JP2968688B2 - 集配水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は上水道や下水道ならびに
用廃水等の水処理装置における集配水ノズルの構造、該
ノズルを用いた集配水モジュール、及び該集配水モジュ
ールを備えた集配水板ユニットの構造及びその製造方
法、更に該ユニットを用いた集配水装置の構造に関す
る。なおここで「集配水」とは一定空間への水の流出入
を指しており、例えば水処理装置の処理水の集水、洗浄
用水の配水を同一装置を利用して行うものである。

【０００２】

【従来の技術】上水道や下水道ならびに用廃水等の水処
理において、砂濾過装置や活性炭吸着装置等、多数の粒
子の間を通過させることにより被処理水を処理する装置
が設置されている。これらの水処理装置には集水や洗浄
を目的として、該水処理装置底部に集配水装置が設けら
れている。集配水装置にはいわゆる濾床板と称する通水
・通気部材を有する隔壁で装置の本体濾過部と集水室を
隔てる構造のものがある。本明細書においては以後、簡
便のため濾過装置以外の水処理装置の場合でも上記構造
に相当するものを各々濾床板ならびに集水室と呼ぶ。

【０００３】このような集配水装置は、従来、図９に示
すような縦断面をもっていた。すなわち濾床板１１に多
数のノズル装置２が取付ピッチＰで配置され、濾過時
（集水時）には本体濾過部５（濾過装置以外の接触反応
装置の充填層においても同じ、以後、本体濾過部の呼称
でこれらすべてを代表させる）の砂や活性炭、ゼオライ
ト等の充填粒子間を流れた水がノズル装置２を通過し集
水室に流入する。一定時間濾過を行った後、充填粒子を
洗浄するため水や空気やその混合流体を濾過部５に逆流
させる構造である。このノズル装置２はノズルヘッド部
３と、パイプ４とが、接続部材６によって一体化され濾
床板１１に取り付けられている。

【０００４】しかしながら、係る従来の集配水装置では
ノズル装置２は現場で固化成型されて濾床板１１に取り
付けられるため、組立時に破損することが多い。又、水
平に設置することが困難で傾斜して取り付けられたこと
により均一な濾過が困難となりノズルの効果がそこなわ
れることもあり、組立に多大の労力と時間を要した。更
に、ノズルヘッド部が濾床板表面より突出して取付けら
れているため、隣接するノズル装置２の間隙部に、図中
破線部分７に示すような濾過時の水流や洗浄時の空気や
水の流れに関するデットスペース７を生じてしまうとい
う問題があった。

【０００５】濾過などの通常処理の際は被処理水はデッ
ドスペース７を流れないので、デッドスペース７の充填
粒子は何らの濾過効果も果たさない。又、洗浄時におい
てはノズル３から流出する空気や水はデッドスペース７
に達せず充填粒子を洗浄できないので、次第に目詰まり
を生じ、引いてはデッドスペース７が内部汚染源を形成
してしまう。さらに、充填粒子を引き抜いて交換する際
には、ノズルヘッド部３が濾床板１１表面より突出して
いるため、作業時に邪魔になるだけでなく、ノズル装置
２部分が破損する事故も起きる。

【０００６】これらの諸問題を回避するためにはノズル
ヘッド部３を濾床板１表面より突出させないようにすれ
ば良いことは当然想到される。例えば特開平２−１８４
３９７号公報には、添付図面中のＦｉｇ３にノズルヘッ
ドを濾床板表面より突出させないように構成された集配
水装置が開示されている。しかしながら、当該図面のよ
うにノズルヘッドを配備するためには、複雑な濾床板の
表面構造を必要とし、製作が面倒であり、製造コストが
高価になるという問題を生じる。又ノズルヘッドの水平
設置が更に困難になるという設置時の問題が生じる。こ
の為、デッドスペースを生じない等の運転上のメリット
がわかりながらも、性能に関する信頼性、手間、ならび
に建設費の問題によりこのような構造の集配水装置は実
用化されていないのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
すべて解決し、ノズル装置の性能を完全に発揮し、デッ
ドスペースを生じないようノズルヘッドを濾床板面より
下げて容易に設置でき、且つメンテナンスの容易な集配
水装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は次の手段によ
り達成される。すなわち、本発明の集配水モジュール
は、側壁に孔隙を有するドーム状で辺縁部にフランジ部
を有し、該フランジ部に係止用突起を設けたノズルヘッ
ドと、該ノズルヘッドを支持し外縁部に係止片を有する
とともに中心部に貫通孔を有する円盤状支持部と、該貫
通孔辺縁に接続する管状部材で外側に接続用雄ネジを形
成し内側に集配水パイプを接続した接続部からなるノズ
ルヘッド支持部材と、前記ノズルヘッド支持部材に沿っ
てとりまき、前記ノズルヘッド支持部材の接続用雄ネジ
と内側に形成された雌ネジによって接続されるととも
に、前記ノズルヘッド側に先端が開くように傾斜し且つ
該ノズルヘッドの頂端と同レベルないし高くなるように
延長形成されたスリーブと、該スリーブ以外の部位に外
側に張りだした補強用翼状部材とを有するホルダーとか
らなることを特徴とする。

【０００９】又、本発明の集配水板ユニットは、請求項
１に記載の集配水モジュールが板体に取り付けられ、該
集配水モジュールのホルダーを複数個該ホルダーのスリ
ーブの頂端が取り付けられる板面と同レベルとなるよう
に埋設配置したことを特徴とする。

【００１０】更に又、本発明の集配水装置は、水処理装
置に配置され通水及び／又は通気を行う集配水装置であ
って、集水室と、請求項２に記載の集配水板ユニットの
前記各ホルダーに前記ノズルを接続して下方に設けられ
る前記集水室を蓋覆する前記請求項２に記載の集配水ユ
ニット板と、前記集水室の気層部に連通する気体用配管
と、前記集水室の水層部に連通する液体用配管とを備え
たことを特徴とする。

【００１１】

【作用】運転にあたっては、本発明の集配水装置では、
濾過など通常処理時には被処理水が濾過部側からスリー
ブの傾斜面に沿って流れノズルヘッドの孔隙を経て集水
室に流入する。又、洗浄時には空気や洗浄水が集水室か
らノズルヘッドの孔隙を経て、スリーブの傾斜面に沿っ
て広がりながら本体濾過部へ流れる。このとき、ノズル
は濾床板に埋設され、本体濾過部側にその先端部分が板
面から突出していないので、デッドスペースが形成され
ることがない。充填材の引き抜き交換作業にあたって
は、突出したノズル間に充填材が残留することもない。
このとき突出したノズルにより転倒事故が起きたり、突
出したノズルを損傷するといった事故が起きない。

【００１２】装置設置や更新にあたっては、工場生産さ
れたホルダーの水平配置の完了している集配水板ユニッ
トを順次濾床板として敷き並べればよく、現場工事を著
しく省力化、短縮化できる。さらにノズルヘッドや集配
水パイプは、運搬、取付時に破損し易かったが、本発明
の集配水モジュールのノズルとホルダーが分割して形成
されているため、集配水パイプと一体として組み立てら
れたノズルを集配水板ユニットに固定されたホルダーに
現場で挿入しねじ込むだけで安全且つ容易に集配水室が
設置される。このとき既に集配水板ユニットのホルダー
によりノズルの水平性が確保されており、設置ミス等に
よるノズルヘッドの傾き、引いては集配水能力の低下と
いった、従来装置に見られた問題がおきることがない。

【００１３】又、工場等の室内製作を大幅に増やし、現
場での作業を低減することができる。本発明の集配水モ
ジュールのノズルは、ノズルヘッドの係止用突起と支持
部材の係止片により構造的、機械的に両者が一体固定さ
れており長時間の運転や衝撃にもノズルヘッドがとれる
ことがない。従来はノズルヘッドと支持部材は両者の接
触部を超音波等で溶着していたため、溶着不良や衝撃な
どによるズレや脱着事故が起きていた。又、本発明にお
いて濾床板は平板な表面を持つ集配水ユニット板により
構成されるため、容易に実用的な完全な水平面を形成で
き、集配水能力を向上させる。従来はコンクリートやモ
ルタルなどのスラリー状の固化性素材を現場で流し込む
方法では完全な水平面を形成することは実際上不可能で
あった。そのためノズルの水平設置は大変な労力を要し
ていた。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図８に示す実施例の
図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例の集配水ノズル
を備えた集配水モジュールを濾床板（集配水板ユニッ
ト）に埋設した集配水室の部分縦断面図である。図１に
示すように、集配水モジュール１４は、側壁に流体が通
過する孔隙を有するドーム状のノズルヘッド１５と、ノ
ズルヘッド１５を囲繞し、槽内部１２側が拡大した傾斜
面１６を有して流体を案内する案内部材としてのスリー
ブ１６を有するホルダー１７とを備えている。ノズルヘ
ッド１５及びホルダー１７はコンクリート板の濾床板１
１に埋設され、集配水板ユニットの一部をなしている。
ノズルヘッド１５及びホルダー１７は、濾床板１１の上
面１８と同一面又はそれ以下になるように埋設すること
が好ましく、本実施例ではノズルヘッド１５及びスリー
ブ１６を濾床板上面１８とほぼ同一面に配設している。
又、垂直方向に対する傾斜面１６の傾斜角度θの範囲は
１５乃至４５°であるが、好ましい角度は約３０°であ
る。

【００１６】ノズルヘッド１５は、ノズルヘッド１５を
支持するノズルヘッド支持部材１９に搭載され、集配水
ノズルを構成する。ノズルヘッド１５は、ホルダー１７
に取付けられており、ノズルヘッド支持部材１９とホル
ダー１７との間には密封用のパッキン２０が装着されて
いる。又、ノズルヘッド支持部材１９にはパイプ２１が
固着されている。ノズルヘッド１５、ノズルヘッド支持
部材１９及びホルダー１７はＡＢＳ樹脂、ポリプロピレ
ン、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、スチロール樹脂、ポ
リアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド等のプラ
スチック成型品により形成されているが金属材料を用い
ても構わない。洗浄用気体として、オゾンを使用する場
合には、ポリエチレン素材を用いることが良い。

【００１７】図４はノズルヘッド１５の正面断面図であ
る。ノズルヘッド１５は、フランジ５１を有する本体部
５２と、本体部５２に覆設されたドーム状のカバー部５
３とを備えており、ノズルヘッド１５には流体が通過す
るための多数の孔隙５４、５４ａが形成されている。側
面の孔隙５４ａは縦方向に向けてスリット状に多数形成
されている。ここで孔隙５４，５４ａは、このようなス
リット状でなくても、又ドーム状カバー部５３の頂面部
にまわりこんで開孔してもかまわない。フランジ５１の
上面の外周縁部には、ノズルヘッド支持部材１９の係止
片４４により係止される係止用突起５５が全周にわたっ
て形成されている。図５は、ノズルヘッド支持部材１９
の正面断面図である。ノズルヘッド支持部材１９は、ノ
ズルヘッド１５を支持する円盤状の支持部４１と、支持
部４１の内周縁部から一体的に下方に向けて形成された
パイプ支持部４２とを備えている。パイプ支持部４２の
内部にはパイプ２１が固着されている。又、パイプ支持
部４２の外周部には、ホルダー１７の雌ねじ３６に螺合
する雄ねじ４３が形成されている。

【００１８】支持４１の上端部の周縁部には、ノズルヘ
ッド１５を係止するために上方に突出した係止片４４を
備えている。係止片４４は、全周にわたっても部分的に
存在しても良い。支持部４１の内方に形成された係合部
４５にノズルヘッド１５が装着されたのち、加熱して係
止片４４を半径方向内方に治具等を用いて折曲すること
により、図１に示すように、係止片４４がノズルヘッド
１５の係止用突起５５を係止するようになっている。ノ
ズルヘッド支持部材１９の係合部４５にノズルヘッド１
５を嵌合させ、加熱して係止片４４を内方に折曲して凸
部５５を係止することにより、ノズルヘッド１５をノズ
ルヘッド支持部材１９に固定する。又パイプ２１をノズ
ルヘッドに支持部材１９のパイプ支持部４２に装着固定
する。かくして集配水ノズルが形成される。

【００１９】図６はホルダー１７の正面断面図である。
ホルダー１７は、スリーブ１６を有するラッパ状部３１
と、ラッパ状部３１の下端縁から内方向に形成された円
板状部３２と、円板状部３２の内方縁から下方に向けて
形成された円管状部３３とを備えており、本実施例では
ＡＢＳ樹脂により全体的に一体形成されている。

【００２０】濾床板１１にホルダー１７を強固に固着さ
せるためラッパ状部３１の外周面には複数の凸部３４が
全周方向に形成されている。又、円板状部３２及び円管
状部３３の外部には、補強用の複数の翼状部材３５が一
体的に取付けられている。円管状部３３の内周面には、
ノズルヘッド支持部材１９をねじ込むための雌ねじ３６
が形成されている。ノズルヘッド１５を装着した支持部
材１９は、その雄ネジ４３をホルダー１７の雌ネジ３６
に、ねじ込むことによって固定する。ねじ込みは、支持
部材１９の外周部に突出した手掛り４６を手又は装着用
治具を用いて回すことにより行なわれる。又、保守等の
ために、集配水ノズルヘッド１５をホルダー１７から取
除くときにも、手掛り４６は有用である。

【００２１】図２は本発明の集配水装置の集配水板ユニ
ットの上面図である。一枚の集配水板ユニットには、ピ
ッチＰで多数の集配水モジュール１４がマトリクス状に
配列されている。前記構成の集配水モジュールを組立て
る場合には、予め所定の取付けピッチＰで複数のホルダ
ー１７を型枠に配列したのち、型枠にコンクリートを流
し込んで濾床板（集配水板ユニット）１１を形成する。
これにより、ホルダー１７は濾床板１１に固着されるこ
ととなる。集配水板ユニットは次のように工場など室内
で製作される。適当な大きさの水平板を有する鋼製型枠
にノズルのホルダーをスリーブ部を下にして取付ピッチ
Ｐ（例えば１５０ｍｍ）で縦横に規則的に配置する。型
枠は製造工場設備の規模、集配水ユニット搬送用トラッ
クの積載基準、設置先の事情などを勘案して標準化を図
ることが好ましい。例えば、幅８５０ｍｍ、長さ１０５
０ｍｍ、高さ１１５ｍｍが好適である。規則的配置を確
保するためには、型枠からガイド用の棒を突出させノズ
ルのホルダーをはめ込むようにしてもよい。更に強度確
保のため、鉄筋をかぶせる。脱型時の吊り下げを考慮
し、主筋Ｄ１０、配力筋Ｄ１３のダブル配筋とすること
が望ましい。配筋の水平はノズルのホルダー側部に張り
だした翼状部材により容易にとることができる。ここに
コンクリートを流し込み固化させる。コンクリート強度
はσｃｋ＝４００ｋｇ／ｃｍ^２ 程度とすることが好ま
しい。コンクリートは、最大６５°Ｃで３時間以上常圧
蒸気養生することが良い。脱型までの硬化時間は約２０
から２４時間、設計強度までの硬化時間は約１４日であ
る。コンクリート表面は集配水の際には、濾床板裏面と
なるので凸凹があっても差し支えないが、金ゴテによる
仕上げを行ってもよい。十分に硬化した集配水板ユニッ
トは、吊り上げ用インサートにアイボルトを装着してク
レーンやフォークリフトなどで静かに吊り上げることで
脱型する。

【００２２】図３は本発明の集配水装置を設置した砂濾
過装置の部分縦断面図である。砂濾過装置１２の下部に
は集配水室９が設けられ、適宜底板から起立した柱状支
持部材８の上に本発明の集配水板ユニットを水平に接続
してなる濾床板１１が設置されている。濾床板の上側に
は濾過材として砂（図示しない）が充填されている。集
配水板ユニットには集配水モジュール１４が埋設されて
おり、各集配水モジュールからはノズルと接合された集
配水パイプ２１が集配水室９へと延びている。集配水パ
イプ２１はその一端が洗浄時に集配水室の水面層５に達
する程度の長さであり、管の途中に洗浄用空気の取り入
れ孔６０を有している。空気取り入れ孔６０は、集水室
の気層部に連通する気体用配管６１に接続されており、
気体用配管６１は図示しない圧縮空気ポンプに接続され
ている。洗浄時には、空気取り入れ孔６０より空気を集
配水モジュール１４を通してノズルより濾過部１２に噴
出する。又、集水室９には、水層部に連通する液体用配
管６２を備える。液体用配管６２は、図示しないポンプ
に接続され、濾過時には集水室９の水を排水し、洗浄時
には逆に送水して集配水モジュール１４より濾過部１２
に流れる。

【００２３】集配水モジュールは、別途工場など室内で
ノズルヘッド、ノズルヘッド支持部材、ホルダーを分割
して製造する。各パーツはプラスチック材料、例えばＡ
ＢＣ樹脂などで形成することが良い。前述のようにノズ
ルヘッド、ノズルヘッド支持部材はノズルヘッドの係止
用突起と支持部材の係止片により構造的、機械的に両者
が一体固定されて集配水ノズルを形成する。このとき支
持部材の係止片は熱により容易に曲げることができるも
のである必要がある。このようにして製作されるノズル
はホルダーを埋設した集配水板ユニットと水処理装置設
置現場において集水室９の上部にくみあわされ、本発明
の集配水装置を形成する。即ち、集水室９の上部に集水
板ユニットにより濾床板を形成させた後、ノズルを挿入
しネジ式に固定化する。

【００２４】次に、図７及び図８により本発明の集配水
装置の動作を説明する。図７は集水時における集配水モ
ジュール１４の動作を示す正面断面図、図８は空気洗浄
時における集配水モジュール１４の動作を示す正面断面
図である。

【００２５】図７に示すように、集水時には、砂や活性
炭などの粒子の層１２を流れて清浄になった水はホルダ
ー１７のスリーブ１６に案内されてノズル１５を通過し
たのちパイプ２１を通って下方に流れる。

【００２６】一方、図８に示すように、空気洗浄時に
は、下方からパイプ２１に供給された空気と水の混合流
体は、図中上方に流れてノズルヘッド１５の開口部５
４、５４ａを通過したのちホルダー１７のスリーブ１６
に案内されて濾過槽内部１２に拡散して流れる。

【００２７】集配水モジュール１４の最頂部は、濾床板
１１の上面１８より上方に突出しないで濾床板１１に埋
設されているので、集水時及び空気洗浄時のいずれのと
きであっても流体は槽内部１２をまんべんなくスムーズ
に流れることとなり、濾床板１１の付近にデッドスペー
スができることはない。したがって、粒子全体に流体が
行き渡って、集水時には濾過効率が向上し、又、空気洗
浄時には洗浄効果が向上するとともに粒子の寿命も延び
る。

【００２８】又、活性炭吸着装置のように活性炭の交換
が必要な場合には、ノズルヘッド１５が濾床板１１から
上方に突出していないので、集配水モジュール１４が交
換作業の邪魔になることはなく、活性炭をノズルヘッド
１５、１５の間に残留させずに容易に引き抜くことがで
きる。なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の集配水
モジュール及び集配水ユニットは、工場生産が可能とな
り、現場ではパイプを嵌着した集配水ノズルを別途設置
済みの濾床板側のホルダーにねじ込むだけで装着が可能
となり、且つノズルヘッドの水平性が容易に確保され
る。従って、本発明の集配水装置は、ノズルヘッドを濾
床板面と同一面もしくは以下に配置したメンテナンス容
易な集配水装置の構造を、工場生産により低コストで、
及び現場での短工期の組立作業により実現可能ならしめ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の集配水装置の要部断面図。

【図２】本発明の一実施例の集配水ユニットの平面図。

【図３】本発明の一実施例の集配水装置の断面図。

【図４】本発明の一実施例のノズルヘッドの正面片側断
面図。

【図５】本発明の一実施例のノズルヘッド支持部材片側
断面図。

【図６】本発明の一実施例のホルダーの正面片側断面
図。

【図７】集水時における図１の集配水装置の動作を示す
断面図。

【図８】洗浄時における図１の集配水装置の動作を示す
断面図。

【図９】従来の集配水装置の要部の断面図。

【符号の説明】

１０ 水処理槽 １１ 濾床板 １２ 砂濾過装置 １３ 粒子 １４ 集配水モジュール １５ ノズルヘッド １６ 傾斜面 １６ スリーブ（案内部材） １７ ホルダー １８ 濾床板の上面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 洞野 勝 東京都中央区銀座１丁目３番１号 株式 会社 荏原電産内 (72)発明者 栗原 勝利 東京都中央区銀座１丁目３番１号 株式 会社 荏原電産内 (56)参考文献 実開 昭52−96553（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−156319（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C02F 3/06 B01D 24/00 - 24/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側壁に孔隙を有するドーム状で辺縁部に
   フランジ部を有し、該フランジ部に係止用突起を設けた
   ノズルヘッドと、 該ノズルヘッドを支持し外縁部に係止片を有するととも
   に中心部に貫通孔を有する円盤状支持部と、該貫通孔辺
   縁に接続する管状部材で外側に接続用雄ネジを形成し内
   側に集配水パイプを接続した接続部からなるノズルヘッ
   ド支持部材と、 前記ノズルヘッド支持部材に沿ってとり
   まき、前記ノズルヘッド支持部材の接続用雄ネジと内側
   に形成された雌ネジによって接続されるとともに、前記
   ノズルヘッド側に先端が開くように傾斜し且つ該ノズル
   ヘッドの頂端と同レベルないし高くなるように延長形成
   されたスリーブと、 該スリーブ以外の部位に外側に張りだした補強用翼状部
   材とを有するホルダーとからなることを特徴とする集配
   水モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の集配水モジュールが板
   体に取り付けられ、該集配水モジュールのホルダーを複
   数個該ホルダーのスリーブの頂端が取り付けられる板面
   と同レベルとなるように埋設配置したことを特徴とする
   集配水板ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の集配水モジュールの前
   記ホルダーを複数個、スリーブ側を下にして成形用枠体
   を有する水平板上にならべた後、固化性スラリーを流し
   こみ、該固化性スラリーが固化したら前記成形用枠体を
   有する水平板と分離して集配水板ユニットを得ることを
   特徴とする集配水板ユニットの製造方法。
4. 【請求項４】 水処理装置に配置され通水及び／又は通
   気を行う集配水装置であって、集水室と、請求項２に記
   載の集配水板ユニットの前記各ホルダーに前記ノズルを
   接続して下方に設けられる前記集水室を蓋覆する前記請
   求項２に記載の集配水板ユニットと、前記集水室の気層
   部に連通する気体用配管と、前記集水室の水層部に連通
   する液体用配管とを備えたことを特徴とする集配水装
   置。