JP3835395B2 - 繊維ろ材を用いたろ過装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浮上性の繊維ろ材を用いた大型のろ過装置に関し、横設した円筒状のろ過槽に配設した散気管と撹拌装置によって、繊維ろ材を効率よく洗浄するろ過装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、横設した円筒状のろ過槽に浮上ろ材を充填してろ材層を形成し、上向流で原水をろ過するろ過装置は公知である。そして、前記の浮上ろ材を洗浄する場合、散気管から空気を噴出してろ材層を撹乱しながら洗浄水によってろ材を洗浄する方法や、機械式の撹拌機を使用してろ材をろ過槽の内周面に沿って旋回させながら洗浄する方法、あるいは、散気管と機械式の撹拌機を併用してろ材の洗浄・再生を行なう方法は従来から行なわれている。特許文献１に記載されているろ材の洗浄・再生方法は機械式の撹拌機を使用しているものであり、特許文献２に記載されているろ材の洗浄・再生方法は散気管と機械式の撹拌機を併用しているものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−１２４４０９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９３３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
上述の従来装置において、散気管から空気を噴出して浮上ろ材を洗浄・再生させる方法では、ろ材層を完全に撹乱してろ材の洗浄を行なうために多量の空気が必要であり、又、洗浄に時間がかかり、洗浄水量も多くなるという課題がある。機械式の撹拌機を用いて浮上ろ材を洗浄・再生する方法は特許文献１の発明に開示されており、横設した円筒状のろ過槽に粒状の浮上ろ材を充填してろ材層を形成している。この発明では、前記ろ材層が目詰まりしたときには、横設した円筒状のろ過槽の一方の側面あるいは両側面に配設している撹拌機を駆動することにより、ろ過槽の内周面に沿った旋回流を発生させ、ろ材をこの旋回流に乗せて撹拌することにより、ろ材の表面に付着している固形物を剥離させるものである。しかしながら、特許文献１の発明に使用している浮上ろ材は粒状の発泡スチロール等、比重が極めて軽いろ材を用いているので、撹拌機の所要動力を大きくしなくともろ材層を撹拌することが可能である。本願発明に使用する比重が略０．８〜０．９程度の浮上性繊維ろ材の場合、ろ過槽の一方の側面あるいは両側面に設けた撹拌機だけでこのろ材を洗浄・再生するには撹拌機の所要動力が非常に大きくなる。又、ろ過槽の側面から遠い部位では旋回流が弱くなり、ろ材が充分洗浄出来ない恐れがある。
【０００５】
又、特許文献２の発明のように、比重が１．０以下の浮上性繊維ろ材を洗浄・再生するために散気管と機械式の撹拌機とを併用することにより、撹拌機による旋回流と散気管から噴出される空気によって、ろ材が効率よく旋回する。したがって、ろ材の洗浄が短時間で終了するため、空気使用量が少なくて済む。又、撹拌機の軸を横設したろ過槽の一方の側壁から他方の側壁まで延設し、複数の撹拌羽根を配設しているので、ろ材を効率良く、旋回することができ、動力も小さくて済むものである。しかしながら、前記、特許文献２の発明では、撹拌機をろ材層中に配設しているため、ろ材の流動が悪く、旋回が充分にできないので、集水板にろ材が付着して圧力が上昇する。このため、洗浄水量が低下し、流量を多くすることができず、洗浄に時間がかかり、ろ材を完全に洗浄・再生することが難しいという課題がある。
【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、横設した密閉型円筒状のろ過槽内の上部に多数の小孔を有する集水板を水平状に張設し、該集水板の上方に集水室を配設し、前記集水板の下方をろ過室とするとともに、該ろ過室内に浮上性の繊維ろ材を充填し、原水をろ過槽の底部から供給して、ろ材層で分離した処理水をろ過槽の頂部から取出すようにしたろ過装置において、前記横設したろ過槽と平行でろ過室下部の一方の周壁近傍に散気管を配設し、他方の周壁近傍でろ材層下面より下方に撹拌機を配設し、前記撹拌機の軸には撹拌羽根を複数箇所配設し、前記軸の両端部に設けた撹拌羽根は軸心に対して略４５度傾斜しており、他の撹拌羽根は軸心と平行に配設しているので、撹拌時にはろ材の滞留が無く、ろ材は旋回流に乗って効率よく旋回しながら充分に洗浄・再生が行なわれ、且つ、洗浄時間も短縮される繊維ろ材を用いたろ過装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明に係る装置は上述のように構成してあり、原水は流入口から複数本に分岐した供給管よりろ過槽の底部からろ過室内に供給される。ろ過室内には供給管の上方に、原水の流入方向と平行に整流板を張設しており、原水はこの整流板に沿って均等にろ過室内に供給され、浮上ろ材で形成したろ材層を上昇する間に、原水中に含まれる固形分をろ材層で捕捉し、分離した処理水はろ過槽上部に張設した集水板全面に開口している多数の小孔から、均等に集水室に流入する。この集水室に集められた処理水はろ過槽頂部から外部に排出される。このようにして、ろ過操作を継続していると、ろ材層に目詰まりが発生し、ろ過速度が低下してくれば、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、原水の流入を停止し、ドレーン弁を開いてろ過室内の原水を排出する。この時、集水室内の処理水が集水板を通過して原水と置換される。処理水が集水板を通過してろ過室内の水位が集水板の下面近傍に達した時点でドレーン弁を閉じ、原水の排出を停止する。
【０００８】
そして、ろ過槽内に設けている撹拌機を駆動するとともに、散気管より空気を噴出することにより、ろ過室内に旋回流が発生し、ろ材層を構成しているろ材はこの旋回流に乗って旋回しながら、ろ材同士あるいはろ材と気泡とが衝突を繰り返すことにより、ろ材の表面や内部に付着している固形物が剥離される。前記撹拌機による旋回流を促進する位置に散気管を配設しているので、上部まで効率よく旋回でき、短時間で固形物をろ材から剥離させることができる。次に、撹拌機及び空気の供給を停止し、ドレーン弁を開いてろ過室内の汚濁水を排出する。排出が終了すれば、ドレーン弁を閉じ原水の流入口から洗浄水を供給するとともに、排水弁を開き、所定時間経過した後、撹拌機を駆動し、散気管から空気を噴出して旋回流を発生させてろ材に残っている固形物を洗浄する。洗浄排水は排水弁から外部に排水される。
【０００９】
上記のようにして、ろ材の洗浄・再生が終了すると、撹拌機及び空気の供給を停止する。そして、再び原水を供給して集水室内に残存する洗浄排水が処理水と置換されるまで供給を続け、置換された時点で排水弁を閉、処理水弁を開にして、ろ過操作を開始すれば、再び、清澄な処理水を取出すことができる。以下、図面に基づいて本発明に係る繊維ろ材を用いたろ過装置の実施例について詳述する。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明に係るろ過装置の正面図であり、図２は図１の左側面図である。そして、図３は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した縦断面図である。 上記図１〜図３により、本発明のろ過装置の構成について詳述する。横設した円筒状のろ過槽１は密閉構造をしており、このろ過槽１内の上部には集水板２を水平に全面に渡って張設している。該集水板２はパンチングメタル等の多数の小孔を有する部材で形成している。該集水板により仕切られたろ過槽１の上部を集水室３、下部をろ過室４としている。原水はろ過槽１に並列設置している原水連通管１６の流入口１７から供給され、原水連通管１６に介装した流入弁１１を通り、原水連通管１６に接続している複数の供給管１８…からろ過槽１の底部より、ろ過槽１内に流入する。ろ過槽１に流入した原液は供給管１８の開口部の上方近傍に張設している整流板１９…によって、均等にろ過室４内に供給されるようになっている。整流板１９は供給管１８の開口部の幅よりも少し大きく、原水の流入方向と平行にろ過槽１の槽璧から他方の槽璧まで張設しており、パンチングメタル等の多数の小孔を有する部材を用いている。ろ過室４内には浮上性の繊維ろ材５を所定厚のろ材層６を形成するように充填している。ろ材層６の厚みはろ過槽１の直径に比例して厚くなるようにしている。
【００１１】
原水は上記のろ材層６により固形物が捕捉され、集水板２を通過して集水室３に流入する。集水室３の頂部には複数の集水管２９…を接続し、集水管２９の他端は処理水連通管２０に接続して集合させている。集水室３に流入した処理水は処理水連通管２０に介装している処理水弁１２を通り、処理水取出口２１より外部に取り出される。尚、処理水連通管２０は処理水弁１２の手前で分岐しており、排水弁１３を介装してＬ字状の排水管２２を接続し、終端部を排水口２３としている。そして、排水管２２には排水口２３の手前にドレーン弁１５を介装したドレーン管２４を接続し、ドレーン管２４の他端はろ過槽１の底部に開口させてある。又、ろ過室４内には散気管７及び撹拌機８をろ過槽１の横長方向に配設してあり、散気管７はろ過槽１の一方の側壁から他方の側壁まで延設してろ過室４下方の周壁近傍に配設している。撹拌機８は散気管７とは反対側の周壁近傍で撹拌時、ろ材層６の下面と干渉しない位置に配設している。符号２５はろ過槽１内の空気を大気に放出するための空気抜弁であり、２６は点検用のマンホール、２７は検視窓である。
【００１２】
次に、図４に基づき撹拌機について詳述する。撹拌機８の駆動機２８に嵌着した軸９はろ過槽１の一方の側壁から他方の側壁近傍まで延設しており、軸９の両端部には軸芯に対して４５度傾斜した撹拌羽根１０ａ、１０ｂを配設し、該撹拌羽根１０ａ、１０ｂに隣接した位置に軸受９ａで軸支され、軸受９ａはろ過槽１の槽壁に固着している支持部材９ｂによって、支持されている。そして、軸受９ａの間には軸芯に対して平行に複数の撹拌羽根１０ｃ…を配設している。尚、図４において前記撹拌羽根１０ａは軸９の軸芯に対して、下方に４５度傾斜させており、撹拌羽根１０ｂは軸芯に対して上方に４５度傾斜させているので、撹拌機８の駆動時には側壁付近の繊維ろ材５をろ過槽１の中央部に集める働きをし、撹拌羽根１０ｃは繊維ろ材５を上下方向に旋回させる働きをするものである。
【００１３】
次に、図５のフロシート及び図６のタイムチャートに基づき、本発明のろ過工程について説明する。ろ過処理工程においては流入弁１１と処理水弁１２を開き、原水ポンプ（図示せず）から送られてくる原水は流入弁１１を通り、ろ過槽１のろ過室４に流入する。ろ過室４に流入した原水はろ材層６の下面から上昇し、ろ材層６を通過する間に固形物が捕捉され、清澄水となって集水板２を通過して集水室３に貯留され、集水室３の上部より処理水弁１２を通り外部に取り出される。ろ過工程を継続すればろ材層６は捕捉した固形物で目詰まりを起こし、ろ過槽１内の圧力が上昇し、ろ過速度が低下してくる。このような状態になれば、ろ材層６を洗浄・再生する必要がある。ろ材層６の目詰まりを検知するのは圧力スイッチ等（図示せず）でろ過槽１内の圧力を検知し、設定圧力以上になればろ過工程を停止してろ材層６の撹拌・洗浄工程を行なうようにしている。
【００１４】
次に、ろ材層６の撹拌・洗浄工程について説明する。原水ポンプ（図示せず）を停止し、流入弁１１と処理水弁１２を閉じてろ過工程を終了する。続いて、撹拌工程の前に撹拌準備工程を行なう。まず、ドレーン弁１５を開き、集水室３内に貯留されている処理水をろ過室４へ逆流させ、ろ過室４内に残っている原水をドレーン弁１５から排水する。そして、ろ過室４内の液面が集水板２より低くなった時点でドレーン弁１５を閉じる。引続き、ろ材層６の撹拌工程に移る。まず、撹拌機８を駆動させるとともに、空気供給弁１４を開き、散気管７から空気を供給する。撹拌機８は図５に示す矢印イの方向に回転させることにより、ろ過室４の下部では矢印ロの方向に旋回流が発生し、矢印ロの旋回流は散気管７から供給する空気によって増速されて上昇し、ろ過室４の上部で矢印ハの方向の旋回流となる。この矢印ロ及び矢印ハの旋回流によりろ材層６を構成する繊維ろ材５はこの旋回流に乗って、上下に旋回しながら繊維ろ材５同士が衝突を繰返したり、繊維ろ材５と散気管７からの空気の気泡と衝突することにより、繊維ろ材５の表面や内部に付着している固形物が剥離される。そして、撹拌機８を停止し、空気供給弁１４を閉じて撹拌工程を終了させる。続いて、繊維ろ材５の洗浄を行なう。尚、前記散気管７は図３においてろ過槽１の水平線より下方へ１５〜７５度の位置に複数本（図３では２本）配設しており、繊維ろ材５の汚染度や運転状況に応じて、１本あるいは複数本使用するかを適宜選択して使用するものである。
【００１５】
まず、ドレーン弁１５を開いてろ過室４の汚濁水を排水し、排水が終了すればドレーン弁１５を閉じる。そして、排水弁１３と洗浄水弁１６を開き洗浄水をろ過槽１内に供給し、ろ過槽１が略満水になれば、撹拌機８を駆動させ、空気供給弁１４を開き、空気を供給して繊維ろ材５を旋回流で撹拌しながら洗浄することにより、繊維ろ材５に残っている微細粒子等が除去される。洗浄排水は集水室３から排水弁１３を通り、外部に排水される。繊維ろ材５の洗浄・再生が終了すれば、撹拌機８を停止し、空気供給弁１４と洗浄水弁１６を閉じ、流入弁１１を開き、原水ポンプ（図示せず）から原水をろ過室４内に供給して、集水室３内に残存している洗浄排水を処理水と置き換える捨水工程を行なう。そして、排水弁１３を閉じ、処理水弁１２を開けば、捨水工程が終了して繊維ろ材５の洗浄・再生が完了する。そして、引続き、ろ過工程を再開するものである。
【００１６】
図７は本発明の一実施例を示す繊維ろ材５の斜視図であり、ポリプロピレン繊維とポリプロピレン繊維にポリエチレンを被覆した繊維とを熱融着させて略３ｍｍ厚のシート状に成形したものを、５〜１０ｍｍ角のサイズに裁断したものである。この繊維ろ材５は比重が略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、前記繊維ろ材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仕様、各種類、各サイズの浮上性の繊維ろ材５が使用可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のろ過装置では、比重が水より少し小さく、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、従来の発泡スチロール製の浮上ろ材等と比較して、大きなろ過速度が得られ、高速処理が可能となる。そして、ろ材の洗浄・再生時においては、ろ材層より下方に配設してある撹拌機と散気空気とを併用して強い旋回流を発生させるため、滞留するろ材が無く、全てのろ材が旋回流に乗って旋回しながらろ材同士の衝突やろ材と散気空気の気泡との衝突によりろ材に付着している固形物が剥離する。また、撹拌軸の両端部に配設している撹拌羽根は軸芯に対して４５度傾斜させており、横設したろ過槽の両側部のろ材を中央部に寄せ集めるように撹拌し、撹拌軸の中間部に軸心に対して平行に配設した複数の撹拌羽根によって発生する旋回流で、効率よくろ材の洗浄・再生が行なえ、洗浄時間が短くなり、ろ過効率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るろ過装置の正面図である。
【図２】 同じく、本発明に係るろ過装置の側面図である。
【図３】 同じく、図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図４】 本発明に係る撹拌機の詳細図である。
【図５】 同じく、本発明に係るろ過装置のフロシート図である。
【図６】 同じく、本発明に係るろ過装置のタイムチャート図である。
【図７】 本発明の一実施例を示すろ材の斜視図である。
【符号の説明】
１ ろ過槽
２ 集水板
３ 集水室
４ ろ過室
５ 繊維ろ材
６ ろ材層
７ 散気管
８ 撹拌機
９ 軸
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 撹拌羽根

Claims (2)

1. 横設した密閉型円筒状のろ過槽（１）内の上部に多数の小孔を有する集水板（２）を水平状に張設し、該集水板（２）の上方に集水室（３）を配設し、集水板（２）の下方をろ過室（４）とするとともに、該ろ過室（４）内に浮上性の繊維ろ材（５）を充填し、原水をろ過槽（１）の底部から供給して、ろ材層（６）で分離した処理水をろ過槽（１）の頂部から取出すようにしたろ過装置において、前記横設したろ過槽（１）と平行でろ過室（４）下部の一方の周壁近傍に散気管（７）を配設し、他方の周壁近傍でろ材層（６）下面より下方に撹拌機（８）を配設し、前記撹拌機（８）の軸（９）には撹拌羽根を複数箇所配設し、前記軸（９）の両端部に設けた撹拌羽根（１０ａ、１０ｂ）は軸心に対して略４５度傾斜しており、他の撹拌羽根（１０ｃ）は軸心と平行に配設したことを特徴とする繊維ろ材を用いたろ過装置。
2. 上記散気管（７）をろ過槽（１）の中心より１５〜７５度下方の位置に１本あるいは複数本配設したことを特徴とする請求項１に記載の繊維ろ材を用いたろ過装置。

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