JP2013248561A - 濾材凝着物除去装置及び濾材凝着物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】濾材表面に強固に付着した汚れを効果的に除去して、濾材を効率よくリサイクルできる濾材凝着物除去装置の提供。
【解決手段】筒状ケーシング２と、筒状ケーシング２の内方に設けられ側壁に複数の通水孔が設けられた脱水用筒３と、脱水用筒３に挿通され回転駆動される撹拌軸４とを有し、脱水用筒３と撹拌軸４との間に供給された濾材を撹拌して濾材表面の凝着物を除去し、撹拌軸４は、外周面の少なくとも一部にらせん状の凸条４２を備え、らせん状の凸条４２は、撹拌軸４が回転駆動されると複数の通水孔の内側開口の周縁に濾材を擦りつけるよう構成された濾材凝着物除去装置１。
【選択図】図２

Description

この発明は、濾材を繰り返し使用するために、使用済みの濾材に凝着した凝着物を除去する濾材凝着物除去装置及び濾材凝着物除去方法に関する。

本出願の発明者は、上水用に河川水や地下水等を濾過する濾過塔や濾過池用の濾材を再生して繰り返し使用する取り組みを行っており、先の特許出願において、濾材に付着した汚れの除去を可能にすべく、筒状のケーシング内方に、通水壁を有する脱水用筒と、脱水用筒のさらに内側に中空かつ外周壁に濾材を撹拌する撹拌羽根を有する撹拌軸を設けた濾材洗浄装置を提案している（特許文献１参照）。

この特許文献１の濾材洗浄装置は、撹拌軸の回転により濾材を撹拌し、濾材と濾材とを擦り合わせることにより濾材表面に付着した汚れを除去するものである。

特開２０１１−１４０００１号公報

しかし、特許文献１に係る濾材洗浄装置では、濾材同士を撹拌によって擦り合わせるのみであり、濾材全面に強固に凝着したマグネシウムやマンガン、鉄、カルシウム等の金属や二酸化マンガン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、二酸化ケイ素等の化合物の凝着物を十分に除去するのは、難しいという不都合が有る。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、濾材表面に強固に凝着した凝着物を効果的に除去可能な濾材凝着物除去装置及び濾材凝着物除去方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、筒状ケーシングと、前記筒状ケーシングの内方に設けられ側壁に複数の通水孔が設けられた脱水用筒と、前記脱水用筒に挿通され回転駆動される撹拌軸とを有し、前記脱水用筒と前記撹拌軸の間に供給された濾材を撹拌して濾材表面に凝着した凝着物を除去する濾材凝着物除去装置であって、前記撹拌軸は、外周面の少なくとも一部にらせん状の凸条を備え、前記らせん状の凸条は、前記撹拌軸が回転駆動されると前記複数の通水孔の内側開口の周縁に濾材を擦りつけるよう構成されていることを特徴とする。

本発明に係る濾材凝着物除去装置は、撹拌軸の外周面に設けられたらせん状の凸条が、濾材を脱水用筒の通水孔の内側開口周縁に擦り付けるよう構成されていることで、濾材表面にこびりついたマグネシウム等の強固な凝着物を効果的に除去することができる。

本発明に係る濾材凝着物除去装置は、前記通水孔の外側開口から内側開口へ向けて高圧水を流送する高圧水流入口を備えることが好ましい。こうすることで、通水孔につまった濾材や通水孔内部に溜まった汚れを通水孔から除去することができる。

本発明に係る濾材凝着物除去装置は、前記高圧水流入口が、前記撹拌軸の回動時に、前記高圧水を前記らせん状の凸条と凸状の間に当てるよう構成されていることが好ましい。
こうすることで、らせん状の凸条の間に供給された濾材を高圧水によっても撹拌することができる。

本発明に係る濾材凝着物除去装置では、前記撹拌軸は、内部に濾材を洗浄するための軸内洗浄室と、前記軸内洗浄室に濾材を流入させる濾材流入口と、前記軸内洗浄室から濾材を流出させる濾材流出口とを備え、前記高圧水流入口は、前記撹拌軸の回動時に、前記高圧水を前記撹拌軸の濾材流出口に向けて流送するよう構成されていることが好ましい。こうすることで、高圧水により軸内洗浄室内の濾材を撹拌することができる。

本発明に係る濾材凝着物除去装置では、前記脱水用筒の側壁の少なくとも一部が、複数のウエッジワイヤをスクリーン状に配設して形成されており、前記通水孔が、隣接するウエッジワイヤの間隙からなることが好ましい。こうすることで、通水孔の内側開口の周縁線のうち、濾材の周回方向と交差する縦方向の周縁線が長くなり、効率よく濾材表面の汚れを除去することができる。

本発明の濾材の濾材凝着物除去方法は、複数の通水孔を側壁に設けた脱水用筒に、外周面の少なくとも一部にらせん状の凸条を設けた撹拌軸を挿通して、前記脱水用筒と前記撹拌軸の間に濾材を供給し、前記撹拌軸を回転駆動して前記らせん状の凸条により、前記複数の通水孔の内側開口周縁に濾材を擦りつけることを特徴とする。

以上述べたように、本発明の濾材凝着物除去装置及び濾材凝着物除去方法によれば、濾材表面に凝着した強固な凝着物を効果的に除去することができる。

（ａ）本発明の濾材凝着物除去装置を濾材リサイクルシステムに組み込んで使用する第１実施形態の概略図である。（ｂ）本発明の濾材凝着物除去装置を組み込んだ第３分級洗浄装置を単独で使用する第２実施形態の概略図である。 図１の濾材凝着物除去装置の部分断面図である。 図２に示した濾材凝着物除去装置の脱水用筒の斜視図である。 図２に示した濾材凝着物除去装置の撹拌軸の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）底面図である。 図２に示した濾材凝着物除去装置において、脱水用筒の通水孔の外側開口から内側開口へと流送される高圧水の作用を示す説明図である。

以下、適宜図面を用いながら、本発明の実施形態について詳述する。尚、本発明の濾材凝着物除去装置は、以下の実施形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の濾材凝着物除去装置１を濾材リサイクルシステム１０に組み込んで使用する第１実施形態を示したものである。
濾材リサイクルシステム１０は、濾過塔（又は濾過池）１４から濾材Ａを回収し、粒径ごとに分級・洗浄して再生するシステムである。

図１（ａ）に示すように、濾材リサイクルシステム１０は、給水槽１２と、給水槽１２から給水される貯水部１３と、濾材Ａを洗浄し粒径ごとに分級する第１、第２分級洗浄部１５、１６と、第１分級洗浄部１５で分級された細小径の濾材Ａから水を分離するとともに細小径の濾材Ａに強固に凝着した凝着物を除去する凝着物除去部１７と、細小径の濾材から汚泥を洗い落とす細濾材分離装置１８と、いわゆる混気ジェットポンプを利用して濾材Ａを洗浄しながら搬送する洗浄・搬送手段１１ａ，１１ｂと、細濾材分離装置１８で洗浄した濾材Ａから洗い落した汚泥を混気ジェットポンプにより吸引排出する吸引・搬送手段１１ｃとを備えている。図１（ａ）に示すように、本実施形態の濾材凝着物除去装置１は、凝着物除去部１７に含まれる。

濾材凝着物除去装置１は、図２に示すように、筒状ケーシング２と、筒状ケーシング２の内方に設けられる脱水用筒３と、脱水用筒３に挿通される撹拌軸４とを主に備える他、撹拌軸４を回転駆動する駆動軸５を備えている。

筒状ケーシング２は、図２に示すように、上部筒２１及び下部筒２２からなる。上部筒２１の側方には、凝着物の除去処理を行う濾材Ａを当該筒状ケーシング２内へ供給する濾材供給口２３が設けられるとともに下部筒２２の下端には、処理した濾材Ａを取り出す濾材取り出し口２４が設けられている。下部筒２２の下流側には、濾材取り出し口２４から排出された濾材Ａを濾材リサイクルシステム１０の下流側へ搬送する濾材取り出し管６が設けられており、下部筒２２は、上部筒２１及び濾材取り出し管６とフランジにより連結されている。

下部筒２２の側壁には、加圧ポンプ７（図１（ａ）参照）からの高圧水Ｗを下部筒２２の内部へ流入する高圧水流入口２５及び２６が設けられている。

脱水用筒３は、図３に示すように、断面が略二等辺三角形状をなすウエッジワイヤ３１，３１…をスクリーン状に配設して側壁を形成した円筒状部材であり、上下端部に固定用のフランジ部３２，３３（図２参照、図３においては図示せず。）が設けられている。脱水用筒３は、下部筒２２を上部筒２１及び濾材取り出し管６へ連結するフランジに、フランジ部３２，３３を挟持されて固定されている。本実施形態では、このウエッジワイヤ３１，３１…間の間隙が、脱水用筒３の側壁の通水孔３４に該当する。ウエッジワイヤ３１は、図３に示すように、断面の二等辺三角形の頂点を外側に、底辺を内側に向けて、通水孔３４が外方へ向けて広くなるよう配設されている。

撹拌軸４は、図２及び図４に示すように、円筒状の撹拌軸本体４１と、撹拌軸本体４１の外周面に設けられるらせん状の凸条４２と、長板状の撹拌羽根４３とを備えている。
撹拌軸本体４１は、内部に濾材Ａを洗浄するための軸内洗浄室４１ａと、軸内洗浄室４１ａに濾材Ａを流入させる一対の略長方形の貫通孔からなる濾材流入口４４，４４と、軸内洗浄室４１ａから濾材Ａを流出させる８個のスリット状の貫通孔からなる濾材流出口４５，４５，…とを備えている。濾材流出口４５，４５…は、撹拌軸本体４１の軸芯方向に延びるようにして、周方向に等角度間隔で設けられている。

らせん状の凸条４２は、濾材流入口４４の直下から撹拌軸本体４１の上下方向の概ね中間位置までの外周面に設けられている。撹拌羽根４３，４３，…は、スリット状の濾材流出口４５の端縁に接するように撹拌軸本体４１の外周面に放射状に立設されている。

撹拌軸４の上下端は、それぞれエンドスリーブ４６及び４７により蓋がされている。上側のエンドスリーブ４６は、フランジの上下両側に円筒部が設けられており、下側エンドスリーブ４７の円筒部上端は盲板４８で塞がれている。下端側のエンドスリーブ４７のフランジ部下面には、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように一対の撹拌羽根４９，４９が設けられている。下側のエンドスリーブ４７の盲板４８には、駆動軸５を固定するボルトを通す貫通孔４８ａが設けられている。駆動軸５の下端にはボルトを螺入する雌ねじ孔（図示せず）が設けられており、駆動軸５は、上側のエンドスリーブ４６の円筒部から貫入されて、下側のエンドスリーブ４７の盲板４８に当接し、ボルトにて下端を盲板４８に固定される。駆動軸５は、駆動装置９５（図１（ａ）参照）により、回転駆動され撹拌軸４を回転駆動する。

加圧ポンプ７により加圧され高圧水流入口２５及び２６から流入した高圧水Ｗは、脱水用筒３の通水孔３４の外側開口から内側開口へ向けて流送される。高圧水流入口２５は、図２に示すように、撹拌軸４が外周にらせん状の凸条４２を備える高さに設けられており、撹拌軸４が回転すると、高圧水Ｗがらせん状の凸条４２と凸条４２の間の濾材Ａに当たるように構成されている。
一方、高圧水流入口２６は、撹拌軸４が濾材流出口４５を備える高さに設けられており、撹拌軸４が回転すると、高圧水Ｗを濾材流出口４５に流送するよう構成されている。

下部ケーシング２２の濾材取り出し口２４は、図２に示すように、開閉可能な閉塞具８で閉じられるよう構成されている。詳細には、閉塞具８は、脱水用筒３の下側開口部３５を開閉する円板状部材８１と、この円筒状部材８１をねじ操作により上下動させて開閉操作する操作具８２とを備えている。操作具８２を操作して円板状部材８１を下げると、脱水用筒３の下側開口部３５側の内周縁と円板状部材８１の外周縁との間に間隙が生じ、この間隙から濾材Ａが取り出される。閉塞具８は、この下側開口部３５の内周縁と円板状部材８１の外周縁の間隙の大きさを調節することにより、濾材Ａに付着した汚れを十分に除去することができた濾材Ａのみを、この間隙から取り出して、濾材Ａに付着した汚れがまだ十分に除去されず径の大きい濾材Ａを脱水用筒３内部に残すことができるよう構成されている。

次に、濾材リサイクルシステム１０、及び濾材凝着物除去装置１の作用について説明する。
図１（ａ）に示す濾材リサイクルシステム１０において、まず、貯水部１３の加圧ポンプ９を起動すると、貯水部１３の水が加圧され、ジェットポンプを備えた洗浄・搬送手段１１ａに送給される。すると、濾過塔（又は濾過池）１４から、濾材Ａが、洗浄・搬送手段１１ａに吸引されて、洗浄されながら第１分級洗浄部１５に流送される。

第１分級洗浄部１５に流送された濾材Ａは、第１分級洗浄部１５から第２分級洗浄部１６で、洗浄ノズル９６から噴射される清水により洗浄されながら粒径ごとに分級されて集積用のボックス１９に収納される。第１分級洗浄部１５で分級された最小径の濾材Ａは、洗浄する濾材Ａの種類や濾材Ａに付着する汚れ等によって、直接、細濾材分離装置１８に送られて水洗されるか、又は細濾材分離装置１８に送られる前に、第３分級洗浄装置１７に送られてさらに洗浄される。凝着物除去部１７に送られた濾材Ａは、水分離部９４で水を分離されたのち、濾材凝着物除去装置１に送られる。

濾材凝着物除去装置１に送られた濾材Ａは、濾材供給口２３から筒状ケーシング２内部へ供給され、脱水用筒３と撹拌軸４の間に、及び濾材流入口４４から軸内洗浄室４１ａに供給される。軸内洗浄室４１ａに供給された濾材Ａは、下方の濾材流出口４５に流下する間に濾材Ａ同士が擦れ合い、表面の凝着物が剥がされて分離する。

また、濾材凝着物除去装置１に送られた濾材Ａは、脱水用筒３及び撹拌軸４の間の環状の空間にも供給されて環状に積み重なる。環状に積み重なった上部の濾材Ａは、回転するらせん状の凸条４２により下方に押圧されながら撹拌軸４の周りを周回することで、上下の濾材Ａと擦り合って表面の凝着物を剥離させる。

さらに、環状に積み重なった濾材Ａは、らせん状の凸条４２により下方へ押圧されることにより、脱水用筒３と撹拌軸４の間で脱水用筒３の径方向に広がろうとする。上方の濾材Ａは、らせん状の凸条４２に押されて、下方の濾材Ａは撹拌羽根４３に押されて撹拌軸４の周りを周回運動する際、図５に示すように、脱水用筒のウエッジワイヤ３１の角部３１ａに強く擦りつけられ、これによっても、表面の凝着物を剥離させる。

加圧ポンプ７により加圧され、高圧水流入口２５，２６から流入した高圧水Ｗは、図５に示すように、脱水用筒３のウエッジワイヤ３１間の間隙（通水孔）３４の外側開口から内側開口へ向けて流送される。こうして、高圧水Ｗは、濾材Ａから除去されウエッジワイヤ３１の間に挟まれた汚れ（濾材Ａに付着していた汚れや凝着物）Ｄや、凝着物が剥離して小さくなりウエッジワイヤ３１の間（通水孔３４）に挟まれた濾材Ａを脱出させる。また、高圧水流入口２５から流入し、らせん状の凸条４２に当たるよう流送された高圧水Ｗは、らせん状の凸条４２が回転する間に、らせん状の凸条４２に挟まれた濾材Ａに衝突して、濾材Ａを撹拌・洗浄する。

一方高圧水流入口２６から流入した高圧水Ｗは、撹拌軸４の濾材流出口４５に向けて流送され、濾材流出口４５から撹拌軸４の内部に入り込み、撹拌軸４内部で遠心力により外方へ飛ばされる濾材Ａを内方へ押し戻すよう作用して濾材Ａを効果的に撹拌・洗浄する。

洗浄された濾材Ａは、開閉具８を開くことにより、汚れＤや濾材Ａから欠け落ちた破片等と共に、脱水用筒３内壁と円板状部材８１との間隙から濾材取り出し管６内へ排出される。この脱水用筒３内壁と円板状部材８１との間の間隙の大きさを調接することにより、表面の汚れが剥離して小さくなった濾材Ａだけをこの間隙から排出し、汚れが十分に剥離しない大きい濾材Ａを脱水用筒３内部に留めておくことができる。

脱水用筒３と撹拌軸４の間から撹拌軸４の下側のスリーブエンド４７と開閉具８の円板状部材８１との間に潜り込んだ濾材Ａは、撹拌羽根４９により撹拌されるとともに、遠心力により円板状部材８１と脱水用筒３との間の間隙に配送される。

斯くして、濾材取り出し管６に排出された濾材Ａ及び汚れＤやかけた微小な濾材Ａの破片は、濾材Ａに付着した水とともに洗浄・搬送手段１１ｂで細濾材分離装置１８に送られ、濾材Ａは、水洗されて汚れＤや破片を取り除かれ集積用のボックス１９に回収される。

細濾材分離装置１８は、濾材Ａから分離して沈殿した汚泥を、取り出し部９１から取り出せるよう構成されており、開閉弁９２を開いて吸引・搬送手段１１ｃを駆動すると、この汚泥が吸引されて、排出用ボックス９３に放出される。

（第２実施形態）
第１実施形態では、濾材凝着物除去装置１が組み込まれた第３分級装置１７を濾材リサイクルシステム１０に組み込んで使用する場合を示したが、図１（ｂ）に示した第２実施形態のように、第３分級装置１７を濾材リサイクルシステム１０から独立させて単独で使用することも可能である。
第２実施形態では、図１（ｂ）に示すように高圧水流入口２５，２６から流入させる高圧水Ｗを加圧するための専用の加圧ポンプ９７が別途設けられる。濾材Ａは、濾材投入口９７から投入する。第３分級装置１７は、ふるい９９のふるい網の目の大きさを調整して、凝着物の少ない小径の濾材Ａを予め分級除去して集積用のボックス１９に回収し、凝着物の多い大径の濾材Ａのみを濾材凝着物除去装置１で処理するようにしている。このように予め凝着物の少ない濾材を除去しておくことで凝着物の除去が必要な濾材のみを処理することができるため、効率よく凝着物の除去処理を行うことができる。

本発明の濾材凝着物除去装置は、上記の実施形態に限られず、例えば、脱水用筒の側壁はウエッジワイヤの代わりに、いわゆるパンチングメタルや網材により形成してもよい。
また、開閉具の板状部材をウエッジワイヤやパンチングメタル、網材等でふるい状に形成して、汚れが除去されて小さくなった濾材をふるいにかけるようにして、濾材取り出し管へと排出するようにしてもよい。濾材流入口及び濾材流出口の形状は、上記の形状に限られず、また、濾材流入口又は濾材流出口とらせん状の凸条との位置関係も上記した位置関係に限られるものではない。

本発明の濾材凝着物除去装置及び濾材凝着物除去方法は、濾材表面の強な凝着物を効果的に除去できるため、湖水や河川水、地下水等の濾過を行う濾過塔や濾過池用の濾材のリサイクルに好適に用いることができる。

１ 濾材凝着物除去装置
２ 筒状ケーシング
２１ 上部筒
２２ 下部筒
２３ 濾材供給口
２４ 濾材取り出し口
２５，２６ 高圧水流入口
３ 脱水用筒
３１ ウエッジワイヤ
３１ａ 角部
３４ ウエッジワイヤの間隙（通水孔）
３５ 下側開口部
４ 撹拌軸
４１ａ 軸内洗浄室
４２ らせん状の凸条
４３ 撹拌羽根
４４ 濾材流入口
４５ 濾材流出口

Claims (6)

1. 筒状ケーシングと、前記筒状ケーシングの内方に設けられ側壁に複数の通水孔が設けられた脱水用筒と、前記脱水用筒に挿通され回転駆動される撹拌軸とを有し、前記脱水用筒と前記撹拌軸の間に供給された濾材を撹拌して濾材表面に凝着した凝着物を除去する濾材凝着物除去装置であって、
   前記撹拌軸は、外周面の少なくとも一部にらせん状の凸条を備え、
   前記らせん状の凸条は、前記撹拌軸が回転駆動されると前記複数の通水孔の内側開口の周縁に濾材を擦りつけるよう構成されていることを特徴とする濾材凝着物除去装置。
2. 前記通水孔の外側開口から内側開口へ向けて高圧水を流送する高圧水流入口を備える請求項１に記載の濾材凝着物除去装置。
3. 前記高圧水流入口は、前記撹拌軸の回動時に、前記高圧水を前記らせん状の凸条と凸条の間に当てるよう構成されている請求項２に記載の濾材凝着物除去装置。
4. 前記撹拌軸は、内部に濾材を洗浄するための軸内洗浄室と、前記軸内洗浄室に濾材を流入させる濾材流入口と、前記軸内洗浄室から濾材を流出させる濾材流出口とを備え、
   前記高圧水流入口は、前記撹拌軸の回動時に、前記高圧水を前記撹拌軸の濾材流出口に向けて流送するよう構成されている請求項２に記載の濾材凝着物除去装置。
5. 前記脱水用筒の側壁の少なくとも一部が、複数のウエッジワイヤをスクリーン状に配設して形成されており、
   前記通水孔が、隣接するウエッジワイヤの間隙からなる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の濾材凝着物除去装置。
6. 複数の通水孔を側壁に設けた脱水用筒に、外周面の少なくとも一部にらせん状の凸条を設けた撹拌軸を挿通して、前記脱水用筒と前記撹拌軸の間に濾材を供給し、前記撹拌軸を回転駆動して前記らせん状の凸条により、前記複数の通水孔の内側開口周縁に濾材を擦りつけることを特徴とする濾材凝着物除去方法。

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