JP2012217968A - 排水処理装置及び排水処理装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄効果及び洗浄効率を向上させることができる排水処理装置の洗浄方法及び排水処理装置を提供する。
【解決手段】ろ過槽１と、ろ過槽１に充満されるろ材２と、ろ材２に、被ろ過物を含む被処理水を流通させるろ過流路２０と、ろ材２に、ろ材洗浄用流体を流通させる洗浄流路２１とを備え、ろ材２に被処理水を通過させることにより、被ろ過物をろ材２に付着させて被処理水から被ろ過物を除去し、ろ材２にろ材洗浄用流体を通過させることにより、ろ材２を洗浄する排水処理装置である。洗浄用流体導入通路４ａにろ材洗浄用流体生成手段２２を設ける。ろ材洗浄用流体生成手段２２は、マイクロバブル発生器７と、洗浄用流体導入ポンプ６とからなり、液体と気泡状とした気体との２相からなるろ材洗浄用流体を発生させて、ろ過槽１からろ材洗浄用流体を導入して、ろ材２へろ材洗浄用流体を流通させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理水をろ過させて処理するとともに、ろ材洗浄用流体をろ材に通過させて、ろ材を洗浄することができる排水処理装置及び排水処理装置の洗浄方法に関する。

ろ過槽内にろ材を充填してろ層を形成した排水処理装置（ろ過装置）は、ろ過槽に原水を導入して処理水を取り出すろ過処理工程と、ろ材を洗浄するための洗浄工程とを交互に行っている。すなわち、ろ過処理工程は、被処理水に含まれる被ろ過物を、ろ材に付着させて除去するため、長期間ろ過処理工程を行うと、ろ材に付着する被ろ過物が蓄積される。これにより、ろ材の処理能力が低下するため、ろ材を洗浄する工程が必要となる。

ろ材の洗浄工程では、一般的に、ろ過槽の下方から洗浄用の流体（例えば水）を導入し、ろ過槽の上方から洗浄排水を導出する、いわゆる逆洗が行われる（特許文献１）。特許文献１のろ材の洗浄方法は、逆洗水として、ろ過後の処理水を用いる。その際、逆洗水に対して殺菌剤を添加する。

特開２００６−１７５３４２号公報

前記特許文献１のように、殺菌剤を用いてろ材を洗浄する方法では、ろ材に付着した被ろ過物と殺菌剤とを反応させるものであるため、被ろ過物の組成によっては、ろ材内部に付着した被ろ過物を除去できないものもある。また、被ろ過物と殺菌剤とを反応させる反応時間を要するため、洗浄時間に長時間を要するという問題があった。特に、ろ材が繊維にて構成されている場合は、繊維同士が密接に絡み合っており、繊維同士の隙間が微小であるため、ろ材内部の被ろ過物を、ろ材外に排出することが難しく、ろ材の内部にまで十分な洗浄効果を発揮することができなかった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、洗浄効果及び洗浄効率を向上させることができる排水処理装置の洗浄方法及び排水処理装置を提供する。

本発明の排水処理装置は、密閉空間を有するろ過槽と、このろ過槽に内装され、ろ過槽の上下方向中間部に充満されるろ材と、前記ろ材に、被ろ過物を含む被処理水を流通させるろ過流路と、前記ろ材に、ろ材洗浄用流体を流通させる洗浄流路とを備え、前記ろ過流路の被処理水導入通路を介してろ過槽内に被処理水を導入し、前記ろ材の上方側から下方側に被処理水を通過させることにより、被ろ過物をろ材に付着させて被処理水から被ろ過物を除去し、前記洗浄流路の洗浄用流体導入通路を介してろ過槽内にろ材洗浄用流体を導入し、前記ろ材の下方側から上方側にろ材洗浄用流体を通過させることにより、前記ろ材を洗浄する排水処理装置であって、前記洗浄用流体導入通路にろ材洗浄用流体生成手段を設け、前記ろ材洗浄用流体生成手段は、マイクロバブル発生器と、このマイクロバブル発生器の上流側に配置されてマイクロバブル発生器に液体を供給する洗浄用流体導入ポンプとからなり、前記マイクロバブル発生器にて、液体と気泡状とした気体との２相からなるろ材洗浄用流体を発生させて、前記ろ過槽の底壁側から前記ろ材洗浄用流体を導入して、ろ材の下方側から上方側へろ材洗浄用流体を流通させるものである。

本発明の排水処理装置では、ろ材洗浄用流体を、ろ材の下方側から上方側へ流通させる。その際、ろ材洗浄用流体の気体を気泡状として流通させるため、気泡がろ材の内部隙間に入り込んで、ろ材内部に付着した被ろ過物を擦り取ることができる。これにより、ろ材に詰まっている微細な被ろ過物を除去することができる。擦り取られた被ろ過物は、ろ材洗浄用流体を構成する液体にて、ろ材外に強制的に運ばれる。この場合、洗浄用流体導入通路に、マイクロバブル発生器とポンプとからなるろ材洗浄用流体生成手段を設けており、マイクロバブル発生器は浸水していない状態となっている。すなわち、ポンプにて液体を送水すると同時に、マイクロバブル発生器にてマイクロバブルを発生させることができるため、マイクロバブル発生器において、空気吸込穴への浸水により空気流量が低下するのを防止することができる。これにより、ポンプからマイクロバブル発生器までに生じる空気流量の損失がなくなる。ここで、マイクロバブルとは、直径寸法が数μｍ〜数十μｍの体積が小さな微細な気泡をいい、表面積が大きい気泡をいう。マイクロバブルは、通常のミリサイズ以上の気泡とは異なり、長時間水中に残存することができる。

前記構成において、前記マイクロバブル発生器は空気吸込穴を備え、この空気吸込孔から気体を吸込んで液体と気体とのろ材洗浄用流体を発生させるものとするのが望ましい。すなわち、いわゆるエジェクタタイプのマイクロバブル発生器を使用し、気体と液体とが共存する状態を乱流にしてマイクロバブルを発生させるものとできる。

前記ろ材は、繊維製シートを積層されてなるものとできる。このように、繊維同士が密接に絡み合い、繊維同士の隙間が微小なろ材であっても、ろ材内部の被ろ過物を、ろ材外に排出することができる。

前記ろ過槽を複数設け、単一の配管からろ過槽を並列に配設し、この配管に前記ろ材洗浄用流体生成手段を設けることができる。これにより、ろ過槽毎に、ろ材洗浄用流体生成手段を設ける必要がなくなって、単一のろ材洗浄用流体生成手段にて複数のろ過槽を洗浄することができる。

本発明の排水処理装置の洗浄方法は、ろ材が上下方向中間部に充満されたろ過槽に、被ろ過物を含む被処理水を供給して、このろ材の上方側から下方側に被処理水を通過させてろ過する排水処理装置における、前記ろ材を洗浄する排水処理装置の洗浄方法であって、液体と、気泡状とした気体との２相からなるろ材洗浄用流体を、前記ろ過槽の底壁側から導入して、ろ材の下方側から上方側へ、前記ろ材洗浄用流体を流通させるものである。

本発明の排水処理装置の洗浄方法では、ろ材洗浄用流体を、ろ材の下方側から上方側へ流通させる。その際、ろ材洗浄用流体の気体を気泡状として流通させるため、気泡がろ材の内部隙間に入り込んで、ろ材内部に付着した被ろ過物を擦り取ることができる。そして、擦り取られた被ろ過物は、ろ材洗浄用流体を構成する液体にて、ろ材外に強制的に運ばれる。

前記構成において、前記ろ材洗浄用流体は、マイクロバブルを含有することができる。これにより、ろ材の微小な隙間にも気泡が入り込んで、被ろ過物を擦り取ることができる。

本発明の排水処理装置及び排水処理装置の洗浄方法によれば、ろ材の内部隙間に気泡が入り込んで、ろ材に詰まっている微細な被ろ過物を除去するとともに、被ろ過物が強制的にろ材外部に運ばれるため、洗浄効果及び洗浄効率を向上させることができる。これにより、ろ過処理の効率を向上させることができる。また、洗浄用流体導入通路に、ろ材洗浄用流体生成手段を設けているため、ろ材洗浄用流体導入用ポンプからマイクロバブル発生器までの損失が少なくなり、エネルギーを効率よく使用することができ、低エネルギーで効率よくマイクロバブルを発生させることができる。さらには、既存の装置に取付けが容易であるとの利点もある。

エジェクタタイプのマイクロバブル発生器を使用すると、超低圧でマイクロバブルを生成することができる。また、消費動力が少なく、効率よくマイクロバブルを発生できる。さらには、小型であるため、装置全体としてコンパクトなものとなり、また、既存の装置に取付けが容易なものとなる。

単一の配管から複数のろ過槽を並列に配設し、この配管に前記ろ材洗浄用流体生成手段を設けると、単一のろ材洗浄用流体生成手段にて複数のろ過槽を洗浄することができて、コストの低減を図ることができるとともに、既存の設備に容易に取り付けができる。

本発明の第１実施形態の排水処理装置を示す模式図である。 本発明の排水処理装置に使用されるマイクロバブル発生器を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２実施形態の排水処理装置を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の排水処理装置を示す模式図である。本発明の排水処理装置で処理される被処理水は、被ろ過物（排水時に、被処理水から除去すべきもの）として塩化第二鉄を含む排水である。

本発明の第１実施形態の排水処理装置は、密閉空間を有するろ過槽１と、ろ過槽１に内装されるろ材２とを備えている。このろ過槽１には、被処理水を、ろ材２の上方側から下方側に通過させることにより、被ろ過物としての塩化第二鉄をろ材２に付着させるろ過流路２０と、ろ材洗浄用流体を、ろ材２の下方側から上方側に通過させることにより、ろ材２を洗浄する洗浄流路２１とを備えている。

ろ過槽１は、被処理水が導入される略円筒状体であり、その上部には後述する被処理水導入通路５ａが設けられるとともに、洗浄用流体排出通路４ｂが設けられている。また、ろ過槽１の下部には後述する被処理水排出通路５ｂが設けられるとともに、洗浄用流体導入通路４ａが設けられている。

ろ材２は、ろ過槽１の上下方向中間部に充満されている。すなわち、ろ材２は、ろ過槽１の上下方向中間部の内周壁に隙間なく充填されており、ろ過槽１に導入された被処理水は、ろ材２を通過することになる。本実施形態では、ろ材２は、繊維製シート（例えばポリプロピレン製繊維シート）を積層したものにて構成されており、ろ材２は、繊維同士が密接に絡み合い、繊維同士の隙間が微小なものとなる。ろ過槽１内の下方には、ろ材支持用の砂利８が充填されており、この砂利上にろ材２が配置されることにより、ろ過槽内にろ材２が支持されている。

ろ過流路２０は、ろ過槽１へ、被処理水を導入する被処理水導入通路５ａと、ろ材２を通過して処理された処理水を排出する被処理水排出通路５ｂとを有している。被処理水導入通路５ａには、被処理水を導入する被処理水導入用ポンプ３が設けられており、被処理水を、ろ材２の上方側から下方側に通過させることにより、塩化第二鉄をろ材２に付着させて、被処理水から塩化第二鉄を除去する。

洗浄流路２１は、ろ過槽１へ、ろ材洗浄用流体を導入する洗浄用流体導入通路４ａと、ろ材洗浄用流体が排出される洗浄用流体排出通路４ｂとを有している。すなわち、洗浄流路２１は、ろ材洗浄用流体を、ろ材２の下方側から上方側に通過させることによりろ材２を洗浄する、いわゆる逆洗を行うための流路である。

洗浄用流体導入通路４ａには、ろ材洗浄用流体生成手段２２が設けられている。ろ材洗浄用流体生成手段２２は、マイクロバブル発生器７と、このマイクロバブル発生器７の上流側に配置されてマイクロバブル発生器７に液体（例えば水）を供給する洗浄用流体導入ポンプ６とから構成されている。

マイクロバブル発生器７は、空気吸込孔から気体を吸込んで液体と気体とのろ材洗浄用流体を発生させる、いわゆるエジェクタタイプのものとしている。マイクロバブル発生器７は、図２（ａ）に示すような円柱体であり、円柱体の径方向に沿って延びて、内部に空気を吸入する空気吸込穴１０と、円柱体の一方の軸方向端部（図面上左側）に設けられる液体流入口１１と、円柱体の他方の軸方向端部（図面上右側）に設けられる吐出口１３と、吐出口１３の液体流入口側に設けられる引込室１４と、液体流入口１１と引込室１４とに連通し、この液体流入口１１より口径が小さい液体流路１２と、空気吸込穴１０から、引込室１４まで連通する気体流路１５とを備えている。液体流路１２は、図２（ｂ）に示すように、周方向に沿って１２０°ピッチで３つ配設される。

このマイクロバブル発生器７に、空気吸込穴１０から気体（例えば空気）を引き込むと、空気は引込室１４へ導入される。また、洗浄用流体導入用ポンプ６の作動により、液体流入口１１を介して水が吸引されて、液体流路１２を通過することにより、その流速が高められる。そして、液体流路１２の出口から水を噴出することで、引込室１４は負圧領域となる。そして、この引込室１４にて水と空気が乱流混合されることにより、水と気泡状となった気体（空気）との２相からなる洗浄用混合流体を発生させるものである。気泡状となった気体はマイクロバブルであり、吐出口１３より吐出される。マイクロバブルとは、直径寸法が数μｍ〜数十μｍ体積が小さな微細な気泡をいい、表面積が大きい気泡をいう。マイクロバブルは、通常のミリサイズ以上の気泡とは異なり、長時間水中に残存することができる。

次に、本発明の排水処理装置のろ材を洗浄する方法は、ろ材洗浄用流体生成手段２２にて、液体（例えば水）と気泡状となった気体（マイクロバブル）との２相からなるろ材洗浄用流体を発生させる。そして、洗浄用流体導入通路４ａを介して、ろ過槽１の底壁側から洗浄用混合流体を導入して、ろ材２の下方側から上方側へろ材洗浄用流体を流通させる。このとき、ろ材洗浄用流体の気体を気泡状として（マイクロバブルとして）流通させるため、マイクロバブルがろ材２の内部隙間に入り込んで、ろ材内部に付着した被ろ過物を擦り取ることができる。これにより、ろ材２に詰まっている微細な被ろ過物を除去することができる。擦り取られた被ろ過物は、ろ材洗浄用流体を構成する液体にて、ろ材外に強制的に運ばれ、洗浄用流体排出通路４ｂからろ過槽１の外部に排出される。

この場合、洗浄用流体導入通路４ａに、ろ材洗浄用流体生成手段２２を設けており、マイクロバブル発生器７は浸水していない状態となっている。すなわち、ポンプ６にて液体を送水すると同時に、マイクロバブル発生器７にてマイクロバブルを発生させることができるため、マイクロバブル発生器７において、空気吸込穴１０への浸水により空気流量が低下するのを防止することができる。これにより、ポンプ６からマイクロバブル発生器７までに生じる空気流量の損失がなくなる。

本発明では、気泡が繊維状のろ材２の内部隙間に入り込んで、繊維状のろ材２に詰まっている微細な被ろ過物を除去することができるため、洗浄効果を向上させることができる。これにより、ろ過処理の効率を向上させることができる。また、ろ材洗浄用流体導入用ポンプ６からマイクロバブル発生器７までの損失が少なくなり、エネルギーを効率よく使用することができ、低エネルギーで効率よくマイクロバブルを発生させることができる。

エジェクタタイプのマイクロバブル発生器７を使用すると、超低圧でマイクロバブルを生成することができる。また、消費動力が少なく、効率よくマイクロバブルを発生できる。さらには、装置が小型であるため、既存の装置に取付けが容易である。

次に、図３は本発明の第２実施形態の排水処理装置を示し、この場合、ろ過槽２１を複数設けており、本実施形態では第１〜第３の３つのろ過槽２１ａ〜２１ｃを設けている。第１ろ過槽２１ａに充填されているろ材２２ａは砂であり、第２ろ過槽２１ｂに充填されているろ材２２ｂはポリプロピレンであり、第３ろ過槽２１ｃに充填されているろ材２２は活性炭としている。

被処理水をろ過するろ過流路は、第１〜第３のろ過槽２１ａ〜２１ｃにおいて、直列的に繋がっている。すなわち、被処理水導入用のポンプ３を作動させることにより、被処理水は、配管２３を介して第１ろ過槽２１ａに導入され、第１ろ過槽２１ａにてろ過された被処理水は、配管２４を流通して第２ろ過槽２１ｂに導入される。第２ろ過槽２１ｂにてろ過された被処理水は、配管２５を流通して第３ろ過槽２１ｃに導入され、第３ろ過槽２１ｃにてろ過された被処理水は、配管２６を介して外部に排出される。

洗浄流路は、ろ材洗浄用流体を導入する洗浄用流体導入通路２７と、ろ材洗浄用流体が排出される洗浄用流体排出通路２９ａ、２９ｂ、２９ｃとを備えている。洗浄用流体導入通路２７は、単一の配管２８と、第１の分岐部２８ａ、第２の分岐部２８ｂ、第３の分岐部２８ｃとで構成されており、夫々の分岐部２８ａ〜２８ｃに、第１〜第３のろ過槽２１ａ〜２１ｃが接続されている。これにより、単一の配管２８から３つのろ過槽２１ａ〜２１ｃが並列に配設されることになる。夫々の分岐部２８ａ〜２８ｃには、配管内の流体の流通の許容又は規制の切り替えを行う第１〜第３のバルブ３０ａ〜３０ｃが設けられるとともに、配管２８の分岐部間に、第４、第５のバルブ３０ｄ、３０ｅが設けられている。そして、単一の配管２８に、ろ材洗浄用流体生成手段２２が設けられている。第１〜第３のろ過槽２８ａ〜２８ｃには、夫々弟１〜第３の洗浄用流体排出通路２９ａ〜２９ｃが設けられている。

これにより、例えば、第２ろ過槽２１ｂのろ材２２ｂのみを洗浄する場合は、第２のバルブ３０ｂ及び第５のバルブ３０ｅを開状態とし、第１、第３、第４のバルブ３０ａ、３０ｃ、３０ｄを閉状態とする。これにより、ろ材洗浄用流体は、第２ろ過槽２１ｂのみに導入されて、ろ材２２ｂが洗浄される。そして、ろ材２２ｂを流通したろ材洗浄用流体は、第２の洗浄用流体排出通路２９ｂから、第２ろ過槽２１ｂの外部に排出される。

このように、第２実施形態の排水処理装置でも、前記第１排水処理装置と同様の作用効果を奏する。特に、単一の配管２８から３つのろ過槽２１ａ〜２１ｃを並列に配設し、配管２８にろ材洗浄用流体生成手段２２を設けると、ろ過槽毎に、ろ材洗浄用流体生成手段２２を設ける必要がなくなって、単一のろ材洗浄用流体生成手段２２にて複数のろ過槽を洗浄することができる。これにより、コストの低減を図ることができるとともに、既存の設備に容易に取り付けができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ろ材２の材質、被処理水、被ろ過物は任意のものとすることができる。第２実施形態の排水処理装置において、ろ過槽２１の数は任意のものとでき、バルブ３０を制御して複数のろ過槽２１を同時に洗浄することも可能である。

１、２１ ろ過槽
２、２２ ろ材
４ａ、２８ 洗浄用流体導入通路
５ａ、２３ 被処理水導入通路
６ 流体導入ポンプ
７ マイクロバブル発生器
２０ ろ過流路
２１ 洗浄流路
２２ ろ材洗浄用流体生成手段

Claims (6)

1. 密閉空間を有するろ過槽と、
   このろ過槽に内装され、ろ過槽の上下方向中間部に充満されるろ材と、
   前記ろ材に、被ろ過物を含む被処理水を流通させるろ過流路と、
   前記ろ材に、ろ材洗浄用流体を流通させる洗浄流路とを備え、
   前記ろ過流路の被処理水導入通路を介してろ過槽内に被処理水を導入し、前記ろ材の上方側から下方側に被処理水を通過させることにより、被ろ過物をろ材に付着させて被処理水から被ろ過物を除去し、前記洗浄流路の洗浄用流体導入通路を介してろ過槽内にろ材洗浄用流体を導入し、前記ろ材の下方側から上方側にろ材洗浄用流体を通過させることにより、前記ろ材を洗浄する排水処理装置であって、
   前記洗浄用流体導入通路にろ材洗浄用流体生成手段を設け、
   前記ろ材洗浄用流体生成手段は、マイクロバブル発生器と、このマイクロバブル発生器の上流側に配置されてマイクロバブル発生器に液体を供給する洗浄用流体導入ポンプとからなり、
   前記マイクロバブル発生器にて、液体と、気泡状とした気体との２相からなるろ材洗浄用流体を発生させて、前記ろ過槽の底壁側から前記ろ材洗浄用流体を導入し、ろ材の下方側から上方側へろ材洗浄用流体を流通させることを特徴とする排水処理装置。
2. 前記マイクロバブル発生器は空気吸込穴を備え、この空気吸込孔から気体を吸込んで液体と気体とのろ材洗浄用流体を発生させるものとしたことを特徴とする請求項１の排水処理装置。
3. 前記ろ材は、繊維製シートを積層されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２の排水処理装置。
4. 前記ろ過槽を複数設け、単一の配管からろ過槽を並列に配設し、この配管に前記ろ材洗浄用流体生成手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の排水処理装置。
5. ろ材が上下方向中間部に充満されたろ過槽に、被ろ過物を含む被処理水を供給して、このろ材の上方側から下方側に被処理水を通過させてろ過する排水処理装置における、前記ろ材を洗浄する排水処理装置の洗浄方法であって、
   液体と、気泡状とした気体との２相からなるろ材洗浄用流体を、前記ろ過槽の底壁側から導入して、ろ材の下方側から上方側へ、前記ろ材洗浄用流体を流通させることを特徴とする排水処理装置の洗浄方法。
6. 前記ろ材洗浄用流体は、マイクロバブルを含有するものであることを特徴とする請求項５の排水処理装置の洗浄方法。

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