JP4110624B2 - 水の浄化システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は水の浄化システムに係り、特に池等のように貯留した状態で流れのない水を浄化する浄化システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
川のように流れがある場合には、バクテリアが有機物を水と炭酸ガスに分解することにより浄化されるが、池のように水流がない場合には、水が汚染されやすく、また、アオコ等の藻類が繁殖し水が濁ってくる場合がある。このように藻類等の有機物があると水が腐り、汚染されてしまう。そして、水中の酸素が不足すると、嫌気性バクテリアが増殖し、メタンガスや硫化水素等の有毒物質を発生する。また、水面からは空気中の酸素が溶け込むが、池のように水流がなく撹拌されない場合には、溶け込む酸素の量が少ないため、浄化を行なう必要がある。
【0003】
池のように流れがない水の浄化をするために、従来は、濾過材を充填したフィルタを備えた濾過装置を池の水中に配置し、ポンプによって水を吸引してフィルタを透過させることにより濾過するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように単に濾過装置を通して池の水を濾過する場合には、水中の藻類その他の汚濁物質をフィルタによって除去するだけであり、酸素の供給量は増加しないので、バクテリアが有機物を分解することにより水を清浄化することは期待できなかった。また、大量の水を吸引してフィルタを透過させるようにして濾過能力を向上させるためには、大型のポンプが必要であり、設備全体が大規模なものになってしまうという問題があった。
【0005】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、小型のポンプでも大量の被処理水を吸引し濾過装置を透過させて濾過することができ、しかも、空気を混入させて水中の溶存酸素量を増大させることにより、バクテリアによる有機物の分解を促進させることができる水の浄化システムを提供することを目的とするものである。
【0006】
また、第2の発明は、濾過装置に用いられる通常のポンプを濾過運転時と同様に正転させることにより、濾過装置の逆洗浄を行なうことが可能な水の浄化システムを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水の浄化システムは、被処理水から懸濁物質を除去する濾過装置と、被処理水を吸引して濾過装置を透過させるポンプと、濾過装置とポンプ吸込側とを接続する吸引管と、ポンプ吐出側と被処理水の貯留池内とを接続する吐出管とを備えたものであって、特に、前記吐出管に、ポンプから吐出した被処理水を絞り通路から拡大された空間に流出させることにより前記空間内に負圧部を発生させて、外部から空気を導入し混気ジェット水として噴射する混気ジェット装置を設けるとともに、前記吸引管を分岐させてバイパス通路を形成し、このバイパス通路を前記混気ジェット水の噴射により発生する第2の負圧部に接続して、被処理水をバイパス通路からも吸引するようにしたものである。
【0008】
また、第2の発明に係る水の浄化システムは、第1の発明に加えて、前記混気ジェット装置の噴射口側と濾過装置とを接続する供給管と、前記吸引管のバイパス通路よりも濾過装置寄りと吐出管の供給管との接続部の下流側とを接続する導入管とを設けるとともに、前記供給管、導入管、吸引管の供給管との接続部と導入管との接続部との間および吐出管の供給管との接続部と導入管との接続部との間にそれぞれ第1、第2、第3および第4の開閉弁を設け、第1および第2の開閉弁を開放するとともに、第3および第4の開閉弁を閉じることにより、前記ポンプを正転させて被処理水を濾過装置内に逆流させることを可能にしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る水の浄化システムの概略構成を示す図であり、池2の水面2a下に濾過装置4が据え付けられている。池2の周縁部にモータ6によって駆動されるポンプ8が配置されており、このポンプ8の吸込口8aと濾過装置4とが吸引管10を介して接続されている。また、ポンプ8の吐出口8bには吐出管12が接続され、その下流端12aが、池2の水中に挿入されている。なお、この実施例では、吸引管10の径が吐出管12の径よりも太くなっている。
【0010】
ポンプ8の吐出口8bに接続されている吐出管12の上流部12A、すなわち、ポンプ8の吐出口8b寄りに、混気ジェット装置14が設けられている。この混気ジェット装置14について図2および図3により説明する。この混気ジェット装置14は、前記ポンプ8からの吐出管12の上流部12Aに接続される入口管16と、吐出管12の下流部12Bに接続される出口管18と、これら両管16,18の中間に連結され内部に広い室20を有する負圧発生ボックス22とを有している。
【0011】
入口管16はその内部に、吐出管12内を送られてきた被処理水の流路を絞る絞り通路16aが形成されており、この絞り通路16aの前方(図2の右側)寄りに拡大された空間16bが設けられている。この拡大された空間16b(後に説明するように混気ジェット装置14の作動時には第1の負圧部となる)は、図2および図3に示すように、周囲を囲む筒状周壁16cに形成された複数の連通孔16dと、その外周側の環状溝16e、外部に連通する空気取入口16fおよび図示しない流量制御弁を介して空気供給源に連通されている。従って、ポンプ8によって吸引されて吐出管12(12A)から吐出された被処理水が、この絞り通路16aで絞られて高速ジェット流として前記空間16b内を通過すると、この空間16b内が負圧となり、前記空気取入口16fから空間16b内に空気が導入される。この導入された空気が被処理水と混合して混気ジェットとして負圧ボックス22の室20内に吐出される。
【0012】
入口管16と出口管18の中間に連結された負圧発生ボックス22の側壁(図2の上部の壁)には、吸込口22aが設けられており、前記吸引管10から分岐したバイパス管24が逆止弁26を介して接続されている。この負圧ボックス22の内部の広い室20は、後に説明するように混気ジェット装置14の作動時には第2の負圧部となる。前記混気ジェット水がこの室20内に噴射されると、室(第2負圧部)20内が負圧となり、前記バイパス管24を介して被処理水が吸込まれる。また、負圧ボックス22の吸込口22aは、流量調整弁を介してエア供給源(図示せず)に接続されており、前記室20内に強制的に空気を送り込むことができる。なお、この室20内にエアを供給するエア供給手段は省略することも可能である。
【0013】
負圧ボックス22に連結された出口管18内には出口通路18aが設けられており、前記入口管16から吐出された混気ジェット水と、吸込口22aから吸込まれた被処理水とが混合して出口通路18a内に入り、吐出管12の下流部12B内に吐出される。この吐出管12の下流端12aは前記のように池2内に挿入されており、濾過された後の被処理水と空気とが混合して池2の水中に戻される。
【0014】
図4および図5は前記濾過装置4を拡大して示す図であり、これらの図により濾過装置4の構成について詳細に説明する。この濾過装置4は円筒状のフィルタ30を備えている。円筒状フィルタ30は、メッシュ32間に濾過材34(セラミックスや多孔質の石等)を詰めた複数層の構成になっている。この実施例では二重構造になっており、外側には粗い濾過材34Aが、そして内側には細かい濾過材34Bが充填されている。なお、濾過材34の層は二重に限らず、三重あるいはそれ以上の層であっても良い。
【0015】
前記構成のフィルタ30は、両端部側をそれぞれスタンド35によって支持されて全周が池2の水中に位置するように設置されている。この円筒状フィルタ30の内部空間36の一方の端部側(図4の左側)に、前記吸引管10が接続されている。一方、内部空間36の他方側はキャップ38によって閉塞されており、中の濾過材34を洗浄するときには、このキャップ38を外して取り出せるようになっている。
【0016】
この濾過装置4を備えた水の浄化システムには、濾過装置4のフィルタ30が目詰りしたときに逆洗浄を行なうための構成が設けられている。先ず、濾過装置4について説明する。円筒状フィルタ30の、吸引管10が接続されている端部側に、円形の取付けプレート40が固定されている。この取付けプレート40に、円周方向等間隔で4個の混気ジェットノズル42が取付けられている。
【0017】
各混気ジェットノズル42は、前記吸引管10に、逆止弁43を介して接続されており、前記図2および図3に示す混気ジェット装置14の、入口管16に相当する部分と同様の構成を備えている。すなわち、前記入口管16内の絞り通路16aと同様の通路(図示せず)と、その通路の周囲に設けられ、高圧ジェット水の通過によって負圧を発生させる拡大された空間(図示せず)と、この空間に連通する空気取入口42aと、高圧ジェット水と空気とを混合した混気ジェット水を噴射する吹出口42bとを備えている。さらに、これら混気ジェットノズル42は、濾過装置4に取付けられて水中に設置されているので、前記各空気取入口42aには、水面2a上に伸びるエアパイプ44が連結されており、池2の水面2a上から空気を導入するようになっている。また、混気ジェット水を吹出す吹出口42bが、円筒状フィルタ30の軸線O1 とほぼ平行な方向を向くように配置されている。
【0018】
さらに、図1に示すように、前記構成に係る水の浄化システムには、池2の中の水を濾過するための構成に加えて、濾過装置4のフィルタ30が目詰まりを起こしたときに逆洗を行なうための回路が設けられている。混気ジェット装置14の出口管18の噴射口側と、濾過装置4とポンプ8とを接続している吸引管10との間が、供給管46によって接続されている。また、吸引管10の、バイパス管24の分岐部10aと前記供給管46の接続部10bとの間10cと、吐出管12の、前記供給管46の接続部12bよりも下流側12cとの間が、導入管48によって接続されている。
【0019】
さらに、前記供給管46内に第1の開閉弁50が、導入管48内には第2の開閉弁52が、そして、吸引管10の、供給管46との接続部10bと導入管48との接続部10cとの間に第3の開閉弁54が、また、吐出管12の、供給管46との接続部12bと導入管48との接続部12cの間に、第4の開閉弁56がそれぞれ設けられている。これら各開閉弁50,52,54,56を開閉することにより、濾過装置4による水の濾過および濾過装置4の逆洗浄を行なうことができる。
【0020】
以上の構成に係る水の浄化システムの作用について説明する。先ず、通常の濾過を行なう場合には、前記第1および第2の開閉弁50,52を閉じ、第3および第4の開閉弁54,56を開放しておく。この状態で、モータ6の運転によりポンプ8を駆動すると、ポンプ8の吸引力によって、池2の中の水が濾過装置4のフィルタ30の外周側から濾過材34内を通過して内部の空間36に入り、吸引管10を通って吸引される。濾過装置4を介して吸引されることにより濾過された水は、このポンプ8から吐出されて吐出管12の上流部12Aを通り混気ジェット装置14に送られる。
【0021】
吐出管12(12A)から混気ジェット装置14の入口管16内に送り込まれた池2内の水(被処理水)は、絞り通路16aによって絞られて高圧ジェット流として噴射されると、その通路の周囲の空間16bが負圧になり、空気取入口16fから空気が吸込まれて前記水と混合されて混気ジェット水となる。さらに、この混気ジェット水が負圧ボックス22内に噴射されると、この負圧ボックス22の室20内が負圧になり、前記吸引管10から分岐したバイパス管24および吸込口22aを介して、濾過装置4を通って濾過された水が負圧ボックス22内に吸引される。このバイパス管24を介して吸込まれた水は、前記ポンプ8側から送られてきた混気ジェット水と混合した気液混合流体として、出口管18の出口通路18aから吐出管12を経て池2内に還流される。
【0022】
前記のように、ポンプ8の吐出側に混気ジェット装置14を設け、混気ジェット水の噴射により発生した負圧部(負圧ボックス22の室20内)にバイパス管24を介して水を吸引するようにしたので、ポンプ8の吸引能力をはるかに上まわる大量の水を吸引することができ、小型のポンプ8でも充分な濾過能力を得ることができる。また、濾過装置4によって濾過した水に、混気ジェット装置14によって取入れた空気を混入させた後、池2内に戻すようにしたので、溶存酸素量を大幅に増大させることができる。こうして溶存酸素量が増大すると、好気性バクテリアの活動によって有機物の分解が促進される。なお、バイパス管24には、流量調整弁を介してエア供給源(図示せず)から空気を供給できるようになっており、池2の状態から判断して酸素の混入量を多くしたい場合には流量調整弁を開き、濾過処理をしたい場合には流量調整弁を絞るようにする等の調整を行なうことができる。
【0023】
このように継続して濾過を行なうと、濾過装置4のフィルタ30に藻やその他の懸濁物質等が付着して次第に目詰りを起こしてしまう。フィルタ30が目詰りを起すと濾過能力が低下するので、前記各開閉弁50,52,54,56を切換えて濾過装置4の逆洗浄を行なう。なお、この逆洗浄への切換えは、手動により切換えるようにしても良く、また、目詰りを起こすとゲージ圧力が上がるので、圧力センサを設けて設定した圧力になったときに自動的に逆洗浄が始まるようにしても良い。さらに、目詰りを起こすとポンプ8からの流量が減るので、この流量の減少を流量計で検知して逆洗浄を開始するようにすることもできる。
【0024】
逆洗浄を行なう場合には、通常の濾過運転時とは逆に、前記供給管46内の第1の開閉弁50と導入管48内の第2の開閉弁52を開放し、吸引管10内の第3の開閉弁54と吐出管12内の第4の開閉弁56を閉じる。この状態で、モータ6の運転によりポンプ8を通常の濾過運転時と同様に正転させる。すると、ポンプ8は、前記吐出管12の池2の中に挿入されている下流端12aから池2の中の水を吸上げ、吐出管12内を図1の破線で示す矢印方向に吸引する。池2内から吸上げられた水は、導入管48、第2の開閉弁52および導入管48が接続された吸引管10を通ってポンプ8内に吸入され、前記濾過時と同様にポンプ吐出口8bから吐出される。
【0025】
ポンプ8から吐出された水は、濾過時と同様に混気ジェット装置14の入口管16に送られ、入口管16内の絞り通路16aによって絞られて高圧ジェット水として噴射され、この通路の周囲の空間(第1負圧部)16bに負圧を発生させる。この負圧により空気取入口16eから空気が取込まれ、前記水と混合した混気ジェット水となって負圧ボックス22の室20内に噴射される。この室(第2の負圧部)20内が負圧になり、吸込口22aからバイパス管24を通った水が吸込まれる。この水が前記混気ジェット水と混合して出口管18から噴射される。この気液混合流体は、第1の開閉弁50および供給管46を通って濾過装置4に送られる。
【0026】
濾過装置4に、濾過時とは逆に混気ジェット装置14から噴射された水が、供給管46および吸引管10を介して送り込まれる。濾過装置4に送られた水は、フィルタ30の内部の空間36に吐出されるとともに、このフィルタ30の周囲に配置された4個の混気ジェットノズル42に供給される。これら各混気ジェットノズル42は、前記混気ジェット装置14と同様に、絞り通路で水流を絞って高速ジェット水として噴射し、その通路の周囲に負圧を発生させて、エアパイプ44からエアを吸引し、混気ジェット水として吹出口42bから噴射する。各吹出口42bは、フィルタ30の軸線O1 と平行に配置されており、噴射された混気ジェット水は、フィルタ30の外周面に吹付けられてその洗浄を行なう。なお、逆洗浄を行なう時点では、フィルタ30が目詰りしているので、フィルタ30の内部空間36に吹込まれた水の流れが悪く抵抗がかかるので、混気ジェットノズル42から水が勢い良く噴射される。
【0027】
逆洗浄を行なっているときには、フィルタ30の内部に吹込まれた水は、濾過材34内を透過してフィルタ30の外側へ流れ、濾過材34に付着している懸濁物質等を含む濃縮汚泥が放出される。この濃縮汚泥は、前記混気ジェットノズル42からの噴流によって濾過装置4から離れた位置に飛ばされて池2の底に沈殿する。この濃縮汚泥は、別に設けた吸引装置によって、必要に応じて陸上げすれば良い。
【0028】
この実施例に係る水の浄化システムでは、濾過装置4のフィルタ30が目詰りしたために逆洗浄を行なう場合には、各配管10,12,46,48内に設けた開閉弁50,52,54,56を、濾過運転時と逆に切換えるだけで、ポンプ8および混気ジェット装置14内を濾過時と同一の方向に水を流して濾過装置4の逆洗浄をすることができる。また、この逆洗浄時にも、混気ジェット装置14によってバイパス管24から水を吸引することができるので、小型のポンプ8でも大量の水を噴射して効率良く逆洗浄をすることができる。
【0029】
なお、この実施例では、各混気ジェットノズル42にそれぞれエアパイプ44が連結されているが、一本のエアパイプを介して各混気ジェットノズル42に空気を送るようにすることもできる。また、フィルタ30の外周に配置した混気ジェットノズル42の数は4個に限るものではなく、フィルタ30の外周にまんべんなく混気ジェット水を噴射できるように配置すれば良い。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被処理水から懸濁物質を除去する濾過装置と、被処理水を吸引して濾過装置を透過させるポンプと、濾過装置とポンプ吸込側とを接続する吸引管と、ポンプ吐出側と被処理水の貯留池内とを接続する吐出管とを備えた水の浄化システムにおいて、前記吐出管に、ポンプから吐出した被処理水を絞り通路から拡大された空間に流出させることにより前記空間内に負圧部を発生させて、外部から空気を導入し混気ジェット水として噴射する混気ジェット装置を設けるとともに、前記吸引管を分岐させてバイパス通路を形成し、このバイパス通路を前記混気ジェット水の噴射により発生する第2の負圧部に接続して、被処理水をバイパス通路からも吸引するようにしたので、小型のポンプでも大量の被処理水を吸引して濾過装置を透過させることができるので、高い濾過処理能力を得ることができる。また、混気ジェット装置によって混気した水を還流させることができるので、溶存酸素量を増大させることができる。
【0031】
また、第2の発明に係る水の浄化システムでは、混気ジェット装置の噴射口側と濾過装置とを接続する供給管と、前記吸引管のバイパス通路よりも濾過装置寄りと吐出管の供給管との接続部の下流側とを接続する導入管とを設けるとともに、前記供給管、導入管、吸引管の供給管との接続部と導入管との接続部との間および吐出管の供給管との接続部と導入管との接続部との間にそれぞれ第1、第2、第3および第4の開閉弁を設け、第1および第2の開閉弁を開放するとともに、第3および第4の開閉弁を閉じることにより、前記ポンプを正転させて被処理水を濾過装置内に逆流させることが可能になり、極めて容易に濾過装置の逆洗浄を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る水の浄化システムの構成を簡略化して示す回路図である。
【図2】前記水の浄化システムに備えられた混気ジェット装置の縦断面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う断面図である。
【図4】前記水の浄化システムに備えられた濾過装置の一部を断面とした図である。
【図5】図4の横断面図である。
【符号の説明】
2 被処理水の貯留池
4 濾過装置
8 ポンプ
8a ポンプ吸込側
8b ポンプ吐出側
10 吸引管
12 吐出管
14 混気ジェット装置
22 第2の負圧部(室)
24 バイパス通路
46 供給管
48 導入管
50 第1の開閉弁
52 第2の開閉弁
54 第3の開閉弁
56 第4の開閉弁
Claims (2)
- 被処理水から懸濁物質を除去する濾過装置と、被処理水を吸引して濾過装置を透過させるポンプと、濾過装置とポンプ吸込側とを接続する吸引管と、ポンプ吐出側と被処理水の貯留池内とを接続する吐出管とを備えた水の浄化システムにおいて、
前記吐出管に、ポンプから吐出した被処理水を絞り通路から拡大された空間に流出させることにより前記空間内に負圧部を発生させて、外部から空気を導入し混気ジェット水として噴射する混気ジェット装置を設けるとともに、前記吸引管を分岐させてバイパス通路を形成し、このバイパス通路を前記混気ジェット水の噴射により発生する第2の負圧部に接続して、被処理水をバイパス通路からも吸引するようにしたことを特徴とする水の浄化システム。 - 混気ジェット装置の噴射口側と濾過装置とを接続する供給管と、前記吸引管のバイパス通路よりも濾過装置寄りと吐出管の供給管との接続部の下流側とを接続する導入管とを設けるとともに、前記供給管に第1の開閉弁、導入管に第2の開閉弁、吸引管の、供給管との接続部と導入管との接続部との間に第3の開閉弁、吐出管の、供給管との接続部と導入管との接続部との間に第4の開閉弁をそれぞれ設け、前記第1および第2の開閉弁を開放するとともに、第3および第4の開閉弁を閉じることにより、前記ポンプを正転させて被処理水を濾過装置内に逆流させることを可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の水の浄化システム。
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