JP3818946B2

JP3818946B2 - 多段式浮上ろ材上向流ろ過装置

Info

Publication number: JP3818946B2
Application number: JP2002233573A
Authority: JP
Inventors: 克之片岡; 俊博田中
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: JP2004073900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、上水原水、工場排水など懸濁粒子、リン酸イオン、フッ素イオン、金属イオン、色度成分、ＣＯＤ成分など除去対象物質を含有する被処理水（以下「原水」ともいう）の新概念による浮上分離装置に関し、原水中の除去対象物質を、従来の凝集沈殿法又は浮上分離の１００倍以上の超高速度で浮上分離できる革新技術に関する。
【０００２】
本発明の適用分野は、従来の凝集沈殿法が適用される分野にすべて適用できるが、特に、合流式下水道の雨天時越流水（「ＣＳＯ」と略称される）、又は下水処理施設に流入する下水、湖沼水の浄化、上水処理の超高速固液分離技術として好適な革新技術に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、懸濁液からＳＳをろ過除去する技術は、砂、アンスラサイトなどの粒状鉱物をろ材とする深層ろ過が公知であるが、下水などの有機性ＳＳを除去しようとすると、目詰まりが激しく、実用的でなかった。
【０００４】
アンスラサイト、砂以外の各種粒状固体（例えばプラスチック粒子）をろ材とするろ過法も検討されているが、ろ材粒径を大きくして目詰まりを少なくすると、ＳＳの除去率が悪化してしまうなどの矛盾点が生じた。特に、下水などが含む有機性ＳＳは粘着力が強いので、これら下水などを対象として非常に大きなろ過速度が取れ、ＳＳ除去率が高く、かつ目詰まりが少ないという相反する要求を満足できる下水ろ過技術は従来無かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近合流式下水道における雨天時越流水（ＣＳＯ）の公共用水域への汚濁負荷が大きな問題になっている。合流式下水道の雨天時越流水（ＣＳＯ）は短時間に膨大な水量が発生するので、超高速度で固液分離でき、ＳＳが除去された処理水を公共用水域に放流する必要があるが、従来超高速度で固液分離する優秀な技術がなかった。
本発明は、このような実情よりなされたものであり、下水などの有機性ＳＳのろ過に適した超高速ろ過装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）仕切り板で上下方向に多段に区画された浮上ろ材ろ過層を有する上向流ろ過装置の各区画に、前記ろ過層の上下を区画するように浮上ろ材流出阻止用多孔部材を配備し、前記各区画のろ過層の下方に被処理水流入部と前記最上段のろ過層の上方にろ過水流出部を配備し、かつ各ろ過層の底部の浮上ろ材流出阻止用多孔部材下に開閉弁付き排水口を設け、前記多段ろ過層の各段の底部に散気部材を設け、かつ下から２段目以上の各ろ過層に、下段のろ過層の上方の前記多孔部材の上に開口し、そのろ過層内を高さ方向に貫いてそのろ過層の上方の前記多孔部材の上で開口するろ過水・気泡流出管を設けたことを特徴とする多段式浮上ろ材上向流ろ過装置。
（２）前記（１）に記載の多段式浮上ろ材上向流装置の被処理水流入を止め、各ろ過層を散気したのち空気泡をろ過水・気泡流出管を経由して装置外に排出した後、排水口の開閉弁を開放し、ろ過水の下降水流をろ過層に生起させ、ろ過層を下向きに膨張させ捕捉されていたＳＳを下方部に排出し、各ろ過層内の水を排水することを特徴とする多段式上向流ろ過装置の洗浄方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の上向流ろ過装置を図１に示す。以下に図１を参照しながら、本発明の構成例を説明し、その後作用について記述するが、以下の構成例及び作用の説明は本発明を制限するものではない。
【０００８】
図１において、上向流ろ過装置１は仕切り板２で３層の多段ろ床に区画されており、その下層ろ床を３Ａ、中間層ろ床を３B、最上層ろ床を３Ｃとする。３Ａ〜３Ｃにはリング状の浮上性中空円筒ろ材４が充填されており、ろ過層５、５、５の上部にろ材４浮上阻止用の多孔部材（網など）６、及び排水時のろ材の流出を阻止するため各区画の底部には多孔部材（網など）６が設けてある。
ろ材４は、各ろ床３の空間いっぱいには充填されておらず、下部に膨張できる余裕空間Ｓを有する。ろ材４は浮力によって多孔部材（網など）６の位置にまで押し上げられている。
【０００９】
各ろ床３に充填される浮上ろ材は、中空円筒ろ材４などの充填空隙率が大きいものを用いる。筒状粒状体の筒の側面部に水が通過できる開口部を開けておくと、下水中のＳＳが筒の内部に沈殿し、除去され易くなるので好都合である。ろ過層５の厚さは０．７〜０．８ｍ程度が好適であり、ろ材４の粒径は直径が１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ程度の粒径のろ材４を用いることがＳＳ除去効果を高めることができ好ましい。また、洗浄し易くするため浮上ろ材４の比重は０．９以上で１．０に近い方が好ましい。
【００１０】
しかして、原水９は原水供給管１１より各ろ床３Ａ、３Ｂ、３Ｃの下部に供給され、原水９は、各ろ床３Ａ、３Ｂ、３Ｃをろ過速度１ｍ／ｍｉｎ以上という高速度で上向流で通過してろ過され、ろ過層５を垂直方向に貫通しているろ過水・気泡流出管８から上段の区画に流出し、最終的に最上段のろ過水流出管１３からろ過水４として装置１外に流出してゆく。
【００１１】
したがって、３段のろ床３Ａ、３Ｂ、３Ｃの場合は、設置面積当たり単一ろ過層の３倍の処理能力が得られ、３ｍ³／ｍ²・ｍｉｎ以上という極めて大きな処理能力を発揮でき、極めて設置面積が小さなろ過装置１で多量の原水９をろ過処理できる。
たとえば、本発明の３段ろ過装置１によれば、１０万ｍ³／日という多量の雨天時下水を、わずか一辺４．８ｍ角のろ過装置でろ過できるという顕著な効果がある。
【００１２】
ろ床３を構成する中空円筒状ろ材４は、粒状体の内部及び側面が空隙であるため、充填空隙率が９５％以上と極めて大きく保てる。従って、多量のＳＳを捕捉しても空隙率が大きいままで維持できるため、高いろ過速度で通水してもろ過抵抗の増加が少ない。粒径１０ｍｍ程度の中空円筒状ろ材４が充填されているろ過層５を原水９が通過する間に、下水中の粒子のうち粒径が５０ミクロン以下の小さいものは除去されないが、粒径が７０ミクロン以上の粒子がろ過除去されるので、凝集剤を添加することなくＳＳ除去率は５０％〜６０％程度が得られる。
【００１３】
以上のような方法でろ過を続けると、ろ床３Ａ、３Ｂ、３Ｃのろ過抵抗が所定値（たとえば２ｍ水頭）に達するので、原水９の流入を止め、ろ床３Ａ、３Ｂ、３Ｃを次のような方法で洗浄する。
まず、各ろ過層５、５、５の底部の散気部材７から空気泡を吐出させて、ろ過層５、５、５内の粒状体を激しく撹乱させ、付着されていたＳＳを剥離する。空気泡はろ過層５、５中央のろ過水・気泡流出管８を通って装置１外に出てゆく。次に洗浄廃水流出弁１７を開放し、洗浄廃水１９を排水し、各ろ過層５、５、５区画内の水のほぼすべてを排出する。このような簡単な操作でろ過層５、５、５が短時間（５分程度）で効果的に洗浄される。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこの実施例により何等制限されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
図1に示した本発明の３段式上向流ろ過装置（透明塩化ビニール樹脂製、カラム直径２００ｍｍφの円筒、高さ４０００ｍｍ）を用いて、団地下水（平均ＳＳ含有量１３０ｍｇ／リットル、平均ＢＯＤ１１０ｍｇ／リットル）を対象にして、ろ過速度１ｍ／ｍｉｎという高ろ過速度で上向流ろ過を行い下水からのＳＳ除去試験を行った。
【００１６】
ろ過層構成は、材質が比重０．９のポリプロピレンであり、大きさが直径１０ｍｍφ、長さ８０ｍｍであり、側面の壁に斜め格子状の開口部を開けたものからなる中空円筒粒状物を、厚み１ｍの層として充填したもので構成した。
【００１７】
前記３段式上向流ろ過装置に、下水に含まれる平均ＳＳ量が１３０ｍｇ／リットルという高ＳＳの原水を、ろ過速度１ｍ／ｍｉｎという高ろ過速度でろ過処理した結果、ろ過抵抗が２ｍ水頭に達するまでのろ過持続時間は４５分間であり、その間の平均処理水ＳＳは、３５ｍｇ／リットルという好成績が得られた。
ろ過速度が１ｍ／ｍｉｎであり、３段式ろ過装置なので、装置単位設置面積あたりのろ過可能水量は、３（ｍ³／ｍ²・ｍｉｎ）という従来考えることができなかった驚異的な高ろ過速度が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の優れた効果が得られる。
（１）単位設置面積あたりの処理水量が従来考えられなかったほど大きい。従って極めてコンパクトな装置で大水量の雨天時下水をろ過処理できる。
（２）ろ過層空隙率が大きいので、ろ過層の目詰まりによるろ過抵抗の増加が少ない。
（３）充填層が短時間かつ効果的に洗浄でき、しかも洗浄用水として処理水を多量に使用する必要がないので、処理水生産効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多段式浮上ろ材上向流ろ過装置の一実施態様を示す説明用略図である。
【符号の説明】
１上向流ろ過装置
２仕切り板
３Ａ、３Ｂ、３Ｃろ床
４浮上性中空円筒ろ材
５ろ過層
６多孔部材（網）
７散気装置
８ろ過水・気泡流出管
９原水
１０ポンプ
１１原水供給管
１２ろ床上部
１３ろ過水流出管
１４ろ過水
１５ブロワ
１６洗浄時排気
１７洗浄廃水流出弁
１８洗浄廃水流出管
１９洗浄廃水

Claims

仕切り板で上下方向に多段に区画された浮上ろ材ろ過層を有する上向流ろ過装置の各区画に、前記ろ過層の上下を区画するように浮上ろ材流出阻止用多孔部材を配備し、前記各区画のろ過層の下方に被処理水流入部と前記最上段のろ過層の上方にろ過水流出部を配備し、かつ各ろ過層の底部の浮上ろ材流出阻止用多孔部材下に開閉弁付き排水口を設け、前記多段ろ過層の各段の底部に散気部材を設け、かつ下から２段目以上の各ろ過層に、下段のろ過層の上方の前記多孔部材の上に開口し、そのろ過層内を高さ方向に貫いてそのろ過層の上方の前記多孔部材の上で開口するろ過水・気泡流出管を設けたことを特徴とする多段式浮上ろ材上向流ろ過装置。
請求項１に記載の多段式浮上ろ材上向流装置の被処理水流入を止め、各ろ過層を散気したのち空気泡をろ過水・気泡流出管を経由して装置外に排出した後、排水口の開閉弁を開放し、ろ過水の下降水流をろ過層に生起させ、ろ過層を下向きに膨張させ捕捉されていたＳＳを下方部に排出し、各ろ過層内の水を排水することを特徴とする多段式上向流ろ過装置の洗浄方法。