JP2013230411A - 逆洗型ろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原水の処理能力に優れ、さらに、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができる逆洗型ろ過装置を提供する。
【解決手段】原水流入側で分岐してろ過水流出側で合流する複数の流路を有する逆洗型ろ過装置であって、複数の流路の各々に、圧力容器と、圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントとを備え、ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させてろ過エレメントの洗浄を行うろ過ユニットが設けられており、ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成されている逆洗型ろ過装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、原水をろ過エレメントによりろ過すると共に、ろ過水を逆流させてろ過エレメントを洗浄することができる逆洗型ろ過装置に関する。

この種の逆洗型ろ過装置は、圧力容器と、前記圧力容器内に配置される複数の筒状ろ過エレメントとを備えている。

そして、逆洗型ろ過装置のろ過運転時には、原水を前記ろ過エレメントの内側に流入させてろ過エレメントに形成されるろ過流路を通過させる一方、複数のろ過エレメントの中から適宜選択されるろ過エレメントに対して、ろ過水を逆流させてろ過流路に詰まった微生物や浮遊固形物質などを除去して前記ろ過エレメントを順次洗浄することにより、連続ろ過を可能にしている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

そして、ろ過エレメントとしては、ノッチワイヤなどのワイヤを巻き付けたものが知られている（例えば、特許文献３）。

しかし、ワイヤを巻き付けて構成されるろ過エレメントは、ワイヤの線径が小さいため、液圧に対して変形し易く、強度面で問題があった。

そこで、かかる問題点を解消するために、ディスク型のろ過材を積層したろ過エレメントが提案されている（例えば、特許文献４）。ディスク型のろ過材は、半径方向の幅を充分に確保できるため、充分の強度を確保することができる。

実用新案登録第３１３７９８７号公報 特開２００１−１７０４１６号公報 特開２０００−１１７０１３号公報 特開２００１−３００２１６号公報

しかし、ディスク型のろ過材を積層したろ過エレメントは、径方向の幅を充分に確保できる分だけ、ろ過材間のろ過流路の流路長が長くなるため、圧力損失との関係で原水の処理量が低減するという問題があった。また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を充分に除去することができないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑み、原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができる逆洗型ろ過装置を提供するものである。

請求項１に係る逆洗型ろ過装置は、
原水流入側で分岐してろ過水流出側で合流する複数の流路を有する逆洗型ろ過装置であって、
前記複数の流路の各々に、圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントとを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行うろ過ユニットが設けられており、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る逆洗型ろ過装置は、
前記ろ過流路は、前記ろ過エレメントの内側より上流部、中流部および下流部を備え、前記上流部は、全長にわたって同じ流路高に形成され、前記中流部は、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成され、かつ、下流側は、中流側よりも流路高が小さくならないように構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る逆洗型ろ過装置は、
前記中流部に対応する前記ろ過流路形成溝の底面の傾斜角度は、０．５〜５度であることを特徴とする。

請求項４に係る逆洗型ろ過装置は、
前記上流部の流路高は、１０〜１００μｍであり、前記上流部の流路長は、前記ろ過流路の全長に対して５〜３０％であることを特徴とする。

請求項５に係る逆洗型ろ過装置は、
前記下流部は、全長にわたって同じ流路高に形成されていることを特徴とする。

本発明により、原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができる逆洗型ろ過装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置の構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過ユニットを示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過ユニットの一部を拡大した断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントのろ過材を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を拡大した断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を示す斜視図である。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
１．逆洗型ろ過装置の全体構成
図１は本実施の形態の逆洗型ろ過装置の構成を示す概念図である。図２は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過ユニットを示す正面図である。図３は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過ユニットの一部を拡大した断面図である。

図１に示すように、逆洗型ろ過装置１は、複数のろ過ユニットＡと、原水流入側からろ過水流出側に至る流路Ｂと、図外の制御部とを備えている。

流路Ｂは、原水流入側で分岐してろ過水流出側で合流する複数の分岐路Ｂ１を有し、各分岐路Ｂ１にろ過ユニットＡが設けられている。

２．ろ過ユニット
図２および図３に示すように、ろ過ユニットＡは、圧力容器２を有しており、圧力容器２内には筒状のろ過エレメント６が配置されている。そして、ろ過時にはろ過エレメント６の内側から外側に向けて原水を通過させてろ過する一方、逆洗時にはろ過水を逆流させてろ過エレメント６に詰まった微生物等を洗浄するように構成されている。図において、３は原水の流入管、４はろ過水の流出管、５は仕切り板、２１は一端が大気圧に開放された逆洗管、Ｖ１〜Ｖ３はバルブである。

仕切り板５は、ろ過エレメント６とろ過水の流出管４との間でろ過水や逆洗水を流通させる通過孔５ａを有している。そして、仕切り板５は、ろ過時には、原水を流入管３から圧力容器２の内部に流入させてろ過エレメント６を通過させることにより通過孔５ａから流出管４にろ過水を流出させる一方、逆洗時には、流出管４からの逆洗水を逆洗管２１から排出するように構成されている。

即ち、ろ過時には、流入管３のバルブＶ１および流出管４のバルブＶ２が開かれ、逆洗管２１のバルブＶ３は閉じられる。これらのバルブの操作は制御部により自動的に行われる。この状態では、図外の圧送ポンプにより圧送される原水を、図３の実線矢印に示すように、流入管３から圧力容器２の内部に流入させ、原水をろ過エレメント６の内側から外側に流れ込ませ、ろ過水を流出管４に流出させて原水流出側の流路Ｂで合流させる。

そして、ろ過動作中において、複数のろ過ユニットＡについて順次逆洗が行われる。逆洗時には、流出管４のバルブＶ２および逆洗管２１のバルブＶ３が開かれ、流入管３のバルブＶ１は閉じられる。この状態では、逆洗管２１が大気に開放されて逆洗管２１と圧力容器２内との間に圧力差が生じることにより、ろ過水が、図３の破線矢印に示すように、ろ過エレメント６の内側に向けて逆流され、逆洗管２１を通って外部に排出される。これによりろ過エレメント６に詰まった微生物等が除去される。

３．ろ過エレメント
図４は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントを示す斜視図であり、図５は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントのろ過材を示す斜視図であり、図６は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を拡大した断面図である。

図４〜図６に示すようにろ過エレメント６は、ディスク型で上側表面にろ過流路形成溝１５が形成されたろ過材７を積層した積層体を備えており、上側のろ過材７の平坦な下側表面と、下側のろ過材７のろ過流路形成溝１５とによりろ過流路１６が形成され、最上のろ過材７の上側開口部が天板１３により閉塞されている。

図４に示すように、ろ過エレメント６の固定手段は、仕切り板５（図２、図３参照）に立設されるロッドボルト１７および位置決めロッド１９を備えており、各ろ過材７の外周部には複数個の固定溝７ａ（図５参照）が形成され、これらの固定溝７ａを位置決めロッド１９に嵌合し、ロッドボルト１７および位置決めロッド１９の上端部を天板１３の取付孔１３ａに挿通し、ロッドボルト１７の上端部にナット１８を嵌合している。これにより、ナット１８で天板１３を介してろ過材７の積層体を押圧してろ過材７の積層体を固定している。なお、位置決めロッド１９にねじ部を設け、このねじ部にナットを嵌合しても良い。このような構造にすれは、ロッドボルト１７を省略することができる。

図５に示すように、ろ過材７の固定溝７ａは周方向に不等間隔で複数個設けられている。これにより、ろ過材７が裏返しの状態で積層された場合には、上下のろ過材７の固定溝７ａが一致せず、位置決めロッド１９の嵌合が不可能になるため、ろ過材７の積層作業ミスを防ぐことができる。

図５および図６に示すように、ろ過材７のろ過流路形成溝１５は、ろ過材７の周方向に所定間隔で複数形成されている。

ろ過流路形成溝１５は、上流溝ｅ、中流溝ｆおよび下流溝ｇを備え、上流溝ｅは、全長にわたって同じ深さに形成され、中流溝ｆは、０．５〜５度の傾斜角度で下流側に行くほど深くなるように形成され、下流溝ｇは、全長にわたって同じ深さに形成されている。具体的には、上流溝ｅの長さは２ｍｍ、中流溝ｆの長さ（水平方向）は２．５ｍｍ、下流溝ｇの長さは２．５ｍｍにそれぞれ設定されている。また、流路幅は約１ｍｍに設定されている。なお、ろ過材７の外半径と内半径の差である幅寸法は７ｍｍであり、ろ過材７の厚みｄは０．２〜０．４ｍｍに形成される。このようなろ過材７はプレス加工等により形成される。

図６に示すように、ろ過流路１６は、ろ過流路形成溝１５の上流溝ｅ、中流溝ｆおよび下流溝ｇに対応する、上流部Ｅ、中流部Ｆおよび下流部Ｇを備えており、上流部Ｅおよび下流部Ｇは、全長にわたって同じ流路高に形成され、中流部Ｆは、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成されている。また、原水の流入管を形成するろ過材の角部は、アールでなくシャープな形状になっている。

なお、ろ過材７の下側表面は、平坦に形成されている場合に限られず、上流側（内側）から下流側（外側）に向けて、水平面から高くなるように若干のテーパ、具体的には水平面に対して１０度程度、傾斜したテーパが形成されていてもよい。

（第２の実施の形態）
本実施の形態の逆洗型ろ過装置１は、第１の実施の形態と同様に、複数のろ過ユニットＡと、原水流入側からろ過水流出側に至る流路Ｂとを備えている。そして、ろ過ユニット中のろ過エレメントを構成するろ過材の形状が第１の実施の形態とは異なっている点のみが第１の実施の形態の逆洗型ろ過装置との相違点であり、その他の構成要件は、第１の実施の形態と同じである。

図７は、第２の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を示す断面図である。図７に示すように、ろ過材７は、全周にわたって、内側の厚さよりも外側の厚さの方が薄くなるように形成されている。ろ過材７の上面は、所定の傾斜角度で下流側に行くほど低くなるように傾斜しており、上面には製作が容易で大きな開口率をとることができる円柱状のスペーサ７ｂが均一な密度で所定の間隔を設けて多数形成されている。また、ろ過材７の下面は、平滑な水平面に形成されている。

そして、ろ過材７を積層することにより、下側のろ過材７のスペーサ７ｂの存在により下流側に行くほど流路高が大きくなるろ過流路１６が形成されている。

４．本発明の効果
（１）本発明においては、ろ過エレメント６の内側より外側の流路高が高くなるように構成されているため、ろ過時には微生物等を効率よく捕獲して原水のろ過を行うことができ、逆洗時には、効率よく逆洗できる。

（２）また、ろ過エレメント６のろ過流路１６のうち、上流部Ｅは、全長にわたって同じ小さい流路高に形成され、中流部Ｆは、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成され、下流側は中流側よりも流路高が小さくならないように構成されているため、ろ過時には、小さい流路高の上流部Ｅの流入管で微生物等を捕獲して原水のろ過を行うことができ、下流部Ｇの存在により圧力損失を減少させることができる。そして、中流部Ｆの存在により、圧力損失を徐々に滑らかに減少させることができる。このため、円滑に充分なろ過を行いながら、原水の処理量を向上させることができる。

（３）また、逆洗時には、ろ過エレメント６の外側からろ過流路１６内に流入するろ過水は、上流部Ｅにおいて増速されるため、上流部Ｅの入口に詰まった微生物等に当たるときに、微生物等に大きな衝撃力を与えることができる。このため、上流部Ｅの入口に詰まった微生物等を効率的に除去することができる。

（４）また、中流部Ｆに対応するろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度については、処理量の向上に不利となる損失を抑えるために、適切な角度であることが必要である。本発明においては、ろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度が、適切な角度である０．５〜５度とされているため、処理量の向上に不利となる損失を抑えることができる。なお、ろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度は、０．５〜２度であることがより好ましい。

（５）上流部Ｅの流路高は、上流部Ｅの流入管で微生物等を捕獲するため、一定高さよりも大きくすることができない。本発明においては、上流部Ｅの流路高は、１００μｍ以下に設定されているため、微生物等を適切に捕獲することができる。一方、１０μｍ以上に設定されているため、上流部Ｅへの原水の流入が過剰に制限されることがない。

（６）また、上流部Ｅの流路長は、ろ過流路の全長に対して３０％以下に設定されているため、中流部Ｆおよび下流部Ｇと比べて流路高の低い上流部Ｅでの損失を充分に抑えることができる。また、上流部Ｅの流路長は、ろ過流路１６の全長に対して５％以上に設定されているため、ろ過流路形成溝１５の作製等において支障が生じることがない。

（７）原水の流入口を形成するろ過材の角部は、大きなアールでなくシャープな形状になっているため、流入口において微生物等が詰まり難くなる。

なお、上記の実施の形態では、製作の容易性より、下流部Ｇは、全長にわたって同じ流路高に形成されているが、より一層の損失低減のために、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成しても良い。

（８）そして、本発明においては、さらに、原水流入側で分岐してろ過水流出側で合流する複数の分岐路Ｂ１を有する流路Ｂを備え、各分岐路Ｂ１にろ過ユニットＡを設けているため、各分岐路Ｂ１をバルブＶ１、Ｖ２で閉じることにより、各ろ過ユニットＡ毎にろ過エレメント６のメンテナンスを行うことができる。

このため、ろ過エレメント６のメンテナンスを行う際に、逆洗型ろ過装置１全体を停止させる必要がなくなり、装置の稼働率低下を回避することができる。

以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ 逆洗型ろ過装置
２ 圧力容器
３ 原水の流入管
４ ろ過水の流出管
５ 仕切り板
５ａ 通過孔
６ ろ過エレメント
７ ろ過材
７ａ 固定溝
７ｂ スペーサ
１３ 天板
１３ａ 取付孔
１５ ろ過流路形成溝
１６ ろ過流路
１７ ロッドボルト
１８ ナット
１９ 位置決めロッド
２１ 逆洗管
Ａ ろ過ユニット
Ｂ 流路
Ｂ１ 分岐路
Ｅ 上流部
Ｆ 中流部
Ｇ 下流部
Ｖ１〜Ｖ３ バルブ
ｄ ろ過材の厚み
ｅ 上流溝
ｆ 中流溝
ｇ 下流溝

Claims (5)

1. 原水流入側で分岐してろ過水流出側で合流する複数の流路を有する逆洗型ろ過装置であって、
   前記複数の流路の各々に、圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントとを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行うろ過ユニットが設けられており、
   前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
   前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成されていることを特徴とする逆洗型ろ過装置。
2. 前記ろ過流路は、前記ろ過エレメントの内側より上流部、中流部および下流部を備え、前記上流部は、全長にわたって同じ流路高に形成され、前記中流部は、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成され、かつ、下流側は、中流側よりも流路高が小さくならないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の逆洗型ろ過装置。
3. 前記中流部に対応する前記ろ過流路形成溝の底面の傾斜角度は、０．５〜５度であることを特徴とする請求項２に記載の逆洗型ろ過装置。
4. 前記上流部の流路高は、１０〜１００μｍであり、前記上流部の流路長は、前記ろ過流路の全長に対して５〜３０％であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の逆洗型ろ過装置。
5. 前記下流部は、全長にわたって同じ流路高に形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の逆洗型ろ過装置。

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