JP2829993B2

JP2829993B2 - 濾過器の洗浄方法

Info

Publication number: JP2829993B2
Application number: JP63291879A
Authority: JP
Inventors: 能成藤沢; 秀二竹内; 伸一遠藤; 聖一金森; 裕二吉井
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH02139008A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は濾層を固定した濾過器における濾層の洗浄方
法に係り、特に都市下水、産業排水などの有機性排水を
処理する前記濾過器の濾層を洗浄するのに好適な方法に
関する。

［従来の技術］用水や排水中の懸濁性固形物（以下、SSと云う）を除
去する場合、濾材を充填して濾層を形成した濾過器を使
用し、被処理水を濾過する操作が行われている。この濾
過器においては、SSの捕捉によって濾層に目詰まりが生
ずるため、ある濾過時間が経過する毎に濾層の洗浄を行
う必要がある。濾層の洗浄は、濾層の下方から、水、水
及び空気などの洗浄流体を供給し、濾層に付着したSSを
剥離して洗浄流体中に懸濁させ、洗浄流体とともに排出
する方法によって行われている。

［発明が解決しようとする課題］濾層を洗浄する際、充填された濾材が粒状濾材であれ
ば、洗浄流体の上昇流によって濾材粒子が移動したりあ
るいは流動したりし、濾材粒子同志の擦り合いや衝突を
繰り返すので、濾材に付着したSSは容易に剥離する。し
かし、濾材を充填した濾層が固定されている場合には、
洗浄流体を供給しても濾材は実質的に動くことはなく、
従って、この場合の濾材の洗浄は洗浄流体のエネルギー
だけで行われることになる。

このため、濾層が固定されている場合には、濾層の洗
浄は長時間を要する。また、洗浄流体のエネルギーだけ
で洗浄するので、洗浄流体の流速を大きくしなければな
らず、従って、多量の洗浄流体を必要とする。さらに、
このような洗浄においては、ときには濾層の洗浄が不十
分の状態となることがある。濾層の洗浄が不十分である
と、付着したSSが固着して以後の剥離が困難になって、
濾層が部分的の閉塞して被処理水の偏流が生じ濾過効率
が低下したり、さらには、濾材に固着したSSが醗酵して
ガスを発生し、SSの除去率を低下させたり、あるいは装
置の腐食や悪臭発生の原因となる。

本発明は、濾層が固定されている濾過器における従来
技術の問題点を解決し、濾層の洗浄時間が短く、洗浄流
体の使用量が少なく、且つ濾層の洗浄をほぼ完全に行う
ことができる濾過器の洗浄方法を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段及び作用］上記の目的を達成するために、本発明は、濾材を充填
した濾過器における濾層の洗浄方法において、予め、濾
過器本体の底部に粒状物を貯留しておき、この粒状物を
濾層を洗浄する際に洗浄流体とともに濾層へ導入し、粒
状物を濾層中で滞留させながら流動させて濾層を洗浄
し、洗浄排水のみを排出させて、粒状物を濾過器本体内
に残留させ、洗浄終了時に粒状物を沈降させて濾過器本
体の底部に貯留することを特徴としている。また、上記
の洗浄方法において、濾過器に充填した濾材が、多数の
耐水性繊維を三次元の網目構造をなす不織布状に形成し
たものであってもよい。

本発明の洗浄方法は、一般の濾材に比べ空隙率の大き
い濾材を充填して濾層が形成され、この濾層を固定した
構成による濾過器に適用するものである。そして、充填
された濾材に粒状物を衝突させ、この衝突エネルギーに
よって濾材に付着したSSを剥離するものである。この洗
浄時に濾過器本体内を通過する洗浄流体の流速は、洗浄
流体が水だけの場合には40〜100m/時程度、空気と水を
別々に供給し空気次いで水の順序で洗浄する場合の空気
及び水の流速は、それぞれ30〜100m/時程度、40〜100m/
時程度にする。また水と空気を同時に供給する場合には
50〜200m/時程度にする。

粒状物としては、砂、アンスラサイトなどの天然物、
金属粉、セラミックスなどの無機合成物、合成樹脂など
の粒のように、耐摩耗性があり、被処理水によって変質
することがなく、溶出成分を含まないものを選定する。

粒状物の種類、比重、粒子径などは洗浄条件によって
適宜決める。このうち、粒状物の粒子径は洗浄流体の流
速によって決定され、通常は第１表に示した程度の大き
さにする。

第１表に記載した粒子径は洗浄流体の流速が次の範囲
における値を示したものである。粒子径を限定した洗浄
流体の流速は、洗浄流体が水だけの場合には40〜70m/
時、水と空気を同時に供給する場合にはその合計量によ
る流速が70〜100m/時、空気と水を別々に供給し空気次
いで水の順序で洗浄する場合には30〜70m/時のである。

濾層への粒状物の導入量は、濾層容積に対し１〜10％
程度か適当であり、好ましくは３〜７％程度にするのが
よい。

［実施例］第８図〜第10図は、本発明の洗浄方法が適用できる濾
過器に充填される濾材の一部を模式的に示した図であ
る。

第８図の濾材20は、塩化ビニリデン、ポリエチレン、
塩化ビニールなどの合成繊維あるいはステンレス鋼など
の金属線等の耐水性繊維21を結合剤で被覆結合して不織
布状に形成し、三次元の網目様構造の直方体や立方体に
したものである。濾材20を構成する耐水性繊維21の径は
100デニール（約0.091mm）〜10000デニール（約0.91m
m）の範囲である。そして、濾材20の空隙率は90％〜99.
5％の範囲である。この空隙率は、濾過器の洗浄時にお
いて粒状物の通過または流動が容易であり、且つSSの除
去率が低下しない範囲である。この濾材20により濾層を
形成する方法は、濾過塔内に敷き詰めるように充填して
固定層とする。

第９図の各濾材20は各種の濾材材料を円筒状に形成し
たものである。その濾材材料として、（ａ）図は第８図
の濾材と同様に耐水性繊維を不織布状に形成したもので
あり、（ｂ）図は金属線あるいは合成樹脂の単繊維を織
物状にしたもである。また（ｃ）図は多数の細孔を設け
た金属板あるいは合成樹脂板である。これらの濾材は濾
過塔内に規則充填あるいは不規則充填して使用する。

第10図の濾材は、（ａ）図及び（ｂ）図の濾材材料22
を（ｃ）図のように組み立てたものである。（ａ）図の
濾材材料22は金属線あるいは合成樹脂の単繊維を織物状
にしたもであり、また（ｂ）図の濾材材料22は多数の細
孔を設けた金属板あるいは合成樹脂板である。（ｃ）図
は組み立てられた濾材の断面を示し、22は上記の濾材材
料、23は濾材材料の保持枠であり、保持枠23は濾材材料
22挾んで濾材20を形成させるとともに、その厚さを適度
にすることによって濾材材料22,22の間隔を決めるスペ
ーサーの役割をしている。この保持枠23の厚さを変える
ことによって空隙率の異なる濾材20を得ることができ
る。この濾材20は濾過塔内に敷き詰めて充填する。

以下、上記のような空隙率が非常に大きい濾材を充填
した濾過器の洗浄方法について説明する。

第１図は本発明の第一実施例を示した図である。第１
図において、１は濾過器本体２内に固定された濾層３を
備えた濾過器であり、濾層３には第８図〜第10図に示し
たような空隙率の大きい濾材が充填されている。４は
砂、アンスラサイト、合成樹脂粒などの粒状物、５は被
処理水、６は濾過水、７は洗浄流体（水あるいは水及び
空気）、８は洗浄排水を示す。また、（ａ）図は濾過操
作を実施中の状態、（ｂ）図は濾層を洗浄中の状態、
（ｃ）図は濾層の洗浄を終了した状態を示す。（ａ）図
において、濾過操作中は粒状物４は濾過器本体２の底部
に貯留されている。（ｂ）図において、濾過器本体２の
下部から洗浄流体７を導入すると、粒状物４は洗浄流体
７の上昇流によって吹き上げられ、濾層３を含む濾過器
本体２内で滞留しながら流動し、洗浄流体７だけが洗浄
排水８となって濾過器本体２上部から排出する。この流
動によって粒状物４が濾層３に充填されている濾材と衝
突し、濾層のSSが剥離する。剥離したSSは洗浄排水８中
に懸濁して排出する。（ｃ）図において、洗浄流体の導
入を中止すると、粒状物４は濾過器本体２の底部に沈降
し、濾過操作を開始できる状態となる。この方法におい
ては比較的沈降速度が大きい粒状物を使用する。なお、
洗浄排水８中には若干の粒状物が混入するので、この粒
状物は別途回収し、流失分相当の粒状物は補給する。

第２図は本発明の第二実施例を示し、第１図の方法に
１工程を付加した方法を示した図である。本実施例の説
明においては、第１図で説明済みの部分については同一
の符号を付し説明を省略する。第２図において、（ａ）
図は濾過操作を実施中の状態、（ｂ）図は洗浄流体だけ
で濾層を洗浄中の状態、（ｃ）図は粒状物を導入して濾
層を洗浄中の状態、（ｄ）図は濾層の洗浄が終了した状
態を示す。第１図の方法に付加された工程は（ｂ）図の
工程である。（ｂ）図において、粒状物４を濾過器本体
２の底部に貯留させたまま、粒状物４の貯留部より上に
位置する濾過器本体２の底部から洗浄流体（水あるいは
水及び空気）７を導入する。洗浄流体７は粒状物７を流
動させることなく、濾層３を洗浄し、剥離したSSを含む
洗浄排水８となって排出する。洗浄の初期段階における
濾層の洗浄は比較的容易であり、粒状物導入の効果は洗
浄の中間段階あるいは周期段階において顕著に認められ
る。このため、ある程度までのSSの剥離は洗浄流体だけ
でも比較的短時間で行うことができる。このような理由
から、上記（ｂ）図の工程が付加されている。この工程
を付加した方法はSSが多量に付着した濾層を洗浄する場
合に適する。

第３図は本発明の第三実施例を示し、第２図の方法に
更に２工程を付加し且つ１工程の洗浄流体を変えた方法
を示した図である。本実施例の説明においては、第２図
で説明済みの部分いついては同一の符号を付し説明を省
略する。第３図において、（ａ）図は濾過操作を実施中
の状態、（ｂ）図は洗浄流体だけで濾層を洗浄中の状
態、（ｃ）図は粒状物を導入して濾層を洗浄中の状態、
（ｄ）図は静置させた状態、（ｅ）は洗浄流体だけで濾
層を洗浄中の状態、（ｆ）は濾層の洗浄が終了した状態
を示す。第２図の方法に付加された工程は（ｄ）図及び
（ｅ）図の工程であり、洗浄流体を変えた工程は（ｃ）
図の工程である。（ｃ）図において、濾過器本体２の底
部から洗浄流体７として空気だけを導入し、（ｂ）の工
程で除去できなかったSSを濾層から剥離する。この場
合、導入する洗浄流体７が空気だけであるため、SSは濾
過器本体２内に滞留する。（ｄ）図において、洗浄流体
の導入を中止して静置し、粒状物４を濾過器本体２のの
底部に沈降させる。この際、濾層３から剥離したSSは浮
遊したままの状態である。（ｅ）図において、洗浄流体
７として水だけを導入し、主として（ｃ）図の工程で剥
離させたSSを洗浄排水８中に懸濁させて排出する。洗浄
流体７は粒状物７を流動させることなく、濾層３を洗浄
し、剥離したSSを含む洗浄排水８となって排出する。洗
浄の初期段階における濾層の洗浄は比較的容易であり、
粒状物導入の効果は洗浄の中間段階あるいは終期段階に
おいて顕著に認められる。このため、ある程度までのSS
の剥離は洗浄流体だけでも比較的短時間で行うことがで
きる。このような理由から、上記（ｂ）図の工程が付加
されている。この工程を付加した方法はSSが多量に付着
した濾層を洗浄する場合に適する。この方法によれば、
粒状物を流動させたままの状態で洗浄排水を排出するこ
とがないので、粒状物の流出がなく、その回収及び補給
などの操作が不要になる。

第４図は本発明の第四実施例を示した図である。本実
施例の説明においては、第１図で説明済みの部分につい
ては同一の符号を付し説明を省略する。本実施例の濾過
器１には粒状物の分離器10、粒状物の貯槽11及び付帯す
る流路よりなる粒状物循環手段９が設けられている。
（ａ）図は濾過操作を実施中の状態、（ｂ）図は濾層を
洗浄中の状態、（ｃ）図は濾層の洗浄が終了した状態を
示す。（ａ）図において、濾過操作中は粒状物４は粒状
物循環手段９の貯槽11内に蓄えられている。（ｂ）図に
おいて、粒状物循環手段９の弁12を開けて粒状物４を濾
過器本体２に流入させ、これと同時に濾過器本体２の下
部から洗浄流体７を導入する。粒状物４は洗浄物体７と
ともに濾層３を通過し、分離器10に入る。粒状物４の洗
浄流体７が濾層３を通過する間に、粒状物４が濾層３に
充填されている濾材と衝突し、濾層のSSを剥離する。分
離器10では粒状物４が沈降分離されて貯蔵11に送られ、
一方洗浄流体７の水はSSを含んだ洗浄排水８となって排
出する。（ｃ）図において、洗浄終了時には洗浄流体を
流したままの状態で弁12を閉じ、粒状物４を回収して貯
槽11に蓄える。この方法においては比較的沈降速度が小
さい粒状物を使用する。

第５図は本発明の第五実施例を示し、第４図の方法に
１工程を付加した方法を示した図である。本実施例の説
明においては、第４図で説明済みの部分については同一
の符号を付し説明を省略する。第５図において、（ａ）
図は濾過操作を実施中の状態、（ｂ）図は洗浄流体だけ
で濾層を洗浄中の状態、（ｃ）図は粒状物を導入して濾
層を洗浄中の状態、（ｄ）図は濾層の洗浄が終了した状
態を示す。第４図の方法に付加した工程は（ｂ）図の工
程である。（ｂ）図において、粒状物４を貯槽11に貯留
させたまま、濾過器本体２の底部から洗浄流体７を導入
する。洗浄流体７は濾層３を洗浄し、剥離したSSを含む
洗浄排水８となって排出する。この方法は第２図及び第
３図の方法と同様にSSが多量に付着し濾層を洗浄する場
合に適する。

次に、本発明の方法により濾過器の洗浄を実施した結
果について説明する。

（実施例）直径10cm、高さ2.5mの濾過器に第８図に示した濾材を
充填した濾過器を作製した。充填した濾層の条件は第２
表のごとくにした。この濾過器にSS165〜200mg/を含
む生下水を濾過速度120m/日で24時間連続通水して濾過
した。この濾過におけるSSの除去率は平均約85％、濾層
のSS捕捉量は約19kg/m²であった。

このSSが付着した濾層を第３表に示す条件で洗浄し
た。なお、粒状物を濾層中で流動させる洗浄には砂を使
用し、粒状物が濾層を通過する洗浄には合成樹脂粒を使
用した。この実験の結果は第６図及び第７図に示す。第
６図及び第７図においては、○は粒状物が砂で濾層中で
流動させて洗浄した場合、△は粒状物が合成樹脂粒で濾
層を通過させて洗浄した場合、●は粒状物無添加の場合
である。

第６図は洗浄流体の流速が40m/時の場合である。第６
図で明らかなように、粒状物を添加した場合には洗浄時
間10分で濾層に付着したSSの99％を剥離して回収してい
るのに対し、粒状物無添加の場合には20分経過しても93
％程度を回収しているに過ぎず、濾層を静浄にするため
には更に長時間を要する状態であった。このように、本
発明の方法によれば極めて短時間で濾層の洗浄を行うこ
とができる。また、この実験のように、洗浄流体を小さ
な流速で導入しても短時間で洗浄が完了する。粒状物を
濾層中で流動させて洗浄した場合と、濾層を通過させて
洗浄した場合との間に差はなかった。

第７図は洗浄流体の流速が50m/時の場合である。第７
図においても、本発明の方法と粒状物無添加の方法との
差は顕著であった。本発明の方法では濾層に付着したSS
の99％を回収までの所要時間は８分間であるのに対し、
粒状物無添加の方法では20分間を要し、洗浄時間は２倍
以上であった。

［発明の効果］本発明によれは、粒状物を洗浄流体とともに濾層へ導
入して洗浄するので、濾層の洗浄が効率よく短時間で行
われ、洗浄流体である水や圧縮空気の使用量が節減され
る。しかも、その際には、予め、濾過器本体の底部に粒
状物を貯留しておき、この粒状物を濾層中で滞留させな
がら流動させて洗浄し、洗浄排水のみを排出させ、粒状
物を濾過器本体に残留させるので、粒状物の供給設備や
回収設備を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す図、第２図は本発明
の第二実施例を示す図、第３図は本発明の第三実施例を
示す図、４図は本発明の第四実施例を示す図、５図は本
発明の第五実施例を示す図、第６図及び第７図は本発明
の方法による洗浄実験結果の説明図、第８図〜第10図は
本発明の洗浄方法が適用できる濾過器に充填される濾材
の一部を模式的に示した図である。１……濾過器、２濾過器本体、３……濾層、４……粒状物、５……被処理水、６……濾過水、８……洗浄排水、９……粒状物循環手段、 10……分離器、11……貯槽、20……濾材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井裕二東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内審査官大黒浩之 (56)参考文献特開昭58−43208（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 23/00 - 23/28 B01D 29/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】濾材を充填した濾過器における濾層の洗浄
方法において、予め、濾過器本体の底部に粒状物を貯留
しておき、この粒状物を濾層を洗浄する際に洗浄流体と
ともに濾層へ導入し、粒状物を濾層中で滞留させながら
流動させて濾層を洗浄し、洗浄排水のみを排出させて、
粒状物を濾過器本体内に残留させ、洗浄終了時に粒状物
を沈降させて濾過器本体の底部に貯留することを特徴と
する濾過器の洗浄方法。
【請求項２】濾過器に充填した濾材が、多数の耐水性遷
移を三次元の網目構造をなす不織布状に形成したもので
あることを特徴とする請求項１に記載の濾過器の洗浄方
法。