JP2016077972A

JP2016077972A - ろ過装置

Info

Publication number: JP2016077972A
Application number: JP2014212586A
Authority: JP
Inventors: 弘治菅原; Hiroharu Sugawara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】セシウムなどの放射性物質や六価クロムなどの重金属等の有害物質が付着した微細粒子が混在していても、これらの微細粒子ができるだけフィルタに付着しないようにして効率よく除去できるようにする。【解決手段】上流側から下流側に向けて処理水が順次流下して収容される収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）を隔壁２を介して複数連設し、上流側の収容槽Ｋから隣接する下流側の収容槽Ｋに至る途中にフィルタＦを設け、最上流端の収容槽Ｋに処理水を供給して該処理水を流下により連続ろ過するもので、最上流端の収容槽Ｋ１の前に、処理水に該処理水中の微細粒子を凝集させる凝集剤を入れて撹拌する前処理槽１０を設け、フィルタＦを網状部材で形成し、フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）の目の粗さを、上流側から下流側に向けて順次細かくした。【選択図】図２

Description

本発明は、湖沼，貯水槽等の水質を浄化するためのろ過装置に係り、特に、放射性物質や重金属などが混入した水を浄化するに適したろ過装置に関する。

従来、図６に示すように、この種のろ過装置Ｓａとしては、例えば、特開平９−１０８５０７号公報（特許文献１）に掲載されたものが知られている。これは、上流側から下流側に向けて処理水が順次流下して収容される収容槽１００を隔壁１０１を介して複数連設し、上流側の収容槽１００から隣接する下流側の収容槽１００に至る途中に空隙のある濾材を集合させたフィルタ１０２を設けている。具体的には、収容槽１００の下流側内部に処理水の通過経路１０３を形成し、この通過経路１０３にフィルタ１０２を装着している。そして、最上流端の収容槽１００に処理水を供給し、処理水を流下させ、フィルタ１０２を通過させて、処理水中の微細粒子や微生物等の不純物を連続してろ過するようにしている。そして、フィルタ１０２が目詰まりしてきたならば、水を逆流させる所謂逆洗浄により洗浄するようにしている。

特開平９−１０８５０７号公報

ところで、上記従来のろ過装置Ｓａにおいては、ろ過する微細粒子に、例えば、セシウムなどの放射性物質や、六価クロムなどの重金属が付着している場合には、これらはフィルタ１０２に付着していくが、その洗浄をする際には、水を逆流させる所謂逆洗浄により洗浄を行うので、再び、これらの微細粒子が分散することになるという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、セシウムなどの放射性物質や六価クロムなどの重金属等の有害物質が付着した微細粒子が混在していても、これらの微細粒子ができるだけフィルタに付着しないようにして効率よく除去できるようにしたろ過装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明のろ過装置は、上流側から下流側に向けて処理水が順次流下して収容される収容槽を隔壁を介して複数連設し、上流側の収容槽から隣接する下流側の収容槽に至る途中にフィルタを設け、最上流端の収容槽に処理水を供給して該処理水を流下により連続ろ過するろ過装置において、最上流端の収容槽の前に、処理水に該処理水中の微細粒子を凝集させる凝集剤を入れて撹拌する前処理槽を設け、上記フィルタを網状部材で形成し、上記凝集剤により凝集させられた凝集体を収容槽に沈殿可能にした構成としている。

これにより、処理水をろ過するときは、処理水を前処理槽に入れるとともに、前処理槽には凝集剤を入れて撹拌する。前処理槽においては、処理水中の微細粒子は、凝集剤により凝集して凝集体（フロック）となり、撹拌されるので処理水中に分散し、一部は前処理槽の底部に沈殿する。その後、処理水は、上流側の収容槽に流入させられ、下流側の収容槽に向けて順次流下していく。この流下の過程では、各収容槽においては、自然流下によるので、凝集体はフィルタを通過しようとするが、フィルタは網状部材で形成されているので、フィルタの目より粗い凝集体は堰きとめられて収容槽の底部に沈殿していく。収容槽に沈殿した沈殿物は、適時に取り出す。そのため、凝集体を沈殿物として取り出すことができるので、セシウムなどの放射性物質や六価クロムなどの重金属等の有害物質が付着した微細粒子が混在していても、これらの微細粒子をできるだけフィルタに付着しないようにして効率よく除去できるようになり、装置の洗浄時などに有害物質が分散してしまう事態を防止することができる。

そして、必要に応じ、上記フィルタの目の粗さを、上流側から下流側に向けて順次細かくした構成としている。これにより、粒子の大きい凝集体から徐々に各収容槽で沈殿させることができ、フィルタの目詰まりを生じにくくすることができる。

また、必要に応じ、上記収容槽の全部若しくは一部に該収容槽に沈殿した沈殿物を排出する開閉可能なドレン口を設けた構成としている。ドレン口から沈殿物を排出できるので、排出効率が向上させられる。

更に、必要に応じ、上記前処理槽に、処理水を投入する処理水投入口と、液状の凝集剤を注入する凝集剤注入口と、該前処理槽に入れられた処理水及び凝集剤を撹拌する撹拌器とを備えた構成としている。液状の凝集剤を入れやすくすることができるとともに、撹拌を確実に行うことができる。

更にまた、必要に応じ、上流側の収容槽と隣接する下流側の収容槽とを区画する隔壁に開口を形成し、該開口に上記フィルタを設けた構成としている。網状部材からなるフィルタの取付けを容易にすることができる。

また、必要に応じ、上記前処理槽を、上記最上流端の収容槽に隔壁を介して連設し、該前処理槽と上記最上流端の収容槽とを区画する隔壁に開口を形成し、該開口に、上記最上流の収容槽とこれに隣接する下流側の収容槽との間に設けたフィルタよりも目の粗い網状部材で構成されたフィルタを設けた構成としている。前処理槽から最上流側の収容槽との間においても凝集体をフィルタでろ過して前処理槽に沈殿させることができるので、それだけ処理効率が向上させられる。

更に、必要に応じ、上記収容槽を、同形の矩形箱状に形成し、該収容槽の４以上の偶数個を水平方向に行列状に列設した水平収容槽群を設け、該水平収容槽群を垂直方向に複数連設し、最上段の水平収容槽群において、隣接する収容槽間のフィルタの下端の水平設置面に対する高さを、上流側から下流側に向けて順次低くした構成としている。収容槽が８以上になるので、凝集体のろ過，沈殿を段階的に確実に行うことができるようになる。また、最上段の水平収容槽群において、隣接する収容槽間のフィルタの下端の水平設置面に対する高さを、上流側から下流側に向けて順次低くしたので、処理水の流下を円滑に行うことができる。

本発明によれば、凝集体を沈殿物として取り出すことができるので、セシウムなどの放射性物質や六価クロムなどの重金属等の有害物質が付着した微細粒子が混在していても、これらの微細粒子をできるだけフィルタに付着しないようにして効率よく除去できるようになり、装置の洗浄時などに有害物質が分散してしまう事態を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るろ過装置をその使用状態とともに示す図である。本発明の実施の形態に係るろ過装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係るろ過装置を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係るろ過装置を示す別の分解斜視図である。本発明の実施の形態に係るろ過装置を示す側面断面図である。従来のろ過装置の一例を示す側面断面図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係るろ過装置について詳細に説明する。
図１乃至図５には、本発明の実施の形態に係るろ過装置Ｓを示している。このろ過装置Ｓは、上流側から下流側に向けて処理水が順次流下して収容される収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）を隔壁２を介して複数連設してなるろ過処理槽１と、ろ過処理槽１の最上流端の収容槽Ｋ１の前に付設され処理水に該処理水中の微細粒子を凝集させる凝集剤を入れて撹拌する前処理槽１０とを備えている。また、上流側の収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）から隣接する下流側の収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）に至る途中には、フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）が設けられており、最上流端の収容槽Ｋ１に前処理槽１０から処理水を供給して、処理水を流下により連続ろ過する。

詳しくは、ろ過処理槽１において、収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）は、同形の矩形箱状に形成されており、収容槽Ｋの４以上の偶数個を水平方向に行列状に列設した水平収容槽群３が設けられ、この水平収容槽群３は、垂直方向に複数連設されている。実施の形態では、水平収容槽群３は、上流側から下流側に向かう長手方向に沿って３つ列設した収容槽Ｋの列を、短手方向に２列設けて構成されているとともに、垂直方向に２段設けられている。これにより、上下に６個ずつの、合計全部で１２個の収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）が設けられている。収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）に付された符号の数字は、処理水が流れる順を示している。上段の水平収容槽群３の各収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ８，Ｋ９，Ｋ１２）の上部は開放されており、これら６個の収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ８，Ｋ９，Ｋ１２）を同時に塞ぐ着脱可能な蓋４（図２）が備えられている。また、下段の水平収容槽群３の各収容槽Ｋ（Ｋ２，Ｋ３，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ１０，Ｋ１１）の上部は、上段の水平収容槽群３の各収容槽（Ｋ１，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ８，Ｋ９，Ｋ１２）の底壁で塞がれている。実施の形態では、ろ過処理槽１は、長手方向長さ１８４０ｍｍ，短手方向長さ９２５ｍｍ，高さ９２０ｍｍに形成されている。

上流側の収容槽Ｋと隣接する下流側の収容槽Ｋとを区画する隔壁２には、開口５が形成されており、各開口５には、フィルタＦが設けられている。収容槽Ｋ１及び収容槽Ｋ２の隔壁２，収容槽Ｋ２及び収容槽Ｋ３の隔壁２，収容槽Ｋ３及び収容槽Ｋ４の隔壁２，収容槽Ｋ５及び収容槽Ｋ６の隔壁２，収容槽Ｋ６及び収容槽Ｋ７の隔壁２，収容槽Ｋ７及び収容槽Ｋ８の隔壁２，収容槽Ｋ９及び収容槽Ｋ１０の隔壁２，収容槽Ｋ１０及び収容槽Ｋ１１，収容槽Ｋ１１及び収容槽Ｋ１２の隔壁２には、矩形状に形成された開口５が行列状（２×３）に６つ形成されている。また、収容槽Ｋ４及び収容槽Ｋ５の隔壁２，収容槽Ｋ８及び収容槽Ｋ９の隔壁２には、矩形状に形成された開口５が上側に２つ並設されている。最下流の収容槽Ｋ１２には、排出口６が形成されている。

前処理槽１０は、ろ過処理槽１の最上流端の収容槽Ｋ１の前側において、この最上流端の収容槽Ｋ１を含む４つの収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４）の隔壁２を介して連設されている。実施の形態では、前処理槽１０は、矩形箱状に形成され、長手方向長さ４５０ｍｍ，短手方向長さ９２５ｍｍ，高さ９２０ｍｍに形成されている。また、前処理槽１０には、処理水を投入する処理水投入口１１と、液状の凝集剤を注入する凝集剤注入口１２と、前処理槽１０に入れられた処理水及び凝集剤を撹拌する撹拌器１３とが備えられている。処理水投入口１１及び凝集剤注入口１２は、前処理槽１０の上部開放口を覆う天板１４に設けられており、下端が前処理槽１０の底壁１０ａに延びて、処理水及び凝集剤を底壁近傍で供給できるようにしている。また、撹拌器１３は、天板１４に設けられたモータ１５と、モータ１５によって回転させられる撹拌羽根１６とを備えて構成されている。液状の凝集剤を入れやすくすることができるとともに、撹拌を確実に行うことができる。

前処理槽１０に入れられる凝集剤としては、例えば、水溶性である限り周知の無機凝集剤，有機凝集剤あるいはこれらの適宜の組み合わせのものを広く利用できる。無機凝集剤としては、例えば、アルミニウム系や鉄系の凝集剤を使用することができる。より具体的には、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や塩化第二鉄を使用することができる。有機凝集剤としては、例えばキチンキトサン等の天然高分子化合物、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸イミド等の高分子凝集剤を使用することができる。

また、前処理槽１０と最上流端の収容槽Ｋ１とを区画する隔壁２には、矩形状に形成された開口５（ａ）が上側に２つ並設されている。この開口５（ａ）には、最上流の収容槽Ｋ１とこれに隣接する下流側の収容槽Ｋ２との間に設けたフィルタＦ２よりも目の粗い同様の網状部材で構成されたフィルタＦ１が設けられている。

そして、図５に示すように、上段の水平収容槽群３において、前処理槽１０とこれに隣接する収容槽Ｋ１との間の開口５（ａ）の下端，隣接する収容槽Ｋ４及び収容槽Ｋ５間の開口５（ｂ）の下端，隣接する収容槽Ｋ８及び収容槽Ｋ９間の開口５（ｃ）の下端の水平設置面Ｅに対する高さｈ１，ｈ２，ｈ３（後述のこれらの開口５に設けられるフィルタＦ（Ｆ１，Ｆ５，Ｆ９）の下端）は、上流側から下流側に向けて順次低くなるように形成されている。

フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）は、金属製あるいはプラスチック製などの網状部材で形成されており、凝集剤により凝集させられた凝集体を前処理槽１０，収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）に沈殿可能にしている。フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）は、各開口５の開口縁部に夫々枠状の止め部材（図示せず）により止着されている。フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）に付された符号の数字は、処理水が流れる順を示している。開口５に取り付けるので、網状部材からなるフィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）の取付けを容易にすることができる。そして、フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）の目の粗さは、上流側から下流側に向けて順次細かくしている。実施の形態では、例えば、フィルタＦ１の目開きを１０．８００ｍｍ、フィルタＦ２の目開きを５．９３８ｍｍ、フィルタＦ３の目開きを１．０８８ｍｍ、フィルタＦ４の目開きを０．６１５ｍｍ、フィルタＦ５の目開きを０．２１９ｍｍ、フィルタＦ６の目開きを０．０９０ｍｍ、フィルタＦ７の目開きを０．０６２ｍｍ、フィルタＦ８の目開きを０．０３２ｍｍ、フィルタＦ９の目開きを１０μｍ、フィルタＦ１０の目開きを８μｍ、フィルタＦ１１の目開きを４μｍ、フィルタＦ１２の目開きを１μｍにしている。

更に、図５に示すように、収容槽Ｋの全部若しくは一部、実施の形態においては、下段の水平収容槽群３の各収容槽Ｋ（Ｋ２，Ｋ３，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ１０，Ｋ１１）及び前処理槽１０には、これらの各槽に沈殿した沈殿物を排出する開閉可能なドレン口２０が設けられている。下段の水平収容槽群３の各収容槽Ｋ（Ｋ２，Ｋ３，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ１０，Ｋ１１）の底壁及び前処理槽１０の底壁は、すり鉢型に形成されており、その最下端にドレン口２０が形成され、ドレン口２０には手動の開閉バルブ２１が接続されている。この開閉バルブ２１には、バキューム装置（図示せず)を接続することができる。

従って、この実施の形態に係るろ過装置Ｓによれば、例えば、図１に示すように、湖沼の水を処理水としてこれを浄化して戻す場合、特に、湖沼の水の除染を行う場合について説明すると、以下のようになる。ろ過装置Ｓを、湖沼の近傍に設置し、ポンプ３０によりある程度大きなゴミを取り除いた湖沼の水を処理水としてくみ上げ、前処理槽１０に連続的に供給する。前処理槽１０においては、液体の凝集剤が適量連続的に供給される。この場合、処理水中の微細粒子が凝集剤により凝集され、特に、セシウムなどの放射性物質や六価クロムなどの重金属等の有害物質が付着した微細粒子が凝集剤により凝集されていく。

これにより、前処理槽１０においては、処理水中の微細粒子は、凝集剤により凝集して凝集体（フロック）となり、撹拌されるので処理水中に分散し、一部は前処理槽１０の底部に沈殿する。前処理槽１０から最上流側の収容槽Ｋ１との間においても凝集体をフィルタＦ１でろ過して前処理槽１０に沈殿させることができるので、それだけ処理効率が向上させられる。その後、処理水は、上流側の収容槽Ｋに流入させられ、下流側の収容槽Ｋに向けて順次流下していく。この流下の過程では、各収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）においては、自然流下によるので、凝集体はフィルタＦを通過しようとするが、フィルタＦは網状部材で形成されているので、フィルタＦの目より粗い凝集体は堰きとめられて収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）の底部に沈殿していく。特に、フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）の目の粗さを、上流側から下流側に向けて順次細かくした構成としているので、これにより、粒子の大きい凝集体から徐々に各収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）で沈殿させることができ、フィルタＦの目詰まりを生じにくくすることができる。

また、このろ過装置Ｓにおいては、収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）が１２個もあるので、凝集体のろ過，沈殿を段階的に確実に行うことができるようになる。また、最上位の水平収容槽群３において、フィルタＦ（Ｆ１，Ｆ５，Ｆ９）の下端の水平設置面に対する高さを、上流側から下流側に向けて順次低くしたので、処理水の流下を円滑に行うことができる。凝集体が沈殿させられろ過された処理水は、最下流の収容槽Ｋ１２の排出口６から排出されて、湖沼へ戻されていく。

そして、収容槽Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）に沈殿した沈殿物は、適時に取り出す。この場合、前処理槽１０及び下段の水平収容槽群３の各収容槽Ｋ（Ｋ２，Ｋ３，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ１０，Ｋ１１）においては、開閉バルブ２１を開にし、吸引装置などで沈殿した沈殿物をドレン口２０から排出する。ドレン口２０から沈殿物を排出できるので、排出効率が向上させられる。上段の水平収容槽群３の各収容槽（Ｋ１，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ８，Ｋ９，Ｋ１２）においては、例えば、バキューム装置により吸引して除去する。そのため、凝集体を沈殿物として取り出すことができるので、セシウムなどの放射性物質や六価クロムなどの重金属等の有害物質が付着した微細粒子が混在していても、これらの微細粒子をできるだけフィルタＦ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）に付着しないようにして効率よく除去できるようになり、装置の洗浄時などに有害物質が分散してしまう事態を防止することができる。

尚、上記実施の形態において、収容槽Ｋの数は上述した１２個に限定されるものではなく、例えば、水平収容槽群３を１２個にして上下２段にするなど、適宜変更して差支えない。また、上記実施の形態においては、湖沼の水の除染を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような水を対象としても良いことは勿論である。フィルタＦの目の粗さにもよるが、排出口６からの処理水は、殺菌すれば飲料水にすることができるなど、汎用性が極めて高いものになる。

Ｓろ過装置
１ろ過処理槽
Ｋ（Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋ１２）収容槽
２隔壁
３水平収容槽群
４蓋
５開口
６排出口
１０前処理槽
１１処理水投入口
１２凝集剤注入口
１３撹拌器
Ｆ（Ｆ１，Ｆ２・・・Ｆ１２）フィルタ
２０ドレン口
２１開閉バルブ
３０ポンプ

Claims

上流側から下流側に向けて処理水が順次流下して収容される収容槽を隔壁を介して複数連設し、上流側の収容槽から隣接する下流側の収容槽に至る途中にフィルタを設け、最上流端の収容槽に処理水を供給して該処理水を流下により連続ろ過するろ過装置において、
最上流端の収容槽の前に、処理水に該処理水中の微細粒子を凝集させる凝集剤を入れて撹拌する前処理槽を設け、上記フィルタを網状部材で形成し、上記凝集剤により凝集させられた凝集体を収容槽に沈殿可能にしたことを特徴とするろ過装置。
上記フィルタの目の粗さを、上流側から下流側に向けて順次細かくしたことを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
上記収容槽の全部若しくは一部に該収容槽に沈殿した沈殿物を排出する開閉可能なドレン口を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のろ過装置。
上記前処理槽に、処理水を投入する処理水投入口と、液状の凝集剤を注入する凝集剤注入口と、該前処理槽に入れられた処理水及び凝集剤を撹拌する撹拌器とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載のろ過装置。
上流側の収容槽と隣接する下流側の収容槽とを区画する隔壁に開口を形成し、該開口に上記フィルタを設けたことを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載のろ過装置。
上記前処理槽を、上記最上流端の収容槽に隔壁を介して連設し、該前処理槽と上記最上流端の収容槽とを区画する隔壁に開口を形成し、該開口に、上記最上流の収容槽とこれに隣接する下流側の収容槽との間に設けたフィルタよりも目の粗い網状部材で構成されたフィルタを設けたことを特徴とする請求項５記載のろ過装置。
上記収容槽を、同形の矩形箱状に形成し、該収容槽の４以上の偶数個を水平方向に行列状に列設した水平収容槽群を設け、該水平収容槽群を垂直方向に複数連設し、最上段の水平収容槽群において、隣接する収容槽間のフィルタの下端の水平設置面に対する高さを、上流側から下流側に向けて順次低くしたことを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載のろ過装置。