JP3791788B2 - 高速ろ過装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浮上性の合成樹脂製繊維ろ材を用いた開放型の高速ろ過装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、比重が１．０以下の浮上性ろ材を用いたろ過装置は、ろ過槽内の上部にろ材支持部を設け、その下側に浮上性のろ材を装填してろ材層を形成し、原水を上向流又は下向流で通液してろ過を行ない、ろ材の洗浄の際はろ材層の上部より洗浄水を供給し、ろ材層の下部より空気を供給してろ材を撹拌・洗浄する方法がよく知られている。特開平１０−８５５１５号公報に記載の発明はその一例である。この発明では開放型ろ過槽の上部に通液可能なろ材支持部を配設し、このろ材支持部の下側に粒状の浮上性ろ材を充填してろ過層を形成し、ろ過層の下方より原水を上向流で供給してろ過層で原水中の固形物を捕捉するとともに、処理水をろ材支持部の上方に設けた溢流部から外部に取出すようにしたろ過装置である。
【０００３】
ろ材の再生時には原水の供給を停止して、ろ材支持部の上部より洗浄水を送りながら、ろ過槽の底部に設けている排液路から排水させるとともに、ろ過槽の下部に配設している散気装置より空気を供給してろ材に付着している固形物を剥離させるようにしている。この際、ろ材支持部の下面には下向きに板状の仕切部材を所定の深さまで垂下させているため、この仕切部材によってろ過槽は上向流が生じる領域と下向流が生じる領域に分割される。散気装置は夫々の領域に設けており、どちらか一方の領域の散気装置を使用することにより、散気している領域では上向流が生じ、停止している領域では洗浄水によって下向流が生じるため２つの領域間で旋回流が発生する。また、散気装置を切替えることにより、逆方向の旋回流が発生するようになっている。
【０００４】
上記の操作により、ろ過層全体に旋回流が生じ、この旋回流によってろ材同士が衝突してろ材に捕捉されている固形物を剥離し、この固形物は洗浄水とともにろ過槽底部の排液路より外部に排水されるものである。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、特開平１０−８５５１５号公報の発明ではろ材の洗浄時において、ろ材層全体に旋回流を起こして充分な撹拌を行なうには多量の空気を使用する必要がある。また、洗浄水をろ材層の上部から下向流で供給するため、表面に固形物が固着して比重の重くなったろ材は洗浄水とともに外部に流失する恐れがある。そして、ろ過槽内に垂下させてある仕切部材によって、ろ過槽の上部を分割しているので、旋回流によって洗浄されたろ材が再浮上した場合、上記の仕切部材に遮られて均一な厚みのろ過層を形成出来難いという課題がある。さらに、散気を行なう領域と散気を行なわない領域に分割して、交互に散気撹拌する方法は浮上性ろ材の洗浄再生方法としては優れているが、洗浄に時間がかかるという課題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の従来技術の課題を解決したものであって、その要旨とするところは、上部及び下部にろ材流失防止用のスクリーンを張設した角形開放式のろ過槽において、前記ろ過槽を長手方向に複数に等分割する分割プレートを前記上下のスクリーン間に垂設し、該分割プレートを多孔板で形成するとともに、前記上下のスクリーン間に浮上性のろ材を充填し、上記分割プレートと前記スクリーンとが直交する各角部を遮蔽するようガイド板を張設し、このガイド板は多孔板で形成しており、前記分割プレートの中間部分は着脱可能とした高速ろ過装置である。
【０００７】
前述の分割された各ろ過槽には分割プレートと平行にろ材洗浄用の撹拌機及び散気管を設け、さらに、ろ過槽の底部には原水流入口を設け、前記上部のスクリーン上方には排水トラフ及び処理水トラフを設けたものである。そして、このろ過槽に充填する浮上性のろ材はポリプロピレン繊維とポリプロピレンにポリエチレンを被覆した繊維で構成された四角体の合成樹脂製繊維ろ材を使用したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
近年、大都市等に施工されていた汚水と雨水とを同一の管路で処理場へ移送する合流式下水道において、雨天時に未処理水が河川等の公共水域に放流されるため、各種の社会問題が生じている。本発明に係る装置は上述のような構成によりこれらの未処理水を高速で処理を行なう装置である。 鋼板製やコンクリート製の大型の長方形ろ過槽において、このろ過槽の上部と下部に夫々、ろ材流失防止用のスクリーンを張設し、さらに、ろ過槽を長手方向に複数に等分割する分割プレートを前記上下のスクリーンの間に垂設している。上記分割プレート及び上下のスクリーンはパンチングメタル等の多孔板を使用し、ろ材の流通を遮断して通水だけを行なうようにしている。次に、各ろ過槽の上下のスクリーン間に浮上性のろ材を均等量充填してろ材層を形成する。この浮上性のろ材はポリプロピレン繊維とポリプロピレンにポリエチレンを被覆した繊維を熱融着して形成した合成樹脂繊維製のろ材を使用することにより、ろ過層の空隙率が大きく、圧力損失が小さいので、高速処理が可能となる。
【０００９】
前記の状態において、ろ過槽の底部数ヶ所に設けられた原水流入口より原水を供給することにより、原水は下部のスクリーンを通過してろ材を押し上げる。ろ材の比重は水より小さいので、原水とともに浮上し上部のスクリーンまで浮上すれば、該スクリーンでろ材は遮断され、ろ材層が形成される。原水はこのろ材層を通過してさらに上昇するが、この時、原水中に含まれている汚濁物等の固形物はろ材によって捕捉される。固形物を除去された処理水は上部のスクリーンを通過して、該スクリーンの上方に配設されている数箇所の処理水トラフから外部に排水される。
【００１０】
上記のろ過運転を継続することにより、ろ材に目詰まりが発生して処理能力が低下してくれば、ろ材を洗浄・再生する必要がある。ろ材を洗浄・再生するには、まず、原水の供給を停止し、バルブの切替えにより原水供給ラインからろ過槽内の原水を排出する。この時、上部のスクリーンの上方に滞留している処理水がスクリーンを通過して原水と置換される。この時点で原水の排出を停止し、ろ過槽内に設けている撹拌機を駆動するとともに、散気管より空気を供給することにより、ろ材に上下方向の旋回流を発生させ、空気の上昇によりろ材が効率よく旋回することによって、ろ材は撹乱されろ材同士あるいは気泡と衝突する。前記の方法により、ろ材に捕捉された固形物がろ材から剥離する。
【００１１】
次に、撹拌機及び空気の供給を停止し、ろ過槽内の洗浄排水を排出する。そして、原水流入口より洗浄水を注入し、再び撹拌機を駆動するとともに、散気管より空気を供給してろ材の洗浄・再生を行う。洗浄排水は上部のスクリーンの上方に配設している排水トラフより外部に排出される。洗浄が終了すれば、撹拌機及び空気の供給を停止し、洗浄水の供給を継続することにより、ろ過槽内の洗浄排水を外部に排出するとともにろ材の濯ぎを行なうようにしている。ろ材の洗浄・再生が完了すれば、洗浄水の供給を停止し、原水を供給してろ過運転を再開するものである。尚、上述したろ過運転及び洗浄工程は圧力検知やタイマーによって自動運転を行なうことが出来るのは勿論のことである。以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述する。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明に係る高速ろ過装置のろ過運転時における模式側断面図である。図１においてコンクリート製のろ過槽１は長方形状をした角槽であり、ろ過槽１の底部近傍にはパンチングメタル等の多孔板を用いたスクリーン２を張設しており、上部にも同様のスクリーン３を張設している。そして、このスクリーン２とスクリーン３の間にはろ過槽１を長手方向に複数（図１では３分割）に等分割する分割プレート４を垂設しており、前記スクリーン２，３と分割プレート４の延長線とが直交する夫々の角部には、各角部を遮蔽するようにガイド板６…を張設している。
【００１３】
上記、分割された各ろ過槽１のスクリーン２とスクリーン３間にろ材５を均等量充填した後、ろ過槽１の底部に設けている原水流入口９から原水を供給してろ過運転を行なうものである。原水流入口９とスクリーン２との空間は連通になっているので、原水はスクリーン２の下方から均一にろ過室１２内に流入して均等な厚みのろ材層１３を形成する。このろ材層１３で固形物が捕捉された原水はスクリーン３を通過して、ろ過槽１上方の処理水室１４に流入する。この処理水室１４の貯水量が所定量に達すると処理水室１４内部に設けている複数の処理水トラフ１１（図１では２箇所）に溢流し、処理水トラフ１１の底部に設けた傾斜によって外部に排出される。この処理水トラフ１１は水平かつ同一高さに設置されており、処理水量の全量が排水できる合計断面積を有するものである。
【００１４】
次に、図２及び図３に基づきろ材の洗浄工程について詳述する。図２は本発明に係る高速ろ過装置のろ材洗浄時における模式側断面図である。ろ材５の洗浄水をろ過槽１の原水流入口９からろ過室１２に供給するとともに、撹拌機７を駆動し、散気管８より空気を供給する。ろ過室１２は分割プレート４によって等分割（図２では３分割）されており、各ろ過室１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ撹拌機７ａ，７ｂ，７ｃと散気管８ａ，８ｂ，８ｃがろ過槽１の全幅に渡って配設されている。撹拌機７ａ，７ｂ，７ｃはろ材層１３の下面近傍に、散気管８ａ，８ｂ，８ｃはスクリーン２の近傍に設けられており、隣り合うろ過室１２に対しては左右対称となるように位置している。図２においては、ろ過室１２ａでは撹拌機７ａは右側、散気管８ａは左側に位置し、ろ過室１２ｂでは散気管８ｂが右側、撹拌機７ｂは左側に位置し、ろ過室１２ｃでは撹拌機７ｃが右側、散気管８ｃは左側に位置している。そして、ろ過室１２ａの撹拌機７ａは時計回りに回転し、ろ過室１２ｂの撹拌機７ｂは反時計回りに回転、ろ過室１２ｃの撹拌機７ｃは時計回りに回転するようにしているので、隣り合うろ過室１２では夫々、反対方向の旋回流を発生する。尚、実施例の撹拌機７はパドル型のものを使用しているが、他の型式の撹拌機でも使用は可能である。
【００１５】
上述の撹拌機７によって発生する旋回流の効率を高める位置に配設してある散気管８から供給される空気の上昇により、ろ過室１２内全体で旋回流を発生するため、ろ材５同士が激しく衝突したり、ろ材５と気泡が衝突することにより、ろ材５に付着している固形物が剥離する。上記、ろ材５の洗浄の際、ろ材５が他のろ過室１２に流失して、ろ過運転時にろ材層１３の厚みが不均一となることを防止するため、分割プレート４をパンチングメタル等の多孔板で形成しており、この分割プレート４は水は通過するが、ろ材５は通過できない孔径を使用している。
【００１６】
分割プレート４の構成について詳述すると、図３においてスクリーン２とスクリーン３の間に垂設している分割プレート４は上下２枚にセパレートされており、上部の分割プレート４ａは取付部材１５に固着している。下部の分割プレート４ｂはろ過槽１の清掃を考慮して、取付部材１５と取付部材１６にボルト等によって取外しが容易に固定されている。尚、取付部材１５はスクリーン３の補強部材３ａに固着しており、取付部材１６はスクリーン２の補強部材２ａに固着している。そして、分割プレート４の延長線とスクリーン２，３の直交部にはスクリーン２，３面に対して二等辺三角形を構成するようにＶ字又は逆Ｖ字形状をしたガイド板６が張設されている。このガイド板６も分割プレート４と同じ多孔板で形成している。該ガイド板６によってろ過室１２の全ての角部を遮蔽したので、洗浄時にろ材５が角部に滞留することなく、旋回流に乗ってスムーズに回転でき、洗浄効率が高まるものである。
【００１７】
上述のようにしてろ材５を洗浄後の洗浄水は剥離した固形物とともにスクリーン３を通過して処理水室１４に流入する。処理水室１４内が所定の水量に達すると処理水室１４内に配設している排水トラフ１０に越流し、排水トラフ１０の底部の傾斜によって外部に排出される。この排水トラフ１０は前述の処理水トラフ１１よりも下方に位置し、水平に設置されており、洗浄水量の全量が排水できる断面積を有するものである。
【００１８】
次に、実施例で使用したろ材５について詳述する。本実施例で用いたろ材５は図４のようにポリプロピレン繊維とポリプロピレンにポリエチレンを被覆した繊維とを熱融着によって約３ｍｍ厚のシート状に成形したものを、約１０ｍｍ角のサイズに裁断したものである。該ろ材５の比重は約０．９、空隙率は９０％以上有しており、ポリプロピレンをベースとしているので、強度が大きく磨耗に強いという特徴がある。尚、ろ材５の種類は上記に記載しているものに限定するものではなく、原水の性状や処理量に対応して各種類、各サイズの繊維ろ材が使用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の高速ろ過装置では、均一な厚みのろ材層で原水のろ過処理を行なうため、安定した水質の処理水が得られる。そして、空隙率の大きい浮上性の合成樹脂製繊維ろ材を使用するので、大きなろ過速度が得られ、高速処理が可能となる。又、ろ材の洗浄時においては、機械式撹拌と散気空気とを併用して旋回流による洗浄を行なうので、洗浄時間が短くなり、且つ、各ろ過室の角部を遮蔽してろ材の滞留部を無くすることにより、全量のろ材が旋回するため、効率よくろ材を洗浄することができ、ろ過効率が高くなる。この時、各ろ過室に設けている多孔板製の分割プレートにより、他のろ過室へのろ材の移動が無いので、ろ過運転再開時には均一な厚みのろ材層が再び形成されるため、常に、安定した水質の処理水が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高速ろ過装置のろ過運転時における模式側断面図である。
【図２】本発明に係る高速ろ過装置のろ材洗浄時における模式側断面図である。
【図３】本発明の分割プレートの詳細側面図である。
【図４】本発明のろ材の斜面図である。
【符号の説明】
１ ろ過槽
２ スクリーン
３ スクリーン
４ 分割プレート
５ ろ材
６ ガイド板
７ 撹拌機
８ 散気管
９ 原水流入口
１０ 排水トラフ
１１ 処理水トラフ

Claims (3)

1. 上部及び下部にろ材流失防止用のスクリーン（２，３）を張設した角形開放式のろ過槽（１）において、前記ろ過槽（１）を長手方向に複数に等分割する分割プレート（４）を前記上下のスクリーン（２，３）間に垂設し、該分割プレート（４）を多孔板で形成するとともに、前記上下のスクリーン（２，３）間に浮上性のろ材（５）を充填し、前記分割プレート（４）と前記スクリーン（２，３）とが直交する各角部を遮蔽するようにガイド板（６…）を張設し、このガイド板（６）は多孔板で形成しており、前記分割プレート（４）の中間部分は着脱可能とするとともに、前記の分割された各ろ過槽（１…）には分割プレート（４）と平行にろ材洗浄用の撹拌機（７）及び散気管（８）を設けたことを特徴とする高速ろ過装置。
2. 上記ろ過槽（１）の底部には原水流入口（９）を設け、前記上部のスクリーン（３）上方には排水トラフ（１０）及び処理水トラフ（１１）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の高速ろ過装置。
3. 上記ろ過槽（１）に充填する浮上性のろ材（５）はポリプロピレン繊維とポリプロピレンにポリエチレンを被覆した繊維で構成された四角体の合成樹脂製繊維ろ材を使用したことを特徴とする請求項１〜２に記載の高速ろ過装置。

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