JP4508462B2

JP4508462B2 - 上向流式ろ過装置

Info

Publication number: JP4508462B2
Application number: JP2001120306A
Authority: JP
Inventors: 志郎小高; 博之西本
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP2002316004A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上向流式ろ過装置に関し、詳しくは、浮上ろ材の洗浄をろ過操作を中断することなく連続したろ過処理を可能とした上向流式ろ過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から、浮上ろ材を使用したろ過装置において、ろ過操作を中断することなくろ材の洗浄を行えるようにした提案がいくつかなされている。例えば、特開平６−２５４３１１号公報には、浮上ろ材を用いた下向流式ろ過装置において、ろ材が目詰まりしたときには、ろ過槽の頂部から原水とともに一部のろ材を引抜いて洗浄路に送り込み、洗浄後のろ材と目詰まり物質（濁質）とを分離槽で分離した後、分離槽からろ過槽内に浮上させるように形成したろ過機におけるろ材の洗浄装置が記載されている。
【０００３】
しかし、上述の方式では、分離槽からろ過槽内に浮上するろ材は、ろ過槽内を下降している処理水の流れに反して浮上することになるため、処理水の流速を極めて緩やかに設定する必要がある。したがって、ろ過槽の径を大きくして処理水の流速を十分に下げなければならず、ろ過速度やろ材の比重が限定されてろ過効率に悪影響を及ぼすことがあり、また、設備コストの上昇や設置面積の増大を招くという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、原水のろ過処理とろ材の洗浄処理とを並行して行うことができ、連続ろ過処理を可能にするとともに、ろ過効率の向上も図れる上向流式ろ過装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の上向流式ろ過装置は、浮上ろ材を充填したろ過槽内を鉛直方向の仕切板によって複数のろ過室に区画し、各ろ過室の上部には、各ろ過室内のろ材をろ材洗浄部に送り出すためのろ材流出口を有する天板と、ろ過処理後の処理水をろ材から分離して導出する処理水流出部とを設け、各ろ過室の下部には、ろ過槽底部の原水導入部に連通する原水流入口をそれぞれ設けるとともに、前記天板部分には、前記ろ材流出口を開閉する上部塞ぎ板を配置し、ろ過室の下部には、前記ろ材洗浄部で洗浄後のろ材を所定のろ過室内に案内するろ材ガイド部材と前記原水流入口を開閉可能な下部塞ぎ板とを設け、前記上部塞ぎ板及び下部塞ぎ板の開閉と、前記ろ材ガイド部材の位置とを制御することにより、前記複数のろ過室の内の一つのろ過室からろ材をろ材洗浄部に送り出してろ材の洗浄を行い、洗浄後のろ材を前記ろ材ガイド部材を介してろ過室に戻すように形成したことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図８は、本発明の上向流式ろ過装置の一形態例を示すものであって、３室に区画形成したろ過室の内の一つのろ過室におけるろ材の洗浄操作を順を追って説明するための図であり、図１，図３，図５，図７は各工程における上向流式ろ過装置の縦断面図、図２，図４，図６，図８は各工程におけるろ過室天板部分及びろ過室底板部分の状態を示す説明図である。図９はろ過槽の概略横断面図、図１０はろ過室天板部分に設けられる塞ぎ板の概略平面図、図１１はろ過室底板部分に設けられる下部塞ぎ板の概略平面図である。
【０００７】
まず、図１に示すように、本形態例に示す上向流式ろ過装置は、軸線を鉛直線方向とした円筒形のろ過槽１１の上下方向中間部に複数のろ過室１２，１２ａ，１２ｂを、槽下部に原水導入部である原水流入室１３を、槽上部にろ材洗浄部であるろ材洗浄室１４をそれぞれ設けたものであって、ろ過室１２は、３枚の鉛直方向の仕切板１５により等間隔に３分割されている（図９参照）。ろ過室１２と原水流入室１３との間には、各ろ過室１２に対応した原水流入口１６を有する底板１７が設けられており、また、ろ過室１２とろ材洗浄室１４との間には、各ろ過室１２に対応したろ材流出口１８を有する天板１９が設けられている。さらに、原水流入室１３内には、原水流入管２０が挿入されており、各ろ過室１２の上端外周部には、ろ過槽１１の内壁に沿うようにして設けられたスクリーン２１を介して処理水流出部２２が環状に形成されている。
【０００８】
前記天板１９の上面には、前記ろ材流出口１８に対応したろ材抜出し口２３を有する円盤状の上部塞ぎ板２４が設けられ（図１０参照）、前記底板１７の下面には、前記原水流入口１６に対応した位置に上部開口を有する筒状のろ材ガイド部材（ろ材ガイド筒）２５を下面に連設した扇形状の下部塞ぎ板２６が設けられている（図１１参照）。
【０００９】
前記ろ材洗浄室１４は、天井板の一部が上方に膨らんだ膨出部２７を有しており、この膨出部２７の頂部に、洗浄水を導入したり、ろ材搬送時にろ材を導出したりするための配管２８が設けられており、また、ろ材洗浄室１４の側面部には、洗浄排水を導出するための配管２９が設けられている。前記配管２８には、洗浄水噴出管３０とろ材搬送水供給管３１とが接続され、両管３０，３１は、ポンプ３２を備えた給水管３３から分岐している。また、配管２８と配管２９とは、ろ過槽底部に向かうろ材搬送管３４に合流してろ過槽底部に設けられた固液分離室３５に接続している。
【００１０】
固液分離室３５は、底部側面に洗浄排水排出管３６を、底面にドレン３７をそれぞれ有するとともに、胴部内周に固液分離を促進する邪魔板３８を設けたものであって、固液分離室３５の上部には、ろ過槽底部中心を貫通して原水流入室１３内に突出するろ材上昇管３９が設けられている。このろ材上昇管３９の上端開口は、前記ろ材ガイド筒２５の下部開口内に挿入された状態になっており、ろ材上昇管３９内を上昇したろ材を、ろ材ガイド筒２５に上昇させることができるように形成されている。
【００１１】
さらに、ろ過槽１１の上方には、前記上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６を、ろ過槽１１内に挿入された駆動軸４０を介して所定角度ずつ回動させるためのモーター４１が設けられている。このモーター４１は、図示しない制御手段によりろ材洗浄操作の進行に従って作動し、上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６を所定の方向に所定角度ずつ回動させる。
【００１２】
このように形成した上向流式ろ過装置は、以下に示す工程を順次行うことにより、ろ過処理を継続しながら、各ろ過室１２内に充填されたろ材の洗浄を行うことができる。まず、図１及び図２は、次にろ材洗浄を行うろ過室（図１において右側のろ過室１２）がろ過工程を行っているときの状態を示すもので、図１は縦断面図、図２（Ａ）はろ過室天板部分の状態を、図２（Ｂ）はろ過室底板部分の状態をそれぞれ示す説明図である。
【００１３】
なお、ろ過室天板部分及びろ過室底板部分を示す図においては、ろ材流出口１８及び原水流入口１６は楕円形状で、ろ材抜出し口２３及びろ材ガイド筒２５の開口は円形状で、中心角１２０度の扇形状の下部塞ぎ板２６はその両端を破線で、該下部塞ぎ板２６で原水流入口１６を塞いだ状態を四角形内に２本の対角線を付した状態で、それぞれ表している。また、図３以下の各図においては、図１，図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。さらに、「開く」と表現した弁以外は閉じているものとする（但し、弁２０Ｖ及び弁２２Ｖは常時開）。
【００１４】
図１及び図２に示すように、ろ過室１２でろ過処理を行っているときには、天板１９のろ材流出口１８が上部塞ぎ板２４によって塞がれた状態となっており、底板１７の原水流入口１６は、原水流入室１３に開口した状態となっている。したがって、原水流入管２０から流入して分岐管２０ａの下方に開口した通孔２０ｂから原水流入室１３に流入した原水は、原水流入口１６を通ってろ過室１２内に流入し、該ろ過室１２内に充填された浮上ろ材、例えば発泡スチロール性のろ材Ｆからなるろ過層を通過することによってろ過処理が行われる。ろ過処理された水は、ろ過室１２内を上昇し、スクリーン２１でろ材Ｆから分離して処理水流出部２２に流出し、処理水流出管２２ａから処理水として抜出される。
【００１５】
ろ過室１２内のろ材Ｆの洗浄操作は、前記モーター４１が作動し、上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６を所定の方向に所定角度、本形態例では、反時計回りに３０度回動させることによって始まる。上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６が反時計回りに３０度回動すると、図３の縦断面図、図４の説明図に示すように、底板１７の原水流入口１６が下部塞ぎ板２６に塞がれ（図４（Ｂ））、天板１９のろ材流出口１８の位置に上部塞ぎ板２４のろ材抜出し口２３が移動し（図４（Ａ））、ろ過室１２とろ材洗浄室１４とが連通した状態となる。
【００１６】
したがって、ろ過室１２内のろ材Ｆは、ろ過室１２内からろ材流出口１８及びろ材抜出し口２３を通ってろ材洗浄室１４内に浮上していく。このとき、原水流入口１６を下部塞ぎ板２６で塞いだ状態にしておくことにより、原水流入室１３に流入した原水は、このろ過室１２以外の他のろ過処理中のろ過室内に流入してろ過処理され、処理水流出部２２から連続して抜出される。また、ろ過室１２内に原水が流入することが無くなるので、ろ過処理されない原水が該ろ過室１２のスクリーン２１から処理水流出部２２に流出することがなく、処理水の水質が悪化することはない。さらに、この状態でろ材搬送管３４の弁３４Ｖと、洗浄排水排出管３６の弁３６Ｖ又はドレン３７の弁３７Ｖを開くことにより、ろ過室１２内の水がろ材Ｆに伴われてろ材洗浄室１４に上昇し、該ろ材洗浄室１４からろ材搬送管３４を経て固液分離室３５から排出される流れが発生するとともに、スクリーン２１を通過して処理水の一部がろ過室１２内に逆流する流れが発生するので、スクリーン２１の逆洗を行えるという効果もある。
【００１７】
ろ過室１２内のろ材Ｆがろ材洗浄室１４に上昇したら、上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６を反時計回りにさらに３０度回動させ、図５の縦断面図、図６の説明図に示すように、底板１７の原水流入口１６を下部塞ぎ板２６で塞ぎ（図６（Ｂ））、天板１９のろ材流出口１８を上部塞ぎ板２４で塞いだ状態にする（図６（Ａ））。この状態では、ろ過室１２における水の流入、流出はなく、室内のほとんどは前記工程でスクリーン２１から逆流した処理水によって満たされた状態になっている。
【００１８】
この状態で、ポンプ３２を作動させるとともに、洗浄水噴出管３０の弁３０Ｖ、配管２９の弁２９Ｖ、ろ材搬送管３４の弁３４Ｖ、及び、洗浄排水排出管３６の弁３６Ｖを開く。これにより、洗浄水噴出管３０からろ材洗浄室１４内に洗浄水が噴出し、その噴出力で室内の水を撹拌してろ材Ｆ同士を衝突させ、ろ材Ｆに付着している濁質を剥離させる。剥離した濁質は、洗浄排水となって配管２９からろ材搬送管３４に流れ、固液分離室３５を経て洗浄排水排出管３６から排出される。このとき、一部のろ材Ｆが洗浄排水と共に固液分離室３５に流れても、配管に比べて大径に形成されている固液分離室３５内での流速の低下によって固液分離室３５内を浮上する状態となり、洗浄排水と一緒に排出されることはない。
【００１９】
なお、洗浄水噴出管３０の位置は、ろ材洗浄室１４内で浮上しているろ材Ｆを確実に洗浄するため、できるだけ室上部に設けることが好ましく、ろ材洗浄室１４内で渦巻流を発生させるなど、洗浄効果を考慮して設置する。また、配管２９は、濁質を伴った洗浄排水を効果的に排出できる位置に設置しておくことが好ましい。
【００２０】
上述のようなろ材Ｆの洗浄工程を行った後、上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６をさらに反時計回りに３０度回動させ、図７の縦断面図、図８の説明図に示すように、底板１７の原水流入口１６にろ材ガイド筒２５の上部開口を位置させ、（図８（Ｂ））、天板１９のろ材流出口１８は上部塞ぎ板２４で塞いだままの状態にする（図８（Ａ））。
【００２１】
この状態で、ろ材搬送水供給管３１の弁３１Ｖ、ろ材搬送管３４の弁３４Ｖ、及び、洗浄排水排出管３６の弁３６Ｖを開くことにより、ろ材洗浄室１４から配管２８内に浮上したろ材Ｆが、ろ材搬送水供給管３１からのろ材搬送水に同伴されてろ材搬送管３４を流れ、固液分離室３５に流入して該固液分離室３５内を浮上していく。ろ材Ｆは、邪魔板３８に接触しながら固液分離室３５内を浮上する過程で付着物をさらに分離し、十分な洗浄が行われた状態となってろ材ガイド筒２５内を上昇し、底板１７の原水流入口１６を通ってろ過室１２内に戻る。なお、ろ材Ｆから分離した付着物（濁質）は邪魔板３８の通孔（図示せず）を通って固液分離室３５の底部に沈降し、洗浄排水排出管３６あるいはドレン３７から抜出される。
【００２２】
そして、ろ材洗浄室１４内のろ材Ｆがろ過室１２内に搬送された時点で、ポンプ３２を停止して各弁を閉じ、上部塞ぎ板２４及び下部塞ぎ板２６を反時計回りに３０度回動させると、図１，図２に示した状態に戻り、すなわち、天板１９のろ材流出口１８が上部塞ぎ板２４によって塞がれ、底板１７の原水流入口１６が原水流入室１３に開口した状態となり、該ろ過室１２における原水のろ過処理が、洗浄再生されたろ材Ｆによって再開するとともに、次のろ過室に充填されているろ材の洗浄操作が行われる。
【００２３】
一つのろ過室１２においてろ材Ｆの洗浄操作を行っている間、他の二つのろ過室１２では通常通りのろ過処理を連続して行うことができ、二つのろ過室１２でのろ過処理を基準にして装置設計を行うことにより、処理水の水質を低下させたりすることなく、所定のろ過処理を効率よく行うことができる。また、上向流式であり、固液分離室３５からろ過室１２へのろ材Ｆの浮上上昇を、ろ材ガイド筒２５を通して行うので、原水や処理水の流速に影響されず、ろ過速度を任意に設定することができ、ろ材Ｆの比重も任意に設定することができる。
【００２４】
なお、ろ材は、比重が水より小さくて浮上性を有するものならば任意の素材のものを使用することが可能である。また、ろ材洗浄室は、ろ過室の上部に連設する必要はなく、ろ材洗浄室をろ過槽とは別に設置し、ろ過室から浮上したろ材を搬送管を介してろ材洗浄室に搬送し、洗浄後のろ材をろ材洗浄室から搬送管を介してろ過槽に戻すようにしてもよい。
【００２５】
さらに、上記形態例では、３室設けた各ろ過室のろ材洗浄を順次行うようにしたが、上部塞ぎ板、下部塞ぎ板及びろ材ガイド筒を適当な手段で個別に制御可能に形成することにより、任意のろ過室のろ材洗浄を任意に行うことが可能であり、この場合は、全ろ過室でろ過処理を行うこともできる。また、ろ過室の設置数は任意であり、２室で交互にろ材洗浄を行うこともでき、４室以上にすることも可能である。さらに、ろ過室内の適当な位置と原水流入室との差圧を測定してろ材洗浄の必要性を判断したり、各ろ過室の内圧が基準値以下となった場合にろ材洗浄の必要性を判断したりすることもできる。
【００２６】
加えて、ろ過槽１１の形状も任意であり、例えば平面視長方形に形成して長手方向を隔壁によって分割することにより複数のろ過室を形成し、上部塞ぎ板、下部塞ぎ板及びろ材ガイド筒を水平方向に移動させるように形成することも可能である。また、上部塞ぎ板は、ヒンジ構造で開閉させてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の上向流式ろ過装置によれば、ろ過処理を連続して行いながらろ材の洗浄処理を行うことができる。また、ろ過速度やろ材の比重も任意に選定することができ、原水の状態に応じた最適なろ過操作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろ過工程を行っているときの状態を示すろ過装置の縦断面図である。
【図２】ろ過工程を行っているときのろ過室天板部分及びろ過室底板部分の状態を示す説明図である。
【図３】ろ過室とろ材洗浄室とを連通させた状態を示すろ過装置の縦断面図である。
【図４】ろ過室とろ材洗浄室とを連通させたときのろ過室天板部分及びろ過室底板部分の状態を示す説明図である。
【図５】ろ材の洗浄を行っているときの状態を示すろ過装置の縦断面図である。
【図６】ろ材の洗浄を行っているときのろ過室天板部分及びろ過室底板部分の状態を示す説明図である。
【図７】ろ材をろ材洗浄室からろ過室に搬送しているときの状態を示すろ過装置の縦断面図である。
【図８】ろ材をろ材洗浄室からろ過室に搬送しているときのろ過室天板部分及びろ過室底板部分の状態を示す説明図である。
【図９】ろ過槽の概略横断面図である。
【図１０】ろ過室天板部分に設けられる塞ぎ板の概略平面図である。
【図１１】ろ過室底板部分に設けられる下部塞ぎ板の概略平面図である。
【符号の説明】
１１…ろ過槽、１２，１２ａ，１２ｂ…ろ過室、１３…原水流入室、１４…ろ材洗浄室、１５…仕切板、１６…原水流入口、１７…底板、１８…ろ材流出口、１９…天板、２０…原水流入管、２１…スクリーン、２２…処理水流出部、２３…ろ材抜出し口、２４…上部塞ぎ板、２５…ろ材ガイド筒、２６…下部塞ぎ板、２７…膨出部、２８，２９…配管、３０…洗浄水噴出管、３１…ろ材搬送水供給管、３２…ポンプ、３３…給水管、３４…ろ材搬送管、３５…固液分離室、３６…洗浄排水排出管、３７…ドレン、３８…邪魔板、３９…ろ材上昇管、４０…駆動軸、４１…モーター

Claims

浮上ろ材を充填したろ過槽内を鉛直方向の仕切板によって複数のろ過室に区画し、各ろ過室の上部には、各ろ過室内のろ材をろ材洗浄部に送り出すためのろ材流出口を有する天板と、ろ過処理後の処理水をろ材から分離して導出する処理水流出部とを設け、各ろ過室の下部には、ろ過槽底部の原水導入部に連通する原水流入口をそれぞれ設けるとともに、前記天板部分には、前記ろ材流出口を開閉する上部塞ぎ板を配置し、ろ過室の下部には、前記ろ材洗浄部で洗浄後のろ材を所定のろ過室内に案内するろ材ガイド部材と前記原水流入口を開閉可能な下部塞ぎ板とを設け、前記上部塞ぎ板及び下部塞ぎ板の開閉と、前記ろ材ガイド部材の位置とを制御することにより、前記複数のろ過室の内の一つのろ過室からろ材をろ材洗浄部に送り出してろ材の洗浄を行い、洗浄後のろ材を前記ろ材ガイド部材を介してろ過室に戻すように形成したことを特徴とする上向流式ろ過装置。