JP3132118B2

JP3132118B2 - 懸濁性固形物の除去装置

Info

Publication number: JP3132118B2
Application number: JP04015664A
Authority: JP
Inventors: 秀二竹内; 辰夫武智
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH05208104A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市下水、産業排水な
どの有機性排水を一次処理するための装置に係り、多量
の懸濁性固形物（以下、ＳＳと言う）を含有する排水中
のＳＳを急速濾過によって除去する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排水中のＳＳを除去する一次処理におい
ては、従来、沈澱法による装置が使用されてきた。しか
し、沈澱法は水面積負荷を２５〜５０m³／m²・日程度に
しかできないので、設備の設置面積が非常に大きくなっ
ており、又、ＳＳの除去率も４０% 程度の低い値しか得
られない。

【０００３】このような沈澱法の問題を解消するため
に、最近、濾過法による一次処理用のＳＳ除去装置が開
発されている（第26回下水道研究発表会講演集,p.232〜
234,1989年）。図２は上記文献に発表された装置の説明
図である。この装置は２段式濾過法によるものであり、
上向流移動床式濾過機２０と下向流固定床式濾過機２１
を備えている。この上向流移動床式濾過機２０及び下向
流固定床式濾過機２１には、細かい砂（粒径０．６mm，
均等係数１．４）が充填されている。

【０００４】この装置で排水中のＳＳを除去する場合、
原水をポンプ２２、配管２３によって上向流移動床式濾
過機２０の下部へ導入し、ある程度のＳＳを除去する。
次いで、上向流移動床式濾過機２０の上部からの流出水
を配管２４によって下向流固定床式濾過機２１の上部に
導入し、配管２５から濾過水を排出させる。図中、２６
は処理水槽、２７，２８は逆洗水用のポンプ、２９は逆
洗空気用のコンプレッサー、３０，３１は逆洗水の排出
管である。

【０００５】この際の装置による処理結果においては、
濾過速度を上向流移動床式濾過機１００m ／日、下向流
固定床式濾過機７０m ／日にした場合と、上向流移動床
式濾過機を２００m ／日、下向流固定床式濾過機を１７
５m ／日にした場合とが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置においては、幾つかの問題がある。まず、従来の装置
は、２つの濾過機を備えた構成であるため、複雑である
と共に大きく、当初の目的である設置面積狭小化の達成
は不十分である。又、固定床式濾過機２１には非常に細
かい濾材（０．６mmの砂）が充填されているので、移動
床式濾過機２０で前処理されてはいるが、固定床式濾過
機２０の濾層が目詰まりする度合が大きく、濾過持続時
間（濾過を継続できる時間）が短い。

【０００７】本発明は、簡素であると共に小型化され、
濾過持続時間を長くすることができる懸濁性固形物の除
去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】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、濾層を通過させて排水中のＳ
Ｓを除去する装置において、濾過槽内に、比重が１．０
１〜１．２の濾材が充填され、濾層の空隙率が６０％〜
８０％の上部濾層と、比重が１．４〜２．６の粒状濾材
が充填された下部濾層が形成されている。上記上部濾層
に充填される濾材は発泡体等であって、表面に凹凸を有
し且つ貫通孔を有する形状のものであるのがよい。

【０００９】本発明で言う濾材の比重、濾材の貫通孔、
発泡体及び濾層の空隙率は、次のように定義されたもの
である。濾材の比重は含水比重であり、独立気泡を除く
空隙に水が入った状態で測定した値である。濾層の空隙
率は、濾材が充填されて形成された濾層全体の空隙率で
ある。濾材の貫通孔とは、多孔質物質の細孔のようなも
のまでを含むものではなく、例えば円筒形の中空部のよ
うに、その孔が大きなものを指す。発泡体とは、例え
ば、合成樹脂などを発泡させた状態で成形させたような
ものを指す。

【００１０】

【作用】本発明においては、同一の槽内に、異なる濾材
が充填された２つの濾層が備えられており、高ＳＳ濃度
の排水を効率よく濾過できるようにしている。即ち、同
一槽内の２つの濾層は、主として大きなＳＳを捕捉する
のに適した濾材が充填された上部濾層と、微細なＳＳを
捕捉するのに適した濾材が充填された下部濾層との組み
合わせになっている。

【００１１】上部濾層に充填される濾材は、空隙率が大
きい濾層を形成できる形状である必要がある。このよう
な空隙率を大きくできる濾材で形成された上部濾層は、
ＳＳの付着量が多くなっても、通水抵抗の増加度合はあ
まり大きくならない。このため、高ＳＳ濃度の原水の通
水を長時間継続することができると共に、大きな濾過速
度で通水することとができる。

【００１２】濾層が上述のような性能を発揮できる濾材
の形状としては、貫通孔を有するものが好ましい。上記
のような貫通孔がある濾材は、空隙率の大きい濾層を形
成することができ、小さい通水抵抗で多量のＳＳを捕捉
できる。又、発泡体のように表面に多数の凹凸がある濾
材は、ＳＳが付着し易いので、ＳＳの除去率もよい。

【００１３】又、上部濾層の空隙率は６０％〜８０％程
度の範囲がよい。空隙率が６０％未満であると、捕捉で
きるＳＳの量が少なくなり、通水抵抗の増加による濾過
可能時間が短くなる。そして、空隙率が８０％を超える
状態になると、ＳＳの捕捉量も多くなり、濾過可能時間
も長くなるが、ＳＳの除去率が低下するので好ましくな
い。

【００１４】下部濾層は、上部濾層で捕捉できなかった
微細なＳＳを除去するものであり、密な濾層が形成され
る粒状濾材が充填されている。この濾層の空隙率は小さ
く、通常５０％程度である。このため、下部濾層を通過
した流出水は、ＳＳが充分に除去されている。上部濾層
で、多量のＳＳが捕捉されてしまうので、下部濾層の負
荷は大幅に軽減される。従って、下部濾層は、空隙率が
小さい粒状濾材が充填されていても、その目詰まりの度
合が少なく、大きな濾過速度で長時間の濾過が継続でき
る。

【００１５】又、上部濾層に充填する濾材と下部濾層に
充填する濾材は、形状が相違するだけでなく、比重を異
にしている。前記のように、上部濾層に充填する濾材の
比重は１．０１〜１．２、下部濾層に充填する濾材の比
重は１．４〜２．６であり、両層の濾材の間に明確な差
をつけている。この比重差は濾層の逆洗操作を容易にす
るための考慮によるものである。濾層を逆洗する際に
は、濾層の下方から逆洗水や逆洗用空気を供給して濾材
を流動させ、ＳＳを剥離して除去するが、逆洗終了時に
は沈降する。この場合、濾材の比重によってその沈降速
度が異なり、比重が大きい濾材の沈降は速く、比重が小
さい濾材の沈降は遅くなるので、上記２つの濾層は元の
配置状態に復元する。

【００１６】上部濾層の濾材は、水中に沈んで固定層を
形成することができる必要があるが、濾層の逆洗時にお
いては、逆洗水や逆洗用空気の必要量ができるだけ少な
く済むことが望ましい。このような２つの条件を満足さ
せるために、濾材の比重は上記範囲に限定している。

【００１７】下部濾層に充填する濾材の比重は、上部濾
層の濾材の比重との差を明確にするために、上部濾層の
濾材の比重に対し、最低０．２大きくしている。しか
し、その比重があまり大きくなると、逆洗時に供給する
用役の必要量が増加するので、その上限の比重は２．６
程度にした。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の一実施例を模式的に示した図
である。１は竪型の濾過槽であり、この中には二つの異
なった濾層が備えられている。即ち、上方には比重が
１．０１〜１．２の濾材が充填された上部濾層２、下方
には比重が１．４〜２．６の粒状濾材が充填された下部
濾層３が形成されている。４は支持砂利層、５は支持砂
利層４を受ける多孔板であり、６は濾槽の逆洗時に濾材
の流出を防止するための金網である。又、７は原水を濾
過槽１の上部に供給する流入管、８は濾過水の排出管で
あり、９は逆洗水の供給管、１０は逆洗空気の供給管、
１１は逆洗水の排出管である。なお、上記金網６は、濾
層を逆洗する際に充填されている濾材が適当に流動でき
るように、上部濾層２との間に所定の間隔をおいて備え
られている。この間隔は、通常、濾材充填高さの２０〜
５０％程度にする。

【００１９】上部濾層２を形成する濾材は、大きさが５
〜２０mm程度のものであり、充填時に濾層２の空隙率が
６０％〜８０％程度になるものが使用される。このよう
な条件を満たす濾材の一つとしては、比重が上記範囲に
調整された合成樹脂の発泡体であって、その形が円筒状
などのように貫通孔があるものがよい。

【００２０】下部濾層３を形成する濾材は、アンスラサ
イト、合成樹脂粒、ゼオライト、砂、各種のセラミック
ス粒等が使用される。又、その大きさは、濾過する原水
のＳＳ濃度やＳＳの粒径分布によって決められるが、通
常、１〜５mm程度である。濾材の大きさが１mm未満の場
合には、微細なＳＳを捕捉することができる利点はある
が、圧損が大きく且つ目詰まりの頻度が多くなるので好
ましくない。又、５mmを超える大きさであると、目詰ま
りの頻度は少なくなるが、微細なＳＳの除去率が低下す
るので好ましくない。

【００２１】このように構成された装置による排水の濾
過方法を説明する。例えば、スクリーンを通過させただ
けでＳＳが非常に多い生下水を原水とし、この原水を流
入管７から濾過槽１の上部に供給する。この濾過槽１で
原水中に含まれる多量のＳＳ及びＳＳ性ＢＯＤが除去さ
れ、濾過水は排出管８から排出する。上述のような操作
を長時間継続すると濾層の目詰まりが起こるので、濾過
槽１の圧損が所定値に上昇した段階で操業を止め、濾層
の逆洗を行う。

【００２２】次に、本発明の効果を確認するためにおこ
なった実験例について説明する。（実施例）図１による構成で、内径１０cm、高さ４m の
アクリル樹脂製の濾過槽内に表１に示す条件の濾層を設
け、下水処理場の最初沈澱池流入水を原水として供給
し、濾過実験を行った。この際の操業条件は表１のよう
にした。そして、その結果は表２に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表２によれば、濾過速度を１２０m ／日，
１８０m ／日で行った場合のＳＳ除去率は、それぞれ７
８% 、７２% であり、２つの濾過機を備えた従来の装置
を使用した場合に比べ遜色のない値であった。又、この
際の濾過持続時間は３７時間と２７時間であり、濾過槽
が１槽だけであっても、濾層の逆洗は１日〜１．５日に
１回程度行うだけでよく、長時間の連続濾過が可能であ
ることが分かった。

【００２６】上記実施例の結果を従来技術である前記二
段式濾過装置による処理結果と比較する。それぞれの濾
過速度は次の通りであった。

【００２７】上記の濾過速度を基にしたそれぞれの装置
の必要濾過面積は、本発明の場合、（１）式〜（２）式
によって求められ、従来技術の場合、（３）式〜（４）
式によって求められる。上記の式において、必要濾過面
積は単位排水処理量に対する割合で表し、Ｑは排水の処
理量、Ｓ_a1，Ｓ_a2は本発明の必要濾過面積、Ｓ_b1，Ｓ _b2
は従来技術の必要濾過面積を示す。

【００２８】

【数１】

【００２９】

【数２】

【００３０】

【数３】

【００３１】

【数４】

【００３２】上記の結果に基づいて、従来技術に対する
本発明の必要濾過面積の比を算定すると、Ｓ_a1／Ｓ_b1≒
０．５２、Ｓ_a2／Ｓ_b2≒０．３５となる。即ち、本発明
の装置は従来技術の装置に対し、その必要濾過面積が１
／２〜１／３で済み、非常にコンパクトな装置である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、１つの
濾過槽内に異なる濾材が充填された２つの濾層が形成さ
れ、大きなＳＳと微細なＳＳをそれぞれ効率よく除去す
るように構成されている。従って、濾過槽が１槽だけで
あっても、その処理能力が非常に大きく、ＳＳの除去率
も高いので、装置が小型化されると共に、濾過持続時間
が非常に長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を模式的に示した図である。

【図２】従来の装置の説明図である。

【符号の説明】

１濾過槽２上部濾層３下部濾層７原水の流入管８濾過水の排出管

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】濾層を通過させて排水中の懸濁性固形物
を除去する装置において、濾過槽内に、比重が１．０１
〜１．２の濾材が充填され、濾層の空隙率が６０％〜８
０％の上部濾層と、比重が１．４〜２．６の粒状濾材が
充填された下部濾層が形成されていることを特徴とする
懸濁性固形物の除去装置。
【請求項２】上部濾層に充填される濾材が表面に凹凸
を有し且つ貫通孔を有する形状のものである請求項１記
載の懸濁性固形物の除去装置。
【請求項３】上部濾層に充填される濾材が発泡体であ
る請求項１又は２記載の懸濁性固形物の除去装置。