JP2021079365A - モジュール化フィルターの水と空気分配装置およびそのシステムならびに適用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な水と空気分配、およびより低い逆洗エネルギー消費を達成する、新規の水と空気分配装置およびシステムの提供。【解決手段】フィルターブリック本体１および水と空気分配モジュールを含み、フィルターブリック本体１の内部には２つのキャビティが設けられ、２つのキャビティに面するフィルターブリック本体１の底部にはそれぞれ１つの流量制御隙間１３が設けられ、フィルターブリック本体１の底部に水流通路１４が設けられ、水と空気分配モジュールはヘッド本体およびロッド本体を含み、ヘッド本体の内部は、仕切り板により上層に位置する空気分配領域および下層に位置する水分配領域に分割され、ロッド本体は、水分配領域に延びる水分配ロッド、および仕切り板を貫通して空気分配領域に延びる空気分配ロッドを含む、水と空気分配装置。【選択図】図１

Description

本発明は、水処理設備の分野に関し、特に、モジュール化フィルターの水と空気分配装置
およびそのシステムならびに適用方法に関する。

濾過または生物学的濾過は、主に脱窒バイオフィルター、曝気バイオフィルター、オゾン
−活性炭素バイオフィルター、通常のクイックフィルター、およびサイフォンフィルター
などを含む給水および下水処理の中核プロセスユニットである。逆洗は、濾過または生物
学的濾過プロセスの中核であり、水処理構造の処理効率および長期安定運転を確保するた
めの基盤であり、かつ、逆洗プロセスの最も重要な部品は水と空気分配装置およびシステ
ムであり、水と空気分配が均一で省エネルギーである水と空気分配装置およびシステムの
開発は、濾過または生物学的濾過プロセスの常に大きな需要である。
中国の発明特許ＣＮ１０８３２８７２９Ａには、Ｓ型フィルターブリック水分配システム
が開示され、それは、二次水分配室構造を採用し、逆洗空気と水はフィルターブリックの
内部に二次的に分配されることにより、水と空気をより均一に分配させるが、二次分配室
の構造はより複雑であり、かつ、空気と水の二次分配はエネルギー消費の増加をもたらす
。中国の発明特許ＣＮ１０９２３１４２２Ａには、新規のＴ型フィルターブリックおよび
その取り付けと実施方法が開示され、それは、ほぞ孔構造で接続され、フィルターブリッ
クの両側は鋸歯状の密な隙間であり、隙間の増加は水と空気分配の均一性にとって有益で
あるが、空気分配システムにより多くの空気出口が必要になり、逆洗空気量が増加するた
め、逆洗エネルギー消費が増加する。
したがって、本発明は、均一な水と空気分配およびより低い逆洗エネルギー消費を達成す
るために、新規の水と空気分配装置およびシステムを提供する。

上記技術的問題に鑑みて、本発明は、モジュール化フィルターの水と空気分配装置および
そのシステムならびに適用方法を提供し、本発明の目的は、従来の水と空気分配装置の空
気分配均一性と逆洗エネルギー消費のバランスをとることが困難である現在の状況を改善
し、かつ、より高い逆洗効率を維持できることである。
本発明の技術的解決手段は、以下のとおりである。

モジュール化フィルターの水と空気分配装置であって、フィルターブリック本体および水
と空気分配モジュールを含み、フィルターブリック本体は直方体構造であり、フィルター
ブリック本体の外殻はＨＤＰＥ材料で作られ、内部はコンクリートで充填され、全体の強
度が高く、かつ耐久性が損なわれにくい。フィルターブリック本体の内部には、フィルタ
ーブリック本体の長手方向に関して対称的に分布する２つのキャビティが設けられ、キャ
ビティの内側壁には永久磁石材料層が設けられ、長さ方向に沿ったフィルターブリック本
体の両側の底部においてそれぞれ２つのキャビティの中央にそれぞれ１つの流量制御隙間
が設けられ、キャビティを外部と連通させ、フィルターブリック本体の底部には水流通路
が設けられ、水流通路は長さ方向に沿ってフィルターブリック本体を貫通し、かつ２つの
キャビティを連通し、フィルターブリック本体の両側には、隣接するフィルターブリック
に接続された固定突起および固定ソケット、ならびに隣接する２つのフィルターブリック
を等しい幅のスリットに分離するための制限ブロックが設けられ、フィルターブリック本
体の上部にはスロットカバー付きのスロットが設けられ、スロットの内部にはコンクリー
トなどのカウンタウェイト充填材が設けられ、スロット内にはキャビティの上部に連通す
る縦貫通管が設けられ、縦貫通管には水と空気分配モジュールに接続されるためのプルロ
ッドが設けられる。
水と空気分配モジュールは、ヘッド本体およびロッド本体を含み、ヘッド本体は球体構造
であり、ヘッド本体の内部は、仕切り板により上層に位置する空気分配領域および下層に
位置する水分配領域に分割され、空気分配領域のヘッド本体の側壁には複数の空気分配孔
が設けられ、水分配領域のヘッド本体の側壁には複数の水分配孔が設けられ、ロッド本体
は、水分配領域に延びる水分配ロッド、および仕切り板を貫通して空気分配領域に延びる
空気分配ロッドを含み、ヘッド本体の上端と下端にはそれぞれ、小ベアリングと大ベアリ
ングによってプルロッドの末端、水分配ロッドの上端に回転可能に接続されることにより
、ヘッド本体は、気流または水流の作用下で水と空気分配を回転および分散させ、小ベア
リングと大ベアリングはプラスチックベアリングを選択することができ、材料は好ましく
はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を選択し、優れた機械的特性、良好な自己潤
滑特性、および耐食性などの特性を備える。
さらに、永久磁石材料層は、複数のネオジム磁石片であり、ネオジム磁石片の中央には、
ネオジム磁石片をキャビティの内側壁のボルトに挿入してナットで固定するための固定孔
が設けられ、同時に、ネオジム磁石片とキャビティの内側壁との間に接着剤で補強され、
接着剤はプラスチック製の粘着性磁石接着剤ＹＨ−８９６を使用することができる。強力
な磁力を有するネオジム磁石片を使用してキャビティ領域に磁場を形成し、逆洗によって
放出された微細な水流を磁化および撹乱して高酸素水を形成し、逆洗効率を大幅に向上す
ることができる。
さらに、プルロッドは縦貫通管内で縦方向に引き下げられ、かつ取り外し可能であり、プ
ルロッドの上端は四角形接続ヘッドで、四角形接続ヘッドはプルロッドの回転を制限する
ためにスロットカバー内の四角形制限スロットに嵌め込まれる。プルロッドは、水と空気
分配モジュールの取り付けおよび位置決めを容易にするために使用され、逆洗プロセスの
インパルスの下での揺れを防止し、それによって水と空気分配の均一性を低減させる。
さらに、空気分配ロッドは水分配ロッドの内部に嵌着され、かつ空気分配ロッドの上部は
水分配ロッドより高く、水分配ロッドと空気分配ロッドの上部両側にはそれぞれ水出口と
空気出口が設けられ、水分配ロッドの底部外側には雄ねじ層が設けられ、水分配ロッドの
底部には酸素濃縮フィルタースクリーンが設けられる。空気分配ロッドと水分配ロッドの
嵌着設計により、水と空気分配モジュールは多目的機能を実現することができ、空気分配
と水分配さらにその両方を同時に実行することができる。
さらに、酸素濃縮フィルタースクリーンは、スチールファイバーと酸素濃縮マイナスイオ
ンファイバーが３次元編み法に従って織られ、ここで、スチールファイバーの数と酸素濃
縮マイナスイオンファイバーの数の比が１：３であり、酸素濃縮フィルタースクリーンの
開口部直径は１〜１．５ｍｍである。スチールファイバーはスケルトンサポートを提供し
、酸素濃縮マイナスイオンファイバーは、逆洗水の予備酸素濃縮処理を実行することがで
き、不純物を遮断して水分配孔の閉塞を防止できるだけでなく、逆洗の酸素含有量を増加
して逆洗効率を向上でき、さらに、開口部直径が大きすぎると不純物の遮断を助長せず、
開口部直径が小さすぎると流入水が妨げられやすい。
さらに、各空気分配孔および水分配孔の外側には水流または空気流の方向を変えるための
半球形バッフルが設けられ、各半球形バッフルの開口部の方向は同じである。半球状バッ
フルを設けることにより、空気分配孔から放出される空気流および水分配孔から放出され
る水流を偏向させて動力を形成し、ヘッド本体の回転の駆動に役立ち、回転の慣性によっ
て空気流と水流をより均等に分配させる。
さらに、固定ソケットの深さと制限ブロックの突出長さの合計は、固定突起の長さよりも
大きい。水流と空気流の拡散を促進するために、隣接するフィルターブリックを接合する
ときにスリットを形成しやすい。
本発明は、さらに、上記装置を用いて水と空気を分配するシステムを提供し、水処理構造
の底部に配置された支持板を含み、支持板には各キャビティに対応する中央位置で埋め込
みケーシングが設けられ、埋め込みケーシングは、水分配ロッドの末端にネジによって接
続されるために使用され、支持板の下の領域は水分配領域であり、水分配領域は外部の給
水管に接続され、給水管には逆洗給水弁が設けられ、水分配領域には空気分配管が設けら
れ、水分配分岐管は空気分配管の末端内に嵌着され、空気分配管は外部吸気管に接続され
、吸気管上には逆洗吸気弁が設けられる。逆洗するとき、給水管上の逆洗給水弁を開き、
逆洗水を水分配領域に導入してから、水分配領域上の支持板上の埋め込みケーシングによ
り水分配ロッドから水分配領域に水を送り、最後に、空気分配孔によりキャビティに入っ
て空気を分配し、水分配と空気分配も同時に実施することができる。水処理構造には、脱
窒バイオフィルター、曝気バイオフィルター、オゾン−活性炭素バイオフィルター、通常
のクイックフィルター、サイフォンフィルターなどが含まれるが、これらに限定されない
。
本発明の別の目的は、上記システムを用いて水と空気を分配する方法を提供することであ
り、以下のステップを含む。
Ｓ１、下水処理スケール、流入水質、および排水要件に従って、標準水処理構造のサイズ
が計算され、Ｌ（長さ）×Ｂ（幅）として選択され、単位はｍｍであり、水と空気分配装
置のサイズはｌ（長さ）×ｂ（幅）であり、単位はｍｍである、
Ｓ２、ステップＳ１における標準水処理構造のサイズに従って、水と空気分配に必要な数
は、Ｎ＝（Ｌ／（ｌ×１．０５））×（Ｂ／（ｂ×１．０５））に決定され、ここで、１
．０５は増幅係数である、
Ｓ３、支持板を標準水処理構造の底部に取り付け、かつ水分配分岐管を支持板の下の水分
配領域に配置され、支持板に対応する各空気分配分岐管の位置をマークし、対応する位置
に応じて孔を開けて埋め込みケーシングを取り付け、かつ、空気分配分岐管を上向きに埋
め込みケーシングを貫通し、続いて空気分配ロッドを空気分配分岐管に嵌着され、かつ、
水分配ロッドと埋め込みケーシングをネジによって接続され、次にプルロッドを縦貫通管
に貫通し、かつスロットカバーで覆い、フィルターブリック本体の取り付けを完了する、
Ｓ４、取り付けられた最初のフィルターブリック本体に基づいて、隣接する２つのフィル
ターブリック本体の間において標準水処理構造の幅方向に沿って固定突起と固定ソケット
により互いに接続され、取り付けられた埋め込みケーシングの位置に応じてフィルターブ
リックの第一列を決定し、これに基づいて、標準水処理構造全体の底部を満たすまで、標
準水処理構造の長さ方向に沿ってフィルターブリック本体の取り付けを持続する、
Ｓ５、空気分配の均一性テストを実行し、逆洗水は給水管から水分配領域に入り、その後
、水分配ロッドにより逆洗水を水分配領域に導入し、続いてヘッド本体の側壁にある複数
の水分配孔から均一に噴射され、同様に、逆洗ガスは空気分配管から導入され、その後、
空気分配ロッドにより空気分配領域に入り、続いてヘッド本体の側壁にある複数の空気分
配孔から均一に噴射され、逆洗水の微細噴流は、永久磁石材料層によって磁気的に活性化
された後に逆洗ガスとキャビティ内で混合され、かつ流量制限隙間からフィルターブリッ
ク本体間のスリットに流れ込み、最終的に上向きに流れて、システムの水と空気分配効果
および逆洗効果を確認するためにガス水逆洗用の標準水処理構造に入る、
Ｓ６、ステップＳ１、ステップＳ２およびステップＳ３の標準水処理構造および水と空気
分配装置ならびにその逆洗水と空気分配システムに従って、モジュール化水処理構造を構
築する。
本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
（１）本発明の本発明の水と空気分配装置は閉じられ、流量制御隙間のみが残され、逆洗
空気分配は、底部から装置の内部キャビティに挿入する水と空気分配モジュールを採用し
、水と空気分配はより均一になり、かつ、装置間の隙間が減少し、空気洗浄、水洗浄、気
水混合洗浄の３つの条件下でのデッドゾーンの面積が減少し、その水と空気分配の均一性
が９０％以上になり、従来の水と空気分配装置と比較して、逆洗エネルギー消費を３０〜
４０％削減した。
（２）本発明の水と空気分配装置およびシステムは、水分配管および水分配を一体に配置
し、かつ、本発明の水と空気分配モジュールは、プルロッドを介してフィルターブリック
本体に取り外し可能に接続することができ、設置および交換しやすく、後期の修理と交換
の難しさを低減させ、メンテナンスコストは低い。
（３）本発明の水と空気分配モジュールは、水分配と空気分配という二重の機能を備え、
かつ、水と空気分配モジュールにおけるヘッド本体は、ベアリングによってロッド本体と
プルロッドとの間に回転可能に接続され、さらに、ヘッド本体の外側壁の水分配孔と空気
分配孔に同じ開口方向の半球形バッフルが設けられ、空気分配孔から放出される気流と水
分配孔から放出される水流を偏向させて動力を形成し、ヘッド本体の回転を駆動するのに
役立ち、回転の慣性によって空気流と水流をより均一に分配させる。
（４）本発明のキャビティの内側壁には、キャビティ領域に磁場を形成するために強力な
磁気特性を有するネオジム磁石片がさらに設けられ、逆洗から放出された微細な水流を磁
化および乱して高酸素水を形成することができ、同じ条件下で、逆洗効率を約２３％向上
することができる。
（５）本発明の水と空気分配装置およびシステムは、異なる水処理需要環境に従ってモジ
ュール化設計および組み立てることができ、普及および適用しやすい。

図１は本発明における水と空気分配装置の立体構造概略図である。 図２は本発明における水と空気分配装置の正面図である。 図３は本発明における水と空気分配装置の左側面図である。 図４は本発明における水と空気分配装置のレフトビュー内部構造概略図である。 図５は本発明におけるネオジム磁石片の構造および取り付けの概略図である。 図６は本発明における水と空気分配システムの構造概略図である。 図７は本発明における水と空気分配システムの部分拡大概略図である。 図８は本発明における水と空気分配モジュールの構造概略図である。 図９は本発明における半球形バッフルを備えたヘッド本体の外部構造概略図である。 図１０は本発明におけるプルロッドの立体構造概略図である。 図１１は本発明におけるＦＬＵＥＮＴソフトウェアでシミュレートされた３つの逆洗条件下で本発明の水と空気分配装置のデッドゾーンの割合である。 図１２は本発明における２０ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での新規の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの図である。 図１３は２０ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での従来の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの図である。 図１４は本発明における２０ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での新規の水と空気分配装置と従来の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの比較ヒストグラムである。 図１５は本発明における２５ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での新規の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの図である。 図１６は２５ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での従来の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの図である。 図１７は２５ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での新規の水と空気分配装置と従来の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの比較ヒストグラムである。 図１８は本発明における３０ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での新規の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの図である。 図１９は３０ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での従来の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの図である。 図２０は３０ｍ３／（ｍ２・ｈ）空気逆洗下での新規の水と空気分配装置と従来の水と空気分配装置の逆洗バブルが占めるピクセルの比較ヒストグラムである。ここで、１−フィルターブリック本体、１１−キャビティ、１２−永久磁石材料層、１２１−ネオジム磁石片、１２２−固定孔、１２３−ボルト、１２４−ナット、１３−流量制御隙間、１４−水流通路、１５−固定突起、１６−固定ソケット、１７−制限ブロック、１８−スロット、１９スロットカバー、１１０−縦貫通管、１１１−プルロッド、１１２−四角形接続ヘッド、１１３−四角形制限スロット、２−水と空気分配モジュール、２１−ヘッド本体、２２−ロッド本体、２３−仕切り板、２４−空気分配領域、２５−水分配領域、２６−空気分配孔、２７−水分配孔、２８−水分配ロッド、２９−空気分配ロッド、２１０ａ−小ベアリング、２１０ｂ−大ベアリング、２１１−水出口、２１２−空気出口、２１３−酸素濃縮フィルタースクリーン、２１４−半球形バッフル、３−水処理構造底部、３１−支持板、３２−埋め込みケーシング、３３−水分配領域、３４−給水管、３５−逆洗給水弁、３６−空気分配管、３７−吸気管、３８−逆洗吸気弁、３９−空気分配分岐管。

実施例１
本実施例は、モジュール化フィルターの水と空気分配装置を提供し、図２および図３に示
すとおり、フィルターブリック本体１および水と空気分配モジュール２を含み、フィルタ
ーブリック本体１は直方体構造であり、長さが４００ｍｍで、幅が２００ｍｍで、高さが
２００ｍｍであり、フィルターブリック本体１の外観概略図は図１に示すとおり、フィル
ターブリック本体１の外殻はＨＤＰＥ材料で作られ、内部はコンクリートで充填され、全
体の強度が高く、かつ耐久性が損なわれにくい。図２に示すとおり、フィルターブリック
本体１の内部には、フィルターブリック本体１の長手方向に関して対称的に分布する２つ
のキャビティ１１が設けられ、長さ方向に沿ったフィルターブリック本体１の両側の底部
においてそれぞれ２つのキャビティ１１の中央にそれぞれ１つの流量制御隙間１３が設け
られ、キャビティ１１を外部と連通させ、フィルターブリック本体１の底部には水流通路
１４が設けられ、水流通路１４は長さ方向に沿ってフィルターブリック本体１を貫通し、
かつ２つのキャビティ１１を連通し、フィルターブリック本体１の両側には、隣接するフ
ィルターブリックに接続された固定突起１５および固定ソケット１６、ならびに隣接する
２つのフィルターブリックを等しい幅のスリットに分離するための制限ブロック１７が設
けられ、ここで、固定ソケット１６の深さと制限ブロック１７の突出長さの合計は、固定
突起１５の長さよりも大きい。水流と空気流の拡散を促進するために、隣接するフィルタ
ーブリックを接合するときにスリットを形成しやすく、スリットの幅は７ｍｍである。図
４に示すとおり、フィルターブリック本体１の上部にはスロットカバー１９付きのスロッ
ト１８が設けられ、スロット１８の内部にはコンクリートなどのカウンタウェイト充填材
が設けられ、スロット１８内にはキャビティ１１の上部に連通する縦貫通管１１０が設け
られ、縦貫通管１１０には水と空気分配モジュール２に接続されるためのプルロッド１１
１が設けられる。図４および１０に示すとおり、プルロッド１１１は縦貫通管１１０内で
縦方向に引き下げられ、かつ取り外し可能であり、プルロッド１１１の上端は四角形接続
ヘッド１１２で、四角形接続ヘッド１１２はプルロッド１１１の回転を制限するためにス
ロットカバー１９内の四角形制限スロット１１３に嵌め込まれる。プルロッド１１１は、
水と空気分配モジュール２の取り付けおよび位置決めを容易にするために使用され、逆洗
プロセスのインパルスの下での揺れを防止し、それによって水と空気分配の均一性を低減
させる。
図８に示すとおり、水と空気分配モジュール２は、ヘッド本体２１およびロッド本体２２
を含み、ヘッド本体２１は球体構造であり、ヘッド本体２１の内部は、仕切り板２３によ
り上層に位置する空気分配領域２４および下層に位置する水分配領域２５に分割され、空
気分配領域２４のヘッド本体２１の側壁には複数の空気分配孔２６が設けられ、水分配領
域２５のヘッド本体２１の側壁には複数の水分配孔２７が設けられ、ロッド本体２２は、
水分配領域２５に延びる水分配ロッド２８、および仕切り板２３を貫通して空気分配領域
２４に延びる空気分配ロッド２９を含み、ヘッド本体２１の上端と下端にはそれぞれ、小
ベアリング２１０ａと大ベアリング２１０ｂによってプルロッド１１１の末端、水分配ロ
ッド２８の上端に回転可能に接続されることにより、ヘッド本体２１は、気流または水流
の作用下で水と空気分配を回転および分散させ、小ベアリング２１０ａと大ベアリング２
１０ｂはプラスチックベアリングを選択することができ、材料は好ましくはポリエーテル
エーテルケトン（ＰＥＥＫ）を選択し、優れた機械的特性、良好な自己潤滑特性、および
耐食性などの特性を備える。空気分配ロッド２９は水分配ロッド２８の内部に嵌着され、
かつ空気分配ロッド２９の上部は水分配ロッド２８より高く、水分配ロッド２８と空気分
配ロッド２９の上部両側にはそれぞれ水出口２１１と空気出口２１２が設けられ、水分配
ロッド２８の底部外側には雄ねじ層が設けられる。空気分配ロッド２９と水分配ロッド２
８の嵌着設計により、水と空気分配モジュール２は多目的機能を実現することができ、空
気分配と水分配さらにその両方を同時に実行することができる。
本発明は、さらに、上記装置を用いて水と空気を分配するシステムを提供し、図６および
７に示すとおり、水処理構造３の底部に配置された支持板３１を含み、支持板３１には各
キャビティ１１に対応する中央位置で埋め込みケーシング３２が設けられ、埋め込みケー
シング３２は、水分配ロッド２８の末端にネジによって接続されるために使用され、支持
板３１の下の領域は水分配領域３３であり、水分配領域３３は外部の給水管３４に接続さ
れ、給水管３４には逆洗給水弁３５が設けられ、水分配領域３３には空気分配管３６が設
けられ、水分配分岐管３９は空気分配管２９の末端内に嵌着され、空気分配管３６は外部
吸気管３７に接続され、吸気管３７上には逆洗吸気弁３８が設けられる。逆洗するとき、
給水管３４上の逆洗給水弁３５を開き、逆洗水を水分配領域３３に導入してから、水分配
領域３３上の支持板３１上の埋め込みケーシング３２により水分配ロッド２８から水分配
領域２５に水を送り、最後に、水分配孔２７によりキャビティ１１に入って水を分配し、
空気で逆洗するとき、吸気管３７上の逆洗吸気弁３８を開き、空気分配管３６に空気を導
入し、空気分配分岐管３９から空気分配ロッド２９を介して空気分配領域２４に送られ、
最後に、空気分配孔２６によりキャビティ１１に入って空気を分配し、水分配と空気分配
も同時に実施することができる。
本実施例のシステムは、実験室の逆洗性能試験に適用され、本実施例の使用方法は以下の
ステップを含む、
（１）セルサイズＬ（長さ）×Ｂ（幅）＝０．８４ｍ×０．６３ｍの実験室試験装置に応
じて、必要な水と空気分配装置の数Ｎ＝（Ｌ／（ｌ×１．０５））×（Ｂ／（ｂ×１．０
５））＝（０．８４／（０．４×１．０５））×（０．６３／（０．２×１．０５））＝
６ブロックである、
（２）決定された水と空気分配装置に従って配置し、まず水分配分岐管３６を製造して取
り付け、支持板３１を標準水処理構造の底部３に取り付け、かつ、水分配分岐管３６を支
持板３１の下の水分配領域３３に配置し、支持板３１に対応する各空気分配分岐管３９の
位置をマークし、対応する位置に応じて孔を開けて埋め込みケーシング３２を取り付け、
かつ、空気分配分岐管３９を上向きに埋め込みケーシング３２を貫通し、続いて空気分配
ロッド２９を空気分配分岐管３９に嵌着され、かつ、水分配ロッド２８と埋め込みケーシ
ング３２をネジによって接続され、次にプルロッド１１１を縦貫通管１１０に貫通し、か
つスロットカバー１９で覆い、フィルターブリック本体１の取り付けを完了する、
（３）縦方向に各列に２ブロック、横方向に各行に３ブロックの配置のようにフィルター
ブリック本体１を接合し、取り付けられた最初のフィルターブリック本体１に基づいて、
隣接する２つのフィルターブリック本体１の間において標準水処理構造の幅方向に沿って
固定突起１５と固定ソケット１６により互いに接続され、取り付けられた埋め込みケーシ
ング３２の位置に応じてフィルターブリック１の第一列を決定し、これに基づいて、標準
水処理構造全体の底部３を満たすまで、標準水処理構造の長さ方向に沿ってフィルターブ
リック本体１の取り付けを持続し、水と空気分配装置に高さ２ｃｍ、直径３０ｍｍの玉石
、高さ３ｃｍ、粒子サイズ１２ｍｍの玉石、高さ３ｃｍ、粒子サイズ６ｍｍの玉石、およ
び高さ１２ｃｍ、粒子サイズ４ｍｍのケイ砂を順に敷設する、
（４）空気分配の均一性試験を実施し、逆洗水は給水管３４を通って水分配領域３３に入
り、その後、水分配ロッド２８により逆洗水を水分配領域２５に導入し、ヘッド本体２１
の側壁上の複数の水分配孔２７から均等に排出され、同様に、逆洗ガスは空気分配管３６
から導入され、続いて、空気分配ロッド２９を介して空気分配領域２４に入り、次にヘッ
ド本体２１の側壁上の複数の空気分配孔２６から均等に排出され、逆洗水の微細噴流は、
永久磁石材料層１２によって磁気的に活性化された後に逆洗ガスとキャビティ１１内で混
合され、かつ流量制限隙間１３からフィルターブリック本体１間のスリットに流れ込み、
最終的に上向きに流れて、システムの水と空気分配効果および逆洗効果ならびに気密性を
確認するためにガス水逆洗用の標準水処理構造に入る、
（５）２０ｍ３／（ｍ２・ｈ）、２５ｍ３／（ｍ２・ｈ）、および３０ｍ３／（ｍ２・ｈ
）の３つの空気洗浄強度を選択し、従来の水と空気分配装置と新しい水と空気分配装置の
空気洗浄効率を（すなわち、同じ空気洗浄効率での逆洗エネルギー消費）比較し、逆洗試
験中に、選択された特定の正方形領域内のバブルを撮影し、Ｉｍａｇｅ Ｊソフトウェア
を用いて特定の正方形領域内のバブルの総面積を分析し、写真内のバブルが占めるピクセ
ル数で空気洗浄効果を定量化し、図１２〜２０の結果に示すとおり、従来の水と空気分配
装置と比較して、本実施例における水と空気分配装置の空気洗浄効率は１８％〜３７％増
加し、すなわち、同じ空気洗浄効率下で、新規の水と空気分配装置の逆洗エネルギー消費
はそれに応じて１８％〜３７％削減する。

実施例２
本実施例は実施例１と基本的に同じであり、違いについて、図４および５に示すとおり、
キャビティ１１の内側壁には永久磁石材料層１２が設けられ、永久磁石材料層１２は、複
数のネオジム磁石片１２１であり、ネオジム磁石片１２１の中央には、ネオジム磁石片１
２１をキャビティ１１の内側壁のボルト１２３に挿入してナット１２４で固定するための
固定孔１２２が設けられ、同時に、ネオジム磁石片１２１とキャビティ１１の内側壁との
間に接着剤で補強され、接着剤はプラスチック製の粘着性磁石接着剤ＹＨ−８９６を使用
することができる。強力な磁力を有するネオジム磁石片１２１を使用してキャビティ１１
領域に磁場を形成し、逆洗によって放出された微細な水流を磁化および乱して高酸素水を
形成し、逆洗効率を大幅に向上することができる。
本実施例における水と空気分配装置およびシステムを１０，０００トン／日の都市下水処
理場の脱窒バイオフィルターに適用する。
本実施例における使用方法のステップと実施例１との違いについて、
（１）下水処理スケール、流入水質、および排水要件に従って、以下のパラメータが得ら
れ、１０，０００トン／日下水処理スケールの脱窒バイオフィルターにおいて、総流入窒
素は２０ｍｇ／Ｌであり、総排水窒素は５ｍｇ／Ｌである。
（２）流入水質、排水排出要件、および下水処理スケールに従って、標準脱窒バイオフィ
ルターサイズＬ（長さ）×Ｂ（幅）＝１５．１２ｍ×２．５２ｍと決定し、必要な水と空
気分配装置の数Ｎ＝（Ｌ／（ｌ×１．０５））×（Ｂ／（ｂ×１．０５））＝（１５．１
２／（０．４×１．０５））×（２．５２／（０．２×１．０５））＝４３２ブロックで
ある。
逆洗システムの試験後、新規の水と空気分配装置の水と空気分配の均一度は９２％に達し
、逆洗システムのエネルギー消費量は３８％削減した。

実施例３
本実施例は実施例２と基本的に同じであり、違いについて、図８に示すとおり、水分配ロ
ッド２８の底部には酸素濃縮フィルタースクリーン２１３が設けられ、さらに、酸素濃縮
フィルタースクリーンは、スチールファイバーと酸素濃縮マイナスイオンファイバーが３
次元編み法に従って織られ、ここで、スチールファイバーの数と酸素濃縮マイナスイオン
ファイバーの数の比が１：３であり、酸素濃縮フィルタースクリーン２１３の開口部直径
は１．２ｍｍである。スチールファイバーはスケルトンサポートを提供し、酸素濃縮マイ
ナスイオンファイバーは、逆洗水の予備酸素濃縮処理を実行することができ、不純物を遮
断して水分配孔２７の閉塞を防止できるだけでなく、逆洗の酸素含有量を増加して逆洗効
率を向上でき、さらに、開口部直径が大きすぎると不純物の遮断を助長せず、開口部直径
が小さすぎると流入水が妨げられやすい。
本実施例における水と空気分配装置およびシステムを２０，０００トン／日の化学工業団
地の統合下水処理場の脱窒バイオフィルターに適用される。
本実施例における使用方法のステップと実施例２との違いについて、
（１）下水処理スケール、流入水質、および排水要件に従って、以下のパラメータが得ら
れ、２０，０００トン／日下水処理スケールの脱窒バイオフィルターにおいて、総流入窒
素は３０ｍｇ／Ｌであり、総排水窒素は１０ｍｇ／Ｌである。
（２）流入水質、排水排出要件、および下水処理スケールに従って、標準脱窒バイオフィ
ルターサイズＬ（長さ）×Ｂ（幅）＝１５．１２ｍ×２．５２ｍと決定し、必要な水と空
気分配装置の数Ｎ＝（Ｌ／（ｌ×１．０５））×（Ｂ／（ｂ×１．０５））＝（１５．１
２／（０．４×１．０５））×（２．５２／（０．２×１．０５））＝４３２ブロックで
ある。
逆洗システムの試験後、新規の水と空気分配装置の水と空気分配の均一度は９３％に達し
、逆洗システムのエネルギー消費量は４０％削減した。

実施例４
本実施例は実施例３と基本的に同じであり、違いについて、図９に示すとおり、各空気分
配孔２６および水分配孔２７の外側には水流または空気流の方向を変えるための半球形バ
ッフル２１４が設けられ、かつ、各半球形バッフル２１４の開口部の方向は同じである。
半球状バッフル２１４を設けることにより、空気分配孔２６から放出される空気流および
水分配孔２７から放出される水流を偏向させて動力を形成し、ヘッド本体２１の回転の駆
動に役立ち、回転の慣性によって空気流と水流をより均等に分配させる。
本実施例における水と空気分配装置およびシステムを５０，０００トン／日の都市下水処
理場の脱窒バイオフィルターに適用する。
本実施例における使用方法のステップと実施例３との違いについて、
（１）下水処理スケール、流入水質、および排水要件に従って、以下のパラメータが得ら
れ、５０，０００トン／日下水処理スケールの脱窒バイオフィルターにおいて、総流入窒
素は２０ｍｇ／Ｌであり、総排水窒素は１０ｍｇ／Ｌである。
（２）流入水質、排水排出要件、および下水処理スケールに従って、標準脱窒バイオフィ
ルターサイズＬ（長さ）×Ｂ（幅）＝３０．２４ｍ×３．７８ｍと決定し、必要な水と空
気分配装置の数Ｎ＝（Ｌ／（ｌ×１．０５））×（Ｂ／（ｂ×１．０５））＝（３０．２
４／（０．４×１．０５））×（３．７８／（０．２×１．０５））＝１２９６ブロック
である。
逆洗システムの試験後、新規の水と空気分配装置の水と空気分配の均一度は９５％に達し
、逆洗システムのエネルギー消費量は４２％削減した。

Claims (8)

1. モジュール化フィルターの水と空気分配装置であって、フィルターブリック本体（１）お
   よび水と空気分配モジュール（２）を含み、前記フィルターブリック本体（１）は直方体
   構造であり、前記フィルターブリック本体（１）の内部には、フィルターブリック本体（
   １）の長手方向に関して対称的に分布する２つのキャビティ（１１）が設けられ、前記キ
   ャビティ（１１）の内側壁には永久磁石材料層（１２）が設けられ、長さ方向に沿ったフ
   ィルターブリック本体（１）の両側の底部においてそれぞれ２つのキャビティ（１１）の
   中央にそれぞれ１つの流量制御隙間（１３）が設けられ、キャビティ（１１）を外部と連
   通させ、フィルターブリック本体（１）の底部には水流通路（１４）が設けられ、前記水
   流通路（１４）は長さ方向に沿ってフィルターブリック本体（１）を貫通し、かつ２つの
   キャビティ（１１）を連通し、フィルターブリック本体（１）の両側には、隣接するフィ
   ルターブリックに接続された固定突起（１５）および固定ソケット（１６）、ならびに隣
   接する２つのフィルターブリックを等しい幅のスリットに分離するための制限ブロック（
   １７）が設けられ、フィルターブリック本体（１）の上部にはスロットカバー（１９）付
   きのスロット（１８）が設けられ、前記スロット（１８）の内部にはコンクリートなどの
   カウンタウェイト充填材が設けられ、スロット（１８）内にはキャビティ（１１）の上部
   に連通する縦貫通管（１１０）が設けられ、前記縦貫通管（１１０）には水と空気分配モ
   ジュール（２）に接続されるためのプルロッド（１１１）が設けられる、
   前記水と空気分配モジュール（２）は、ヘッド本体（２１）およびロッド本体（２２）を
   含み、前記ヘッド本体（２１）は球体構造であり、ヘッド本体（２１）の内部は、仕切り
   板（２３）により上層に位置する空気分配領域（２４）および下層に位置する水分配領域
   （２５）に分割され、前記空気分配領域（２４）のヘッド本体（２１）の側壁には複数の
   空気分配孔（２６）が設けられ、前記水分配領域（２５）のヘッド本体（２１）の側壁に
   は複数の水分配孔（２７）が設けられ、前記ロッド本体（２２）は、前記水分配領域（２
   ５）に延びる水分配ロッド（２８）、および前記仕切り板（２３）を貫通して空気分配領
   域（２４）に延びる空気分配ロッド（２９）を含み、ヘッド本体（２１）の上端と下端に
   はそれぞれ、小ベアリング（２１０ａ）と大ベアリング（２１０ｂ）によってプルロッド
   （１１１）の末端、水分配ロッド（２８）の上端に回転可能に接続されることにより、ヘ
   ッド本体（２１）は、気流または水流の作用下で水と空気分配を回転および分散させる、
   ことを特徴とする、
   モジュール化フィルターの水と空気分配装置。
2. 前記永久磁石材料層（１２）は、複数のネオジム磁石片（１２１）であり、前記ネオジム
   磁石片（１２１）の中央には、ネオジム磁石片（１２１）を前記キャビティ（１１）の内
   側壁のボルト（１２３）に挿入してナット（１２４）で固定するための固定孔（１２２）
   が設けられ、同時に、前記ネオジム磁石片（１２１）とキャビティ（１１）の内側壁との
   間に接着剤で補強される、ことを特徴とする、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記プルロッド（１１１）は前記縦貫通管（１１０）内で縦方向に引き下げられ、かつ取
   り外し可能であり、プルロッド（１１１）の上端は四角形接続ヘッド（１１２）であり、
   前記四角形接続ヘッド（１１２）は延期プルロッド（１１１）の回転を制限するために前
   記スロットカバー（１９）内の四角形制限スロット（１１３）に嵌め込まれる、ことを特
   徴とする、
   請求項１に記載の装置。
4. 前記空気分配ロッド（２９）は前記水分配ロッド（２８）の内部に嵌着され、かつ空気分
   配ロッド（２９）の上部は水分配ロッド（２８）より高く、水分配ロッド（２８）と空気
   分配ロッド（２９）の上部両側にはそれぞれ水出口（２１１）と空気出口（２１２）が設
   けられ、水分配ロッド（２８）の底部外側には雄ねじ層が設けられ、水分配ロッド（２８
   ）の底部には酸素濃縮フィルタースクリーン（２１３）が設けられる、ことを特徴とする
   、
   請求項１に記載の装置。
5. 各前記空気分配孔（２６）および水分配孔（２７）の外側には水流または空気流の方向を
   変えるための半球形バッフル（２１４）が設けられ、かつ、各半球形バッフル（２１４）
   の開口部の方向は同じである、ことを特徴とする、
   請求項１に記載の装置。
6. 前記固定ソケット（１６）の深さと制限ブロック（１７）の突出長さの合計は、固定突起
   （１５）の長さよりも長い、ことを特徴とする、
   請求項１に記載の装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置を適用する水と空気を分配するシステムであっ
   て、水処理構造の底部（３）に配置された支持板（３１）を含み、前記支持板（３１）に
   は各前記キャビティ（１１）に対応する中央位置で埋め込みケーシング（３２）が設けら
   れ、前記埋め込みケーシング（３２）は、前記水分配ロッド（２８）の末端にネジによっ
   て接続されるために使用され、支持板（３１）の下の領域は水分配領域（３３）であり、
   前記水分配領域（３３）は外部の給水管（３４）に接続され、前記給水管（３４）には逆
   洗給水弁（３５）が設けられ、水分配領域（３３）には空気分配管（３６）が設けられ、
   前記水分配分岐管（３９）は前記空気分配管（２９）の末端内に嵌着され、空気分配管（
   ３６）は外部吸気管（３７）に接続され、前記吸気管（３７）上には逆洗吸気弁（３８）
   が設けられる、ことを特徴とする、
   水と空気を分配するシステム。
8. 請求項７に記載のシステムを用いて水と空気を分配する方法であって、
   Ｓ１、下水処理スケール、流入水質、および排水要件に従って、標準水処理構造のサイズ
   が計算され、Ｌ（長さ）×Ｂ（幅）として選択され、単位はｍｍであり、水と空気分配装
   置のサイズはｌ（長さ）×ｂ（幅）であり、単位はｍｍである、
   Ｓ２、ステップＳ１における標準水処理構造のサイズに従って、水と空気分配に必要な数
   は、Ｎ＝（Ｌ／（ｌ×１．０５））×（Ｂ／（ｂ×１．０５））に決定され、ここで、１
   ．０５は増幅係数である、
   Ｓ３、支持板（３１）を標準水処理構造の底部（３）に取り付け、かつ前記水分配分岐管
   （３６）を支持板（３１）の下の水分配領域（３３）に配置され、支持板（３１）に対応
   する各空気分配分岐管（３９）の位置をマークし、対応する位置に応じて孔を開けて埋め
   込みケーシングを取り付け、かつ、空気分配分岐管（３９）を上向きに埋め込みケーシン
   グ（３２）を貫通し、続いて前記空気分配ロッド（２９）を空気分配分岐管（３９）に嵌
   着され、かつ、前記水分配ロッド（２８）と埋め込みケーシング（３２）をネジによって
   接続され、次に前記プルロッド（１１１）を前記縦貫通管（１１０）に貫通し、かつ前記
   スロットカバー（１９）で覆い、フィルターブリック本体（１）の取り付けを完了する、
   Ｓ４、取り付けられた最初のフィルターブリック本体（１）に基づいて、隣接する２つの
   フィルターブリック本体（１）の間において標準水処理構造の幅方向に沿って固定突起（
   １５）と固定ソケット（１６）により互いに接続され、取り付けられた埋め込みケーシン
   グ（３２）の位置に応じてフィルターブリック（１）の第一列を決定し、これに基づいて
   、標準水処理構造全体の底部（３）を満たすまで、標準水処理構造の長さ方向に沿ってフ
   ィルターブリック本体（１）の取り付けを持続する、
   Ｓ５、空気分配の均一性テストを実行し、逆洗水は給水管（３４）から水分配領域（３３
   ）に入り、その後、水分配ロッド（２８）により逆洗水を水分配領域（２５）に導入し、
   続いてヘッド本体（２１）の側壁にある複数の水分配孔（２７）から均一に噴射され、同
   様に、逆洗ガスは空気分配管（３６）から導入され、その後、空気分配ロッド（２９）に
   より空気分配領域（２４）に入り、続いてヘッド本体（２１）の側壁にある複数の空気分
   配孔（２６）から均一に噴射され、逆洗水の微細噴流は、永久磁石材料層（１２）によっ
   て磁気的に活性化された後に逆洗ガスとキャビティ（１１）内で混合され、かつ流量制限
   隙間（１３）からフィルターブリック本体（１）間のスリットに流れ込み、最終的に上向
   きに流れて、システムの水と空気分配効果および逆洗効果を確認するためにガス水逆洗用
   の標準水処理構造に入る、
   Ｓ６、ステップＳ１、ステップＳ２およびステップＳ３の標準水処理構造および水と空気
   分配装置ならびにその逆洗水と空気分配システムに従って、モジュール化水処理構造を構
   築する、
   を含むことを特徴とする、水と空気を分配する方法。

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