JP4917073B2 - 移動床式砂ろ過装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動床式砂ろ過装置に関する。

従来から既にある移動床式砂ろ過装置では、ろ過槽の中央に立設されたエア供給管を通じて圧縮空気をろ過槽外からエアリフト管内に供給し、当該圧縮空気がエアリフト管内を上昇する事を利用して、ろ材をエアリフト管下端より吸引し管内を上昇させている。そして、エアリフト管内でろ材を攪拌させることで、ろ材から濁質を剥離させ、当該剥離した濁質をエアリフト管上部からろ過槽外に排出させる一方、ろ材は再びろ過槽に戻すことにより、ろ材の連続的な循環、洗浄を実現している(例えば特許文献１)。
特開平６−２５４３０８号公報

従来の移動床式砂ろ過装置では、エア供給管との接続部分における対向側のエアリフト管内壁面にエア供給管から吹き込まれた圧縮空気が当たり、それに伴い流動化されたろ材としての砂がサンドブラスト材として作用することで、エアリフト管が激しく磨耗し、耐用時間が短かくなっていた。そのため、安定した連続運転ができないという問題が存在した。

本発明は、上記の問題点を解決し、エアリフト管の耐用年数が長く、安定した連続運転が可能である移動床式砂ろ過装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる移動床式砂ろ過装置は、原水をろ過するろ材としての砂を収容するろ過槽と、ろ過槽内に立設され、ろ材を吸込む吸込口を有するエアリフト管と、原水をろ過槽内のろ材内に供給する原水供給管と、エアリフト管の途中に合流するように該エアリフト管の側壁に接合され、該エアリフト管内に側方から圧縮空気を供給するエア供給管と、を備え、エア供給管から送られる圧縮空気をエアリフト管内で流動させることにより、ろ過槽内のろ材を吸込口から吸い込んでエアリフト管内で流動させるようにした移動床式砂ろ過装置において、エアリフト管とエア供給管との接続部分の対向側に耐磨耗材を備え、耐磨耗材はエアリフト管とエア供給管との接続部分の対向側のエアリフト管外壁面に位置することを特徴とする。

この構成により、エア供給管を通じて供給された圧縮空気により流動化されたろ材がエアリフト管の側壁にあたる部分に耐磨耗材があるため、当該耐磨耗材により磨耗が防止され、エアリフト管の耐用時間を長くすることが可能となる。

本発明にかかる移動床式砂ろ過装置では、耐磨耗材はエアリフト管とエア供給管との接続部分の対向側のエアリフト管外壁面に位置する。

この構成により、エアリフト管内には部材を配置しないため、エアリフト管の閉塞を防ぐことができる。

本発明にかかる移動床式砂ろ過装置は、耐磨耗材は可撓性を有することが好適である。

この構成により、耐磨耗材をエアリフト管の外形に合わせて整形する必要がなくなり、簡易に耐磨耗材をエアリフト管外壁面に設けることが可能となる。

本発明にかかる移動床式砂ろ過装置は、耐磨耗材とエアリフト管の外壁面との間に間隙を備えるのが好適である。

この構成により、エアリフト管の側壁が磨耗した場合であっても、耐磨耗材とエアリフト管の外壁面との間の間隙にろ材が進入し、当該進入したろ材が自己ベッドの役割を果してろ材の衝突を防ぐため、エアリフト管の耐用時間が更に長くなる。

本発明にかかる移動床式砂ろ過装置は、耐磨耗材の背面を覆う背板と、耐磨耗材の周縁を囲むように背板から立設されたリブとを有する支持体を備え、支持体は、耐磨耗材を内部に支持した状態でリブを介してエアリフト管に固定されていることが好適である。

この構成により、耐磨耗材を確実に保持でき、更に磨耗によりエアリフト管の側壁に穴が開いたときに、その穴の上下を支持体で連結しているため、エアリフト管の上下分離を防止できる。また、本発明にかかる移動床式砂ろ過装置は、エアリフト管で搬送された砂に付着した濁質を分離除去し、砂をろ過槽に戻す洗浄砂分離槽を更に備えてもよい。

本発明に係る移動床式砂ろ過装置によると、エアリフト管の耐用年数を長くし、安定した連続運転が可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る移動床式砂ろ過装置を模式的に示した縦断面図であり、図２は、エア供給管との結合部におけるエアリフト管等の横断面図であり、図３は、エア供給管との結合部におけるエアリフト管等の縦断面図であり、図４は間隙の作用を説明するための、エア供給管との結合部におけるエアリフト管の縦断面図であり、図５は耐磨耗材の配置角度を説明するためのエア供給管との結合部におけるエアリフト管の横断面図である。

本実施形態に係る移動床式砂ろ過装置１は、ろ過槽１０、エアリフト管２０、エア供給管２２、洗浄砂分離槽２５、原水供給管６３を含んで構成される。

ろ過槽１０は、円筒形状の主槽と、その下部に設けられた側壁が下方に向かって連続的に縮径する下槽とを有している。このろ過槽１０は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。ろ過槽１０の典型的な寸法としては、主槽について水平断面が直径略２６０センチメートル、垂直方向の高さが略３００センチメートルであり、下槽について垂直方向の高さが１５０センチメートルから２００センチメートルである。

ろ過槽１０の内部には、ろ材としての砂５２が備えられている。砂５２としては、例えば平均粒径1ミリメートル、最大粒径１．５ミリメートルの砂を用いることができる。この砂５２は、ろ過槽１０内においてろ過槽側壁部で分散管６３ｂの上方１００センチメートル程度の高さまで収容されている。

エアリフト管２０は、ろ過槽１０の軸心に立設されている。このエアリフト管２０は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。エアリフト管２０は、吸込口２１を下端に備え、その下端はろ過槽１０の下槽の略中央に位置する一方、上端はろ過槽１０内の砂５２より上部に位置する。

エア供給管２２は、エアリフト管２０に沿って２本設けられており、外部からろ過槽１０内に延びている。これらエア供給管２２は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。一のエアリフト管２２は、エア供給管２２の下部においてエア供給管２２の側壁に接合されている。一方、他のエアリフト管２２は、エア供給管２２の中央部附近においてエア供給管２２の側壁に接合されている。

エア供給管２２が接合している部分の対向側におけるエアリフト管２０の側壁には、耐磨耗材４１を支持した支持体３０が設けられている。耐磨耗材４１を支持した支持体３０については、後述する。なお、図１には、支持体３０、耐磨耗材４１、及び後述する隙間４２からなる覆部７０を示している。

エアリフト管２０及びエア供給管２２は、円筒形状の保護管２４によって覆われている。この保護管２４は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。保護管２４は、典型的な寸法として、直径略２５センチメートルである。保護管２４の底壁部には、中央に穴が設けられており、エアリフト管２０は、保護管２４の当該穴を貫通しており、エアリフト管２０の下端は保護管２４下端より下方に存在している。また、保護管２４の上端は、エアリフト管２０と同じ高さに存在している。

洗浄砂分離槽２５は、ろ過槽１０の上端側であり径方向における中央部分に設けられている。この洗浄砂分離槽２５は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。洗浄砂分離槽２５は、円筒形状を有し、その上端がろ過槽１０上端より上方に位置し、下端はエアリフト管２０の上端より下方に位置している。

保護管２４の上端部における外周面には、スペーサ２６が設けられている。スペーサ２６は、洗浄砂分離槽２５の内周面と保護管２４の外周面との間の隙間２３を調整する。本実施形態では、この隙間２３は砂５２の最大粒径以上のサイズに調整されている。

洗浄砂分離槽２５の側壁には、開口部２７が設けられている。この開口部２７の外側には、覆い２８が設けられている。この覆い２８と洗浄砂分離槽２５外壁とによって囲まれている空間に、下方より洗浄排水管６２が進入している。

洗浄排水管６２は、当該進入部分と、当該進入部分に連接されろ過槽１０側壁を貫通してろ過槽１０外へ通じている横方向に延びる部分と、を備えている。洗浄排水管６２の洗浄砂分離槽２５側の開口部の水平高さは調節可能となっており、当該水平高さを調節することで隙間２３から洗浄砂分離槽２５に流入する洗浄水量が調節可能となっている。

ろ過槽１０上端近傍における側壁の一部には、トラフ１１が設けられており、トラフ１１内からろ過槽１０側壁を貫通してろ過槽１０外へ通じているろ過水排出管６１が設けられている。洗浄排水管６２、トラフ１１、及びろ過水排出管６１は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。

原水供給管６３は、ろ過槽１０外からろ過槽１０内に延びている。この原水供給管６３は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。原水供給管６３は、図示しない原水の供給源から延びる主管６３ａと、ろ過槽１０に収容された砂５２内に原水を分散して供給する分散管６３ｂと、これら主管６３ａと分散管６３ｂとを接続する接続管６３ｃとを有している。分散管６３ｂは、断面が三角形状の管であり、環状に設けられている。分散管６３ｂは、砂５２内においてエアリフト管２０の下端よりも上部に設けられている。分散管６３ｂの下部には、原水を送り出す送出口が設けられており、主管６３ａから接続管６３ｃを通って分散管６３ｂに送られた原水が、ろ過槽１０内で３６０度の角度範囲に渡って、均等に分散されるようになっている。

支持体３０は、エア供給管２２が接合している部分の対向側におけるエアリフト管２０の外壁面に設けられている。この支持体３０は、例えばＳＵＳ３０４で形成されている。図２は、エア供給管２２が接合する部分におけるエアリフト管２０の横断面図であり、図３は、エア供給管との結合部におけるエアリフト管等の縦断面図である。

図２に示すように、エア供給管２２との接合部の対向側におけるエアリフト管２０の外壁面には、略２７０度の角度範囲に支持体３０が設けられている。その高さは、図３に示すように、エア供給管２２との接合部を挟んで上下に砂が当たる範囲を十分にカバーする高さである。

この支持体３０は、背板３１とリブ３２とを有している。背板３１は、耐磨耗材４１と同一の面積を有している。この背板３１が、耐磨耗材４１をその裏面側で支持している。

耐磨耗材４１は、少なくともエアリフト管２０よりも耐磨耗性が高い材料から形成されている。また、成形や施工の容易性のため、耐磨耗材４１は可撓性を有する材料から形成されていると好ましい。このような耐磨耗材４１を形成する材料としては、軟質ウレタン、セラミックス、軟質天然ゴムなどが挙げられる。なお、耐磨耗材４１の厚さは厚ければ厚いほどよい。

支持体３０の周縁部からは、耐磨耗材４１を囲むようにリブ３２が突設されている。リブ３２の高さは、耐磨耗材４１の厚さよりも高くされている。この支持体３０が、内部に耐磨耗材４１を収容した状態で、リブ３２を介してエアリフト管２０に固定されている。

従って、耐磨耗材４１とエアリフト管２０との間には、間隙４２が設けられている。この間隙４２は、砂５２の最大粒径である１．５ミリメートルより幅が広いと好ましい。

なお、本実施形態においては、ろ材としての砂５２の平均粒径は１ミリメートルであるが、砂５２の粒径はこれに限ったわけではなく、本発明の目的を達成できる範囲でどの粒径の砂を用いてもよいことは勿論である。その場合、粒径より求めた、間隙４２の幅（後述）などの数値を適宜変更すればよい。

次に、本実施形態に係る砂ろ過装置１の作用について説明する。

原水供給管６３の主管６３ａ、接続管６３ｃ、及び分散管６３ｂを通して、原水をろ過槽１０内に供給する。分散管６３ｂの下面には穴があいており、濁質を含んだ被処理水であるところの原水が、当該穴を通じ図１の矢印１０１で示すように、３６０度の角度範囲に亘ってろ過槽１０内に流れ出る。濁質を含んだ原水は、さらに砂５２の間を矢印１０２の方向に流れ、その過程で濁質は砂５２に吸着されろ過される。

砂５２によってろ過された後の水であるろ過水５１は、ろ過槽１０上端近傍においてトラフ１１に流れ落ち、ろ過水排出管６１を通じてろ過槽１０外へ排水される。

一方、エアリフト管２０内には、エア供給管２２を通じて圧縮空気が供給される。エア供給管２２内の気圧は２〜３気圧が望ましい。供給された圧縮空気は、矢印１０３に示すようにエアリフト管２０内を上昇し、そのことによって、エアリフト管２０内に砂５２が吸い込まれる。吸い込まれた砂５２は、エアリフト管２０内を上昇し、同時にエアリフト管２０内で攪拌され、砂５２に付着した濁質が剥離し、砂５２と共にエアリフト管２０内を上昇する。

エアリフト管２０を上昇した砂５２と濁質は洗浄砂分離槽２５に至り、砂５２は比重が重いため、スペーサ２６と洗浄砂分離槽２５内周面との間の隙間２３を通じてろ過槽１０内へ戻される。一方で、濁質は洗浄排水管６２を通じてろ過槽１０外へ排水される。

本実施形態において、隙間２３の幅は最大粒径以上であるが、洗浄排水管６２の洗浄砂分離槽２５側の閉口部の水平高さを調節することにより隙間２３から洗浄砂分離槽２５に流入する洗浄水量の流速が濁質の沈降速度より速いため、洗浄砂分離槽２５内の濁質が下方に戻ることが防止されている。

ここで、エア供給管２２を通してエアリフト管２０にエアが供給されると、エアリフト管２０内で砂５２が流動化され、エア供給管２２との接続部分の対向側のエアリフト管２０内周面に砂５２が吹き付けられ、サンドブラスト効果により磨耗が生じる。

このとき、本実施形態においては、図２及び図３に示すように、エア供給管２２の結合部の対向側におけるエアリフト管２０の外壁面に耐磨耗材４１を備えるため、図４に示すように、仮にエアリフト管２０に穴が空いても、耐磨耗材４１によりそれ以上の磨耗は防止され、エアリフト管２０の穴は実質的に塞がれた状態にある。

また、エアリフト管２０に空いた穴から隙間４２に砂５２が進入することで、自己ベットの役割を果たし、他の部分に穴が空いても、自己ベットに砂５２が当たることでそれ以上の磨耗が防止される。また、この穴を通した砂４２の回り込みが防止され、エアリフト管２０や支持体３０の磨耗が防止される。

更に、エアリフト管２０が相当に磨耗して穴が大きくなっても、その穴を挟んで上下に支持体３０が固定されているため、エアリフト管２０の分断が防止される。

以上詳述したように、本実施形態の砂ろ過装置１では、エア供給管２０を通じて供給された圧縮空気により流動化されたろ材としての砂５２がエアリフト管２０の側壁にあたる部分に耐磨耗材４１があるため、当該耐磨耗材４１により磨耗が防止され、エアリフト管２０の耐用時間を長くすることが可能となる。

また、エアリフト管２０内には部材を配置しないため、エアリフト管２０の閉塞を防ぐことができる。

また、耐磨耗材４１は可撓性を有するため、耐磨耗材４１をエアリフト管２０の外形に合わせて整形する必要がなくなり、簡易に耐磨耗材４１をエアリフト管２０外壁面に設けることが可能となる。

また、耐磨耗材４１とエアリフト管２０の外壁面との間に間隙４２を備えるため、エアリフト管２０の側壁が磨耗した場合であっても、その間隙４２に砂５２が進入し、当該進入した砂５２が自己ベッドの役割を果して耐磨耗材４１や支持体３０への砂５２の衝突を防ぐため、エアリフト管２０の耐用時間が更に長くなる。

また、支持体３０は、耐磨耗材４１を内部に支持した状態でリブ３２を介してエアリフト管２０に固定されているため、耐磨耗材４１を確実に保持でき、更に磨耗によりエアリフト管２０の側壁に穴が開いたときに、その穴の上下を支持体３０で連結しているため、エアリフト管２０の上下分離を防止できる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態においては、エアリフト管２０の周囲における耐磨耗材４１は２７０度にわたる角度範囲に設けられているが、少なくとも９０度（図５の二点破線）、好ましくは１８０度以上（図５の一点破線）あればよい。

また、上記した実施形態においては、エア供給管２２はエアリフト管２０の下端近傍及び、縦方向の中央近傍やや下側に、２本接合しているが、接合場所は、発明の目的を達成できる範囲で、変更可能である。また、エア供給管２２の本数は、２本に限定されるわけではない。

また、上記した実施形態においては、耐磨耗材４１は、リブ３２及び背板３１と単に接しているのみであるが、背板３１に固定されていても勿論よい。その場合、耐磨耗材４１の安定性が更に増す。

また、上記した実施形態においては、耐磨耗材４１は支持体３０により支持されていたが、耐磨耗材４１を直接エアリフト管２０の外壁面に貼り合せるようにしてもよい。

また、耐磨耗材４１は、エアリフト管２０の内壁面に貼り合わせても良い。

また、ろ過槽１０の形状は円筒形の他に、例えば楕円柱や直方体でも良い。また、ろ過槽１０を形成する素材としては、例えばＦＲＰ樹脂（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）などでもよい。

本発明の実施形態に係る移動床式砂ろ過装置の縦断面図である。 図１に示すエア供給管との接合部におけるエアリフト管、間隙、耐磨耗材、支持体及びリブの横断面図である。 図１に示すエア供給管との接合部におけるエアリフト管、間隙、耐磨耗材、支持体及びリブの縦断面図である。 図３に示すエアリフト管の側壁部分の磨耗が進んだ状態を説明するための、エア供給管との接合部におけるエアリフト管、間隙、耐磨耗材、支持体及びリブの縦断面図である。 図２に示す耐磨耗材の設置角度を説明するためのエア供給管との接合部におけるエアリフト管の横断面図である。

符号の説明

１…移動床砂ろ過装置、１０…ろ過槽、２０…エアリフト管、２１ 吸込口、２２…エア供給管、３０…支持体、３１…背板、３２…リブ、５２…砂、４１…耐磨耗材、４２…間隙、６３…原水供給管。

Claims (5)

1. 原水をろ過するろ材としての砂を収容するろ過槽と、
   前記ろ過槽内に立設され、前記ろ材を吸込む吸込口を有するエアリフト管と、
   前記原水を前記ろ過槽内の前記ろ材内に供給する原水供給管と、
   前記エアリフト管の途中に合流するように該エアリフト管の側壁に接合され、該エアリフト管内に側方から圧縮空気を供給するエア供給管と、を備え、
   前記エア供給管から送られる圧縮空気を前記エアリフト管内で流動させることにより、前記ろ過槽内の前記ろ材を前記吸込口から吸い込んで前記エアリフト管内で流動させるようにした移動床式砂ろ過装置において、
   前記エアリフト管と前記エア供給管との接続部分の対向側に耐磨耗材を備え、
   前記耐磨耗材は前記エアリフト管と前記エア供給管との接続部分の対向側の前記エアリフト管外壁面に位置することを特徴とする移動床式砂ろ過装置。
2. 前記耐磨耗材は可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の移動床式砂ろ過装置。
3. 前記耐磨耗材と前記エアリフト管の外壁面との間に間隙を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動床式砂ろ過装置。
4. 前記耐磨耗材の背面を覆う背板と、前記耐磨耗材の周縁を囲むように前記背板から立設されたリブとを有する支持体を備え、
   前記支持体は、前記耐磨耗材を内部に支持した状態で前記リブを介して前記エアリフト管に固定されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の移動床式砂ろ過装置。
5. 前記エアリフト管で搬送された前記砂に付着した濁質を分離除去し、前記砂を前記ろ過槽に戻す洗浄砂分離槽を更に備えたことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の移動床式砂ろ過装置。