が接続され、この排水管33は開閉弁V4を介して原水流入管11の中間部に接続されている。34は一端部がろ過槽1内に開口する取水用の補助管で、返送用ポンプP3を経てろ材貯留分離槽31の頂部に接続され、この接続点Qにおいて、後述の逆流水供給管を兼ねるろ材返送管35に接続され、ろ材返送管35の先端部は、ろ過槽1の下部内に開口している。
上記のろ材再生装置30によるろ材再生時には、先ずろ材引抜き工程として、開閉弁V2,V3,V4を開きポンプP2を運転して、ろ過槽1の上部からろ材3を原水と共に引抜く。ろ材貯留分離槽31内に吸引されたろ材3は、浮力により上昇して静置される間、付着した汚泥が重力により下方へ分離して再生され、汚泥を含む原水は排水管33,原水流入管11を経てろ過槽1内に返送される。次にろ材返送工程として、前記各開閉弁を閉じ(以下、同様とする。)、開閉弁V5,V6,V7を開き返送用ポンプP3を運転して、ろ過槽1から引出した処理水を補助管34から接続点Qを経てろ材返送管35へと送給すれば、ろ材貯留分離槽31の頂部に浮上していたろ材3が処理水中に巻込まれて、ろ材返送管35を経てろ過槽1内に戻される。次にろ材貯留分離槽31の底部の汚泥を排出する排泥工程として、開閉弁V7,V3,V8を開きポンプP2を運転して、ろ過槽1の下部からろ材返送管35内を逆流させた処理水を、ろ材貯留分離槽31内を下降流として流し、排泥管36を経て沈砂池へと排出する。そしてこれらのろ材再生の各工程は、図示しない制御装置により所定のサイクルタイムで間欠的に実施される。
When the filter medium is regenerated by the filter
41は開閉弁V9をそなえた排出管で、一端部はろ過槽1の下部に開口し、他端部は排水管33の中間部を介して排泥管36に接続され、これらの管路およびポンプP2,開閉弁V8を利用することにより、前述のレベル計45と共に、ろ過槽1内の処理水を排出して原水の水位を調節する水位調節装置40を構成するものである。
41 is a discharge pipe provided with a closing valve V 9, one end is open at the bottom of the
次に図3および図4は、回転式の洗浄装置50の詳細を示し、ろ過槽1の壁部を貫通して該壁部に固定取付けされた給水管51の上向折曲端部にロータリージョイント52を接続し、このロータリージョイント52に嵌合・連通する短管状の軸にティーを接続して成る回転体53が、スクリーン2の中心を通り鉛直方向に延びる中心軸線54のまわりに回転自在に、ロータリージョイント52により支持されている。この回転体53には水平方向に延びる一対の水平管55,55が接続され、この各水平管の先端の折曲端部55a,55aに、スプレーノズル56,56が取付けてある。
Next, FIG. 3 and FIG. 4 show the details of the
そして図4に示すように上記折曲端部55aは、鉛直下向方向に対して角度θだけ傾斜した方向を向いているので、スプレーノズル56の噴射口57も、上記角度θだけ傾斜した状態でスクリーン2の上面に対向している。このスプレーノズル56の傾斜配置により、後述する洗浄用水の噴射時には、この噴射の反力F(詳しくはその水平分力Fx)により、スプレーノズル56は(回転体53および水平管55,55と共に)中心軸線54のまわりに回転運動することになるのである。上記の傾斜角度θは、洗浄用水の噴射流量などに応じて、たとえば10〜30度の範囲内で選定すればよく、この例ではθ=20度としてある。
As shown in FIG. 4, since the
また図1に示すように、給水管51は開閉弁V10を介して、前述の雑用水給水装置27の加圧水供給側に接続されている。60は洗浄制御装置で、その制御によりスクリーン2の洗浄は次のようにして行なわれる。
Further, as shown in FIG. 1, the
すなわち、ろ過槽1による原水のろ過、およびろ材再生装置30によるろ材3の再生は、ろ過装置全体制御用の図示しない制御装置による前述した各ポンプや開閉弁などの各部の制御により実施される。そしてこのろ過装置の操業中において、洗浄制御装置60は図5に示すように、内蔵するタイマにより予め設定された時間間隔T1(たとえば7日間)経過時点で、先ず原水ポンプP1に停止指令を発し、これに続いて開閉弁V8,V9に開弁指令を発するとともに、レベル計45により検出した原水の水位Lh の位置とポンプP2の吐出量とから、ポンプP2の運転によりろ過槽1内の原水の水位をスクリーン2の下側の所定のレベルLd 位置に降下させるのに必要な時間T2を演算し、内蔵する水位調節用のタイマにより、ポンプP2を上記時間T2の間運転させる。これによってろ過槽1内の所定量の処理水が、図1に太線矢印で示すように排出管41,排水管33の一部,および排泥管36を経て、沈砂池へと流出し、原水の水位は図3に示すように、レベルLd 位置に低下した状態となる。
That is, the filtration of the raw water by the
そこで開閉弁V8,V9を閉じたのち、洗浄制御装置60に内蔵する別の洗浄時間設定用のタイマにより、開閉弁V10を所定の時間T3だけ開く。これにより雑用水給水装置27から供給された洗浄用水が、太線矢印で示すように給水管51を経て洗浄装置50へと供給され、各スプレーノズル56の噴射口57からスクリーン2の上面に吹付けられるとともに、この洗浄用水の噴射の反力により、スプレーノズル56は回転体53(および水平管55)と共に中心軸線54のまわりに回転運動する。
Therefore, after closing the on-off valves V 8 and V 9 , the on-off valve V 10 is opened for a predetermined time T 3 by another timer for setting the washing time incorporated in the
これによってスクリーン2の上面には万遍なく洗浄用水が吹付けられ、図2に示すようにこの吹付水Wによって、ウエッジワイヤ5に付着していた原水の浮遊物や生物膜などの付着堆積物Sが下方へ分離除去され、スクリーン2が清浄化される。このとき原水の水位は、ろ材3と共にスクリーン2から離間した下方位置にあるので、洗浄用水の吹付けにより付着堆積物Sを確実・容易にウエッジワイヤ5部から離脱させることができ、スクリーン2を効率よく洗浄することができる。
As a result, the cleaning water is uniformly sprayed on the upper surface of the
上記の洗浄水の吹付けを所定時間T3(たとえば15分間)にわたって行なったのち、開閉弁V10を閉じることにより、シーケンス制御による洗浄サイクルが完了するので、ろ過装置は通常の運転状態に復帰させればよい。そして上記の洗浄サイクルは、洗浄制御装置60により前記の時間間隔T1ごとに自動的に繰返され、スクリーン2の広範囲にわたる目詰りが防止され、ろ過装置を支障なく操業できるのである。
After the washing water is sprayed for a predetermined time T 3 (for example, 15 minutes), the on-off valve V 10 is closed to complete the washing cycle by the sequence control, so that the filtration device returns to the normal operation state. You can do it. The above washing cycle, the
またこの例では、洗浄装置50におけるスプレーノズル56を、このスプレーノズルからの洗浄用水の噴射の反力により自己回転させるように構成したので、装置が簡潔・低コストのもので済み、回転駆動のための動力費もかからず経済的であるという長所を有するものである。
Further, in this example, the
この発明は上記の例に限定されるものではなく、たとえば洗浄装置50の回転体53は、モータなどの回転駆動機により回転駆動する構成としてもよく、また回転体53の中心軸線54は、スクリーン2の中心から偏心した位置に設けたり、鉛直方向に対して傾斜状に設けてもよい。また上記の超音波式のレベル計45のかわりに検知部水中浸漬形のレベル計を用いて、原水の水位がレベルLd に達したことを直接検出するようにしてもよく、この場合は上記の時間T2による制御は不要となる。
The present invention is not limited to the above example. For example, the rotating
また上記の例は、スプレーノズル56を中心軸線54のまわりに回転運動させる回転式の洗浄装置50を用いる場合について説明したが、スプレーノズルをスクリーン2の上方位置に固定配置した固定式の洗浄装置を用いてもよい。この場合の例としては、上記の例の水平管55を多数本(たとえば6本)、平面内で放射状に配置してその基部を継手部材を介して給水管51の上向折曲端部に固定接続し、各水平管55の鉛直下向きの折曲端部55aにスプレーノズル56を取付けて、スクリーン2の上面に広範囲にわたって洗浄用水を吹付けるようにした洗浄装置などが挙げられる。
In the above example, the case where the
また上記の例の自然沈降式のろ材貯留分離槽31のかわりに遠心分離を行なうサイクロン式のろ材貯留分離槽を用いたり、これらの分離槽からのろ材の引抜きを、スクリーン頂部を貫通して下向きに開口する引抜管を通じて行なう形式のものとしたり、殺菌装置として紫外線殺菌装置24のかわりに電解方式の殺菌装置を用いるなど、ろ材再生装置やろ過槽その他の移床式ろ過装置各部の具体的構成も、上記以外のものとしてもよい。
Further, instead of the natural sedimentation type filter medium storage /
またスクリーン洗浄用の洗浄用水としては、上記の例の雑用水給水装置27のように他用途の加圧水供給装置の加圧水を利用すれば、洗浄用水供給のための専用のポンプやその運転費が不要で、洗浄用水を低コストで調達できるという利点を有するものであるが、このかわりに上記の専用のポンプなどの給水装置を設けた構成としてもよい。
Further, as the cleaning water for the screen cleaning, if the pressurized water of the pressurized water supply device for other uses is used like the miscellaneous
1…ろ過槽、2…スクリーン、3…ろ材、4…ろ材層、11…原水流入管、15…散気管、21…集水管、27…雑用水給水装置、30…ろ材再生装置、33…排水管、36…排泥管、40…水位調節装置、41…排出管、45…レベル計、50…洗浄装置、51…給水管、52…ロータリージョイント、53…回転体、54…中心軸線、55…水平管、56…スプレーノズル、57…噴射口、60…洗浄制御装置、P1…原水ポンプ、P2…ポンプ、V8…開閉弁、V9…開閉弁、V10…開閉弁。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ろ過槽内の原水の水位を、前記スクリーンの下側の所定のレベル位置に調節する水位調節装置と、
前記スクリーンの上方位置に、前記スクリーンの上面に噴射口を向けてスプレーノズルを配設し、給水装置により供給される洗浄用水を前記スプレーノズルから前記スクリーンの上面に吹付ける洗浄装置と、
シーケンス制御により前記原水ポンプの停止と、前記水位調節装置による水位の調節と、前記洗浄装置による所定の時間にわたる洗浄用水のスクリーンの上面への吹付とを、この順序で行なって洗浄サイクルを構成するとともに、この洗浄サイクルを、タイマにより設定された時間間隔で繰返す洗浄制御装置とを、
具備したことを特徴とする移床式ろ過装置。 A screen with a chevron section with the center at the top is arranged in the filtration tank to form a filter medium layer floating below it, and the raw water supplied by the raw water pump is passed through the filter medium layer from above to filter it. Then, the treated water is taken out of the filtration tank, and after purifying the filter medium by pulling it out from the upper part of the filter medium layer, the filter medium is returned to the lower part of the filter tank, and air is supplied to the filter medium layer. In the moving bed type filtration device with a diffuser,
A water level adjusting device for adjusting the level of the raw water in the filtration tank to a predetermined level position below the screen;
A cleaning device in which a spray nozzle is disposed at an upper position of the screen with an injection port facing the upper surface of the screen, and cleaning water supplied by a water supply device is sprayed from the spray nozzle onto the upper surface of the screen;
The raw water pump is stopped by sequence control, the water level is adjusted by the water level adjusting device, and the cleaning water is sprayed onto the upper surface of the screen for a predetermined time in this order to constitute a cleaning cycle. A cleaning control device that repeats this cleaning cycle at time intervals set by a timer,
A moving bed type filtration apparatus characterized by comprising.
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CN108325255A (en) * | 2018-03-15 | 2018-07-27 | 深圳职业技术学院 | Automatic filtering unit |
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