JP3496280B2 - 濾過装置 - Google Patents

濾過装置

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JP3496280B2 JP18194994A JP18194994A JP3496280B2 JP 3496280 B2 JP3496280 B2 JP 3496280B2 JP 18194994 A JP18194994 A JP 18194994A JP 18194994 A JP18194994 A JP 18194994A JP 3496280 B2 JP3496280 B2 JP 3496280B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、繊維製塊状濾材を濾
層に含み、下水処理施設、各種産業の工場等から排出さ
れる排水を原水として濾過処理する高速濾過装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、水の濾過には砂、小石、アンスラ
サイトなどの濾材で濾層を構成した濾過装置が用いられ
てきた。しかし、近年、より高速流での濾過処理を可能
にする濾材として合成繊維による塊状の濾材が開発さ
れ、これで濾層を構成し、濾過処理を行うようになっ
た。この繊維製塊状濾材は、ポリプロピレン、ナイロ
ン、塩化ビニリデン、アクリル、アクリルニトリル等の
極細の化学繊維の多数本の捲縮加工糸を中央で束ね、全
体として球状にした空隙率の大きい直径1〜10cm程
度の各種寸法のもので、繊維の持つ大きな空隙率と、大
きな比表面積が特徴であって、大きな空隙率により原水
中の除去すべき懸濁物質(SS)を従来の砂などよりも
多く保持できると共に、通水流速が大であっても通水抵
抗は小さいため、砂などによる従来の濾過流速(約10
m/時)の5倍程の通水流速で濾過を行うことができ
る。又、比表面積が大であることによって原水中のSS
を砂などよりも多く吸着できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、濾材の大きな
空隙率と、濾材の塊の大きさが砂などの粒に較べて遥か
に大きいことに起因して逆洗時に空気や洗浄水が濾材の
空隙中を流れるため流動化しにくゝ、濾材同志のぶつか
り合いによるSSの剥離効果が不十分になる。この流動
化しにくい濾材を充分に流動させるには、従来の砂濾過
器に較べて5〜50倍の流速の大容量の空気を使用しな
ければならず、それには大容量の送風機を必要とするの
で設備コスト、運転コストが嵩む。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解消す
るために、請求項1に記載の発明は、繊維製塊状濾材を
濾層に含む濾過装置において、濾層の逆洗時に濾層の上
向きの展開高さを濾層の層高よりも高くさせたときに、
繊維製塊状濾材が衝突すると共に、液を抜出すことがで
きる抜出し孔を備えた衝突管を濾層の上面に設け、衝突
管には液を槽外に排水する排水管を接続したことを特徴
とする。また、請求項に記載の発明は、請求項1に記
の濾過装置において、更に逆洗用空気の供給管を設け
ると共に、逆洗用空気の排出管を設けたことを特徴とす
る。また、請求項に記載の発明は、請求項1または請
求項2に記載の濾過装置において、更に逆洗用の洗浄水
の供給管を接続すると共に、逆洗排水の排出管を設けた
ことを特徴とする。
【0005】 図において、1は濾過槽、2は下部集水
板、3は下部集水板上に繊維製塊状濾材で構成した濾層
を示し、濾過槽の頂部には原水導入管4と、逆洗排水
や、逆洗空気の排出管5が接続し、底部には処理水の取
出管6と洗浄水の供給管7が接続する。又、下部集水板
2の下面には、空気源であるブロアや、エアコンプレッ
サに接続した逆洗用空気の供給管8が設けてある。これ
らは、下向流式濾過装置として周知のものであり、濾過
運転を行うには原水導入管4から原水を供給して濾層3
中を下向流させ、その際に原水中のSSを濾層で捕捉し
て原水から除き、処理水を取出管6から取出す。
【0006】 図1,2の参考例では、濾層3の上方
に、濾層の逆洗時に繊維製塊状濾材が衝突する衝突部材
9を設けてある。衝突部材9は棒状のものでも、垂直な
板状のものでもよく、その平面形状は逆洗の際に濾材の
動きを止めて閉塞させない限り、図2に示す様に放射状
等、任意の形状でよい。衝突部材9の下面が濾材の上面
から上に離れる位置は、逆洗の際に濾材が良好に衝突す
る位置であると同時に、濾材の流動を妨げない位置であ
ることが必要であり、逆洗の際の空気量に基づいて適切
に定めるが、逆洗の際の濾層の上向きの展開高さHは、
通常は濾層の層高hの120〜130%程度であるから
濾層の上面直上から濾層の層高の20〜30%位上まで
の範囲にする。そして、この範囲内に衝突部材を設ける
のであれば、衝突部材は1段であることに限定されず上
下方向に多段に設けてもよい。
【0007】このように濾層3の上面から上、濾層の層
高の20〜30%位の高さの範囲内に衝突部材9を設け
ると、空気や洗浄水による逆洗の際に濾材は衝突部材に
衝突すると共に、衝突部材に衝突した濾材は向きを変え
て他の濾材と衝突し、濾材は捕捉した多量のSSを効率
よく剥離する。
【0008】直径600mm、高さ2500mmの濾過
槽中に繊維製塊状濾材として呉羽化学(株)の商標バイ
オボール(粒径40mm)を使用し、層高1000mm
の濾層を構成し、水酸化鉄を主成分とするSSを10p
pm含む原水を流量14トン/時で通水し、濾過工程を
行った。濾過工程7.5時間後の処理水中のSSは約1
ppmであった。濾過工程後に次の条件で逆洗工程を行
った。 水による逆洗 上向流で8トン/時 5分 空気による逆洗 上向流で550Nm3 /時 15分 水と空気の併用逆洗 上向流で8トン/時(水) 15分 上向流で550Nm3 /時(空気) 15分 水による洗浄 下向流で14トン/時 5分
【0009】濾過工程と逆洗工程を3回宛行った後の4
回目の濾過工程では、衝突部材を設けないと通水後2.
4時間で処理水のSSは約5.4ppmであり、初期値
の通水時間7.5時間、処理水のSS1ppmに比べ性
能は大幅に低下した。
【0010】濾層の上面から上、50mmの位置に直径
8mm、長さ150mmの18本のステンレス丸棒を濾
過槽の内周に等間隔に、中心に向かって取付け、衝突部
材としたときは、4回目の濾過工程では通水後、6.5
時間を経過しても処理水のSSは約1.5ppmであっ
た。
【0011】又、同じステンレス丸棒を濾層の上面から
上、200mmの位置に9本、50mmの位置に9本、
濾過槽の内周に等間隔に、中心に向かって取付け、衝突
部材としたときは、4回目の濾過工程では通水後、6.
7時間を経過しても処理水のSSは約1.4ppmであ
った。
【0012】上記の結果は、衝突部材を設けないと、逆
洗工程を行っても繊維製塊状濾材が内部に捕捉したSS
を充分に剥離できず、濾過工程を行う都度、内部にSS
が次第に蓄積して性能が低下し、処理水中に流出するこ
とを示す。これに対し、衝突部材を設けると逆洗工程で
濾材が内部に捕捉したSSを充分に剥離するので、濾過
工程時に処理水中に流出する量が少ないことを示す。
【0013】
【実施例】図3,4の請求項1の実施例では、濾層の上
方に、濾層の逆洗時に繊維製塊状濾材が衝突すると共
に、槽内の液を抜き出すことができる抜き出し孔11を
備えた衝突管10を設け、衝突管には排水管12を接続
してある。衝突管10の平面形状は、逆洗の際に濾材の
動きを止めて閉塞させない限り、図4に示す様に任意の
形状でよい。衝突管10の管径は、逆洗用の水や空気を
排水管12を通じ濾過槽の外に流出させるのに充分な直
径であることが必要で、処理水の取出管6や、洗浄水の
供給管7と同程度の管径にする。又、抜き出し孔11の
直径は3mmから濾材の粒径の1/2程度までで、その
全開口面積は衝突管の断面積以上であることが好まし
い。
【0014】この場合も衝突管10の下面が濾材の上面
から上に離れる位置は、逆洗の際に濾材が良好に衝突す
る位置であると同時に、濾材の流動を妨げない位置であ
ることが必要であり、逆洗の際の空気量に基づいて適切
に定めるが、逆洗の際の濾層の上向きの展開高さHは、
通常は濾層の層高hの120〜130%程度であるから
濾層の上面直上から濾層の層高の20〜30%位上まで
の範囲にする。そして、この範囲内に衝突管を設けるの
であれば、衝突管は1段であることに限定されず上下方
向に多段に設けてもよい。
【0015】このように濾層3の上面から上、濾層の層
高の20〜30%位の高さの範囲内に衝突管10を設け
ると、空気や洗浄水による逆洗の際に濾材は衝突管に衝
突すると共に、衝突管に衝突した濾材は向きを変えて他
の濾材と衝突し、濾材は捕捉した多量のSSを効率よく
剥離する。そして、排水管12の弁を開くことにより濾
材から剥離したSSは、槽内の液と一緒に抜き出し孔か
ら衝突管内に流入し、排水管12で槽外に排出される。
【0016】直径600mm、高さ2500mmの濾過
槽中に繊維製塊状濾材として呉羽化学(株)の商標バイ
オボール(粒径40mm)を使用し、層高1000mm
の濾層を構成し、水酸化アルミを主成分とするSSを2
0ppm含む原水を流量14トン/時で通水し、濾過工
程を行った。濾過工程4.5時間後の処理水中のSSは
約2ppmであった。濾過工程後に次の条件で逆洗工程
を行った。 水による逆洗 上向流で8トン/時 5分 空気による逆洗 上向流で480Nm3 /時 15分 水と空気の併用逆洗 上向流で8トン/時(水) 10分 上向流で480Nm3 /時(空気) 10分 水による洗浄 下向流で14トン/時 5分 濾過工程と逆洗工程を3回宛行った後の4回目の濾過工
程では、衝突管を設けないと通水後2.4時間で処理水
のSSは約6.4ppmであり、初期値の通水時間4.
5時間、処理水中のSS2ppmに比べ性能は大幅に低
下した。
【0017】濾層の上面から上、200mmの位置に処
理水の取出管6と同一口径の直径65mmの管を一本直
径方向に配置し、管には直径10mmの抜き出し孔12
を70個開設して衝突管とし、上記したのと同じ濾過工
程を3回と、濾過工程後に次の条件で逆洗工程を行っ
た。 水と空気の併用逆洗 上向流で8トン/時(水),上向流で (排水管 閉) 480Nm3 /時(空気)・・・・・・・ 2分 空気による逆洗 上向流で480Nm3 /時 8分 (排水管 閉) 水と空気の併用逆洗 上向流で8トン/時(水),上向流で (排水管 開) 480Nm3 /時(空気)・・・・・・・ 7分 水による洗浄 下向流で14トン/時 3分 (排水管 開) 水による洗浄 下向流で14トン/時 5分 (排水管 閉) この場合は4回目の濾過工程では通水後4.2時間を経
過しても処理水のSSは約2ppmであり、濾材が新品
状態のときと同等の性能が得られた。これは、濾材が衝
突管に衝突し、直接又は間接に濾材が捕捉したSSがほ
ゞ完全に剥離し、剥離したSSは排水管12で槽外に排
出されたことを示す。
【0018】本特許出願人は繊維製塊状濾材が捕捉した
SSを逆洗によって効果的に剥離、除去するため、該繊
維製塊状濾材と、それよりも大きさが小さく、且つ水中
での終末速度が繊維製塊状濾材の終末速度に近い剛性の
粒状物、例えば小石や、ゴム粒とを混合して濾層を構成
することを特開平6−79108号公報で提案した。
又、同じ目的で、濾層を上面上に支持する下部集水板の
下面に、該集水板の面積を複数の区劃に仕切る仕切板を
下向きに取付け、逆洗用の空気供給管を各区劃の下に設
け、区劃の1つ宛を順番に空気で逆洗することによって
大容量の空気を使用しないで充分な洗浄効果をあげるこ
とを本発明者が開発し、これを特願平5−219188
号で提案した。
【0019】 請求項1〜のいずれか1項に記載の本
発明は、上記先行提案と併用実施することによって、逆
洗の洗浄効果をより一層向上することができる。
【0020】
【発明の効果】請求項1によって、逆洗の際に繊維製塊
状濾材を衝突管に激突させ、又、衝突管と激突し、向き
を変えた濾材が他の濾材と激しく衝突し、こうして直
接、間接に濾材に衝撃を与え、濾材が捕捉するSSを有
効に剥離し、濾材の洗浄効果を高め、濾材の長期使用を
可能にすると共に、濾過の処理効率を向上できる。又、
液を抜出すことができる抜出し孔を備えた衝突管を濾層
の上面に設け、衝突管には液を槽外に排水する排水管を
接続したことで、逆洗の際に濾材から剥離したSSを直
ちに系外に排出し、濾材の洗浄効果を一層高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】衝突部材を用いた濾過装置の一参考例の断面図
である。
【図2】図1の衝突部材の平面形状の3例である。
【図3】請求項1の濾過装置の一実施例の断面図であ
る。
【図4】図3の衝突管の平面形状の3例である。
【符号の説明】
1 濾過槽 2 下部集水板 3 濾層 4 原水導入管 5 逆洗用排出管 6 処理水の取出管 7 洗浄水の供給管 8 逆洗用空気の供給管 9 衝突部材 10 衝突管 11 抜き出し孔 12 排水管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01D 29/38 540 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 24/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維製塊状濾材を濾層に含む濾過装置に
    おいて、濾層の逆洗時に濾層の上向きの展開高さを濾層
    の層高よりも高くさせたときに、繊維製塊状濾材が衝突
    すると共に、液を抜出すことができる抜出し孔を備えた
    衝突管を濾層の上面に設け、衝突管には液を槽外に排水
    する排水管を接続したことを特徴とする濾過装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の濾過装置において、
    に逆洗用空気の供給管を設けると共に、逆洗用空気の排
    出管を設けたことを特徴とする濾過装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の濾過装
    置において、更に逆洗用の洗浄水の供給管を接続すると
    共に、逆洗排水の排出管を設けたことを特徴とする濾過
    装置。
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