JP4284222B2 - ろ過槽 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理場に設置して雨天時に流入する下水を高速簡易処理するに適したろ過槽に関するものである。

下水処理設備が古くから普及している東京その他の大都市部では、下水と雨水が分離されずに下水処理場に流入する合流式下水処理方式が採用されている場合が多い。ところが一般に下水処理場は晴天時の下水流入量を基準として処理能力が定められているため、降雨時に大量の雨水が流入すると全量を処理することができず、未処理のまま河川や海などに放流され、環境汚染の原因となる。

そこで本発明者等は、既存下水処理場の最初沈殿池のスペースを利用して設置することができる下水ろ過槽（特許文献１）を開発し、多数の地方自治体において実証試験中である。このろ過槽は図１に示すように、有効水深が２．５ｍ程度の処理槽１の内部に上部スクリーン２を設けてその下方に浮上ろ材３を充填するとともに、処理槽１の底部に原水流入口４と逆洗水排出口５とを設けた構造である。なお、上部スクリーン２としては開口率が５０％以上のパンチングメタルが用いられている。

降雨時に下水処理場に流入してくる合流水は調圧水路６を経由して原水流入口４から処理槽１の底部に入り、浮上ろ材３の充填層を上向流として通過する間に浮上ろ材３にＳＳを捕捉され、簡易処理された処理水として上部の処理水槽７に流入する。この処理水は河川等に放流されるが、ＳＳの大部分を除去できるので降雨時における環境汚染を確実に防止することができる。

このろ過槽は１０００ｍ／ｄａｙを越える高速ろ過が可能であるため大量の雨天時下水を高速処理することができるうえ、逆洗が容易であるという利点をもつ。すなわち、浮上ろ材３の充填層が多量のＳＳを捕捉して圧損が高まった場合には、図２のように逆洗水排出口５を開く。すると上部の処理水槽７内の処理水が浮上ろ材３の充填層を下向きに流れ、ＳＳ捕捉により固まった浮上ろ材３を均一分散させつつ逆洗し、分離されたＳＳとともに逆洗水排出口５から排出される。浮上ろ材３の比重が小さいため、逆洗の際にも浮上ろ材３が流失するおそれがなく、下部スクリーンを必要としない。

ところが実設備規模のろ過槽による実証試験を行った際に、逆洗が均一に行われないトラブルに遭遇した。すなわち、逆洗水排出口５を開いて上部の処理水槽７内の処理水を浮上ろ材３の充填層に下向流として流した際に、図３に示すように浮上ろ材３の充填層の一部が崩れ、その部分のみに逆洗水（処理水）が集中的に流れる反面、浮上ろ材３の充填層のその他の部分は固まったまま残ることがある。

このような現象が生ずると浮上ろ材３に捕捉されたＳＳの多くが逆洗されないままとなり、ろ過時には短時間で閉塞に至り、所期の処理能力が発揮できなくなる。しかも一箇所に集中して流下する逆洗水に同伴して浮上ろ材３が逆洗水排出口５に吸引され、流失してしまう可能性さえある。上記の問題は処理槽１のろ過面積が狭い実験設備では観察されないが、面積を広くした実設備規模のろ過槽においてはじめて観察されるものである。
特開２００３−１３６０８８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、処理槽の面積を広くした場合にもＳＳにより固まった浮上ろ材を均一分散させつつ逆洗することができるろ過槽を提供するためになされたものである。本発明者はこの課題を解決するために試行錯誤を繰り返した結果、ろ過時の圧損を小さくするために大きな開口率を持たせていた上部スクリーンを開口率の小さいものに変更することによって、逆洗水を均一に流下させることに成功した。

本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであって、上向流式の処理槽の内部全面に上部スクリーンを設けてその下方に浮上ろ材を充填するとともに、処理槽の底部に原水流入口と逆洗水排出口とを設けたろ過槽において、該上部スクリーンを、均一網目形状を有するスクリーンとスクリーン保持部材とから構成し、上部スクリーン全体の開口率を１〜３０％とすることにより、該上部スクリーンを通過する逆洗水を均一分散させることを特徴とするものである。なお、上部スクリーンの開口率を１〜１０％とすることがより好ましく、上部スクリーンの孔径は１ｍｍより大きく、浮上ろ材のサイズよりも小さいことが好ましい。

本発明のろ過槽は、開口率を１〜３０％と従来よりもはるかに小さくした上部スクリーンを使用し、逆洗の際には上部の処理水槽内の処理水を逆洗水としてこの上部スクリーンを介して浮上ろ材の充填層に下向きに流す。逆洗水は上部スクリーンにより均一分散されるため、図３に示したような集中的な水路が形成されず、処理槽のろ過面積を広くした場合にもＳＳにより固まった浮上ろ材を均一分散させつつ逆洗することができる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図４に示すように、本発明のろ過槽の基本的な構造は図１に示した従来品と同様であり、処理槽１の内部にパンチングメタルからなる上部スクリーン２を設け、その下方に浮上ろ材３を充填するとともに、処理槽１の底部に原水流入口４と逆洗水排出口５とを設けた構造である。なおこの実施形態の処理槽１は、５ｍ×５ｍの面積を有する実設備規模のものである。上部スクリーン２の上方は処理水槽７となっており、逆洗の際には処理水が逆洗水として使用される。

浮上ろ材３としては、発泡樹脂からなる比重が０．１〜０.４程度のものが用いられる。またこの実施形態ではＳＳの捕捉率を高めるために、図示のような十字型（風車型）の浮上ろ材３が用いられている。そのサイズ（最大寸法）は５〜１０ｍｍとすることが好ましい。しかし本発明においては浮上ろ材３の形状やサイズは特に限定されるものではない。

前記したように従来は上向流ろ過時の圧損をできるだけ小さくするために、５０％を越える大きな開口率を持つ上部スクリーンが用いられていたのであるが、スクリーン２の開口率を１〜３０％、より好ましくは１〜１０％としてある。図５は本発明のその具体的な構成を示すもので、格子状の強度部材８に開口率の小さいパンチングメタル９を固定し、上部スクリーン２の全体の平均として開口率を１〜３０％、より好ましくは１〜１０％と小さくしてある。

このように上部スクリーン２の開口率を小さく設定すると、逆洗の際に上部の処理水槽７内の処理水が上部スクリーン２の開口に分散して浮上ろ材３の充填層に下向流として流下する。このために浮上ろ材３の充填層の一部のみに逆洗水が集中することがなくなり、浮上ろ材３の充填層全体を均一に洗浄することができる。このため、処理槽１の有効水深を２.５ｍ程度と浅くしても逆洗水の下向流速が局部的に大きくなることもなくなり、浮上ろ材３が逆洗水排出口５から流失することもない。

本発明において上部スクリーン２の開口率を１〜３０％としたのは、３０％を越えると逆洗水を均一分散させる効果が得られなくなり、逆に１％未満では上向流ろ過時のろ過抵抗が急激に大きくなるのみならず、逆洗時の抵抗も大きくなって上部処理水槽と下部逆洗水排水口の自然の水位差だけでは、所定の下向流速の確保が難しくなり逆洗効果が不十分となるためである。また、上部スクリーン２の開口率を１０％以下とした場合には、雨天時のみの運転に限らず、常時運転することも可能になり、本装置の運転管理性が向上する。本実施形態では開口率を５％としたが、１％よりも大きくしておけば上向流ろ過の性能にほとんど影響しないことを確認した。

なお上部スクリーン２は浮上ろ材３のろ過水側への浮上流失を防止するためのものであるから、その孔径は浮上ろ材３のサイズよりも小さいことはもちろんであるが、少なくとも１ｍｍ以上としておくことが好ましい。開口率が上記の範囲にあっても、上部スクリーン２の孔径が小さすぎるとやはり逆洗効果が低下するからである。

このように構成された本発明のろ過槽は、従来と同様に降雨時に下水処理場に流入してくる下水を原水流入口４から処理槽１の底部に導き、浮上ろ材３の充填層を上向流として通過する間にＳＳを捕捉し、より高度な簡易処理水として河川等に放流するものであり、このような機能に関しては従来と変わるところはない。しかし本発明のろ過槽は上記したように逆洗特性に優れ、処理槽１の面積を大きくしたときにも浮上ろ材３の充填層の全体を均一に逆洗することができる。また浮上ろ材３が逆洗水排出口５から流失することもない利点がある。

なお、浮上ろ材３が逆洗水排出口５から流失することをより確実に防止するためには、図４に示すように逆洗水排出口５を下向きにし、処理槽１の底面付近に設置することが好ましい。

ろ過槽の断面図である。 逆洗状態を示す断面図である。 逆洗が局部的に行われた状態を示す断面図である。 本発明の実施形態のろ過槽を示す断面図である。 本発明の実施形態の上部スクリーンを示す平面図である。

符号の説明

１ 処理槽
２ 上部スクリーン
３ 浮上ろ材
４ 原水流入口
５ 逆洗水排出口
６ 調圧水路
７ 処理水槽
８ 格子状の強度部材
９ パンチングメタル

Claims (3)

1. 上向流式の処理槽の内部全面に上部スクリーンを設けてその下方に浮上ろ材を充填するとともに、処理槽の底部に原水流入口と逆洗水排出口とを設けたろ過槽において、
   該上部スクリーンを、均一網目形状を有するスクリーンとスクリーン保持部材とから構成し、
   上部スクリーン全体の開口率を１〜３０％とすることにより、該上部スクリーンを通過する逆洗水を均一分散させることを特徴とするろ過槽。
2. 上部スクリーンの開口率を１〜１０％としたことを特徴とする請求項１記載のろ過槽。
3. 上部スクリーンの孔径が１ｍｍより大きく、浮上ろ材のサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１記載のろ過槽。

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