JP4966884B2 - 濾過集水装置及びガス放出管 - Google Patents

Description

本発明は、生活廃水、工業廃水、埋立余水、上水、用水、海水等の幅広い分野における種々の水を濾過する際に使用される濾過集水装置及び該濾過集水装置に用いられるガス放出管に関するものである。

従来から、被濾過水たる水を貯留する濾過池の底部などに配されて、被濾過水を濾過して集水する濾過集水装置が知られている。
この種の濾過集水装置は、濾過媒体を含む濾過層を備え、種々の水を濾過しうるものであるが、この濾過層に懸濁物質等が蓄積して濾過能力が低下した場合、空気等のガスや水による逆流洗浄（逆洗）を行うことにより懸濁物質等を除去することが可能な構成を有している（例えば、特許文献１参照。）。

具体的には、水を濾過する濾過層と、該濾過層の下方に配され且つ該濾過層で濾過された濾過水を内側に集めて流すべく内側に水路が形成された集水管と、該集水管内にガスを放出しうるように少なくともガス放出口が前記集水管内に配されたガス放出装置とを備え、ガス放出装置によるガス放出によって、水の流れ方向と逆方向である上昇方向にガスを噴流させ、該ガス等の噴流に伴って懸濁物質等を除去しうるように構成されており、低下した濾過能力を回復させることができるものとなっている。
特開平１０−１７４８０５号公報

しかしながら、上記従来の濾過集水装置に於いては、ガス放出口が集水管内に配されていることから、ガス放出装置のガス流路内に濾過水が流入し易く、ガス放出装置のガス流路内に濾過水が流入すると、ガスによる逆洗時にガス供給装置（ブロア等）を起動してガス放出装置からガスを放出した際に、ガス供給装置に近いガス放出口ほど集水管へのガスの供給が優先し、その結果、濾過層に不均一にガスが供給されることになって濾過層全面が均一に洗浄されないおそれがあったり、また、ガス流路を形成する管が腐食したり、更には、ガス放出口の反対側端部に設けられたガス供給装置（ブロア等）が劣化したりするなど、種々の問題が生じうる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ガス流路内に濾過水が流入し難い濾過集水装置及び該濾過集水装置に用いられるガス放出管を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、水を濾過する濾過層と、該濾過層の下方に配され且つ該濾過層で濾過された濾過水を内側に集めて下流側に流すべく内側に水路が形成された集水管と、該集水管内にガスを放出しうるように少なくともガス放出口が前記集水管内に配されたガス放出装置とを備え、ガス放出装置によるガス放出によって、ガスを上昇させて前記濾過層を逆流洗浄しうるように構成されてなる濾過集水装置であって、
前記ガス放出装置の前記集水管内のガス流路には、放出時のガスの流れが上昇から下降に折り返される折返部と、該折返部からガスの流れ方向下流側に移行するにつれて下降する下降経路とが形成されており、該下降経路の距離が３０ｍｍ以上であることを特徴とする濾過集水装置を提供する。
斯かる濾過集水装置に於いては、集水管内に於ける水位の上昇に伴って、集水管内に配されたガス放出口から濾過水がガス流路内に浸入することとなり、ガス流路の折返部よりもガス放出口側の領域で且つ放出時のガスの流れが下降に向く領域に於いては、水位の上昇に伴ってガス流路内の水位も上昇することとなるが、それに伴って、ガス流路内の内圧も上昇することとなる。
従って、内圧の上昇分だけガス流路内への濾過水の浸入を抑制することができ、ガス流路内に濾過水が流入し難いものとなる。

本発明に於いては、前記集水管は、中空筒状の外殻体と該外殻体内に傾斜するように配された内殻体とを備え、該内殻体によって内部に下部水路と上部水路とが区画形成されてなり、更に、前記外殻体の上壁には、濾過水を上部水路内に流入させる複数の通水孔が設けられ、前記内殻体には、前記上部水路と下部水路とを連通させる複数の内殻連通孔が設けられてなり、前記ガス放出装置の前記集水管内のガス流路は、前記折返部の最下点が全ての前記内殻連通孔よりも上位となるように前記下部水路内に配されているものが好ましい。
斯かる濾過集水装置に於いては、下部水路内の濾過水の水位が全ての内殻連通孔よりも上位にくることが殆ど無いことから、ガス放出口から濾過水が浸入しても折返部を越えて水が浸入する虞もほとんど無い。

特に、このような濾過集水装置に於いては、更に、前記ガス放出装置の前記集水管内のガス流路が、前記ガス放出口の最上点が最上位に配された前記内殻連通孔よりも下位となるように配されているものが好ましい。
斯かる濾過集水装置に於いては、ガス放出口の最上点が最上位に配された内殻連通孔よりも下位となるように配されていることから、ガス放出口が水面下に位置して水封されることが多くなり、集水管内の悪臭がガス流路を介してガス放出口の反対側（通常、ブロアが備えられている）に到達することが抑制されることとなる。

また、本発明は、上記の如き濾過集水槽に用いられ、集水管内にガスを放出するように少なくともガス放出口が前記集水管内に配されるガス放出管であって、前記集水管内における領域には、放出時のガスの流れが上昇から下降に折り返すように形成された折返部と、該折返部からガスの流れ方向下流側に移行するにつれて下降する下降経路とが備えられており、該下降経路の距離が３０ｍｍ以上であることを特徴とするガス放出管を提供するものである。

以上の通りであり、本発明によれば、ガス流路内に濾過水が流入し難い濾過集水装置及びガス放出管を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の濾過集水装置（ガス放出管を含む）及びその使用態様を示す一部破断を含む概略斜視図である。
図１に示すように本実施形態の濾過集水装置は、生活廃水、工業廃水、埋立余水、上水、用水、海水等の被濾過水を貯留する濾過池に設置されて使用されるものであり、被濾過水を濾過する濾過層４と、該濾過層４の下方に配され且つ該濾過層４で濾過された濾過水を内側に集めて下流側に流すべく内側に水路が形成された複数の集水管２と、各集水管２内にそれぞれガスを放出しうるように少なくともガス放出口３１が前記集水管２内に配されたガス放出装置３０とを備え、ガス放出装置３０によるガス放出によって、ガスを上昇させて前記濾過層４を逆流洗浄しうるように構成されてなる。
尚、本実施形態に於いて、ガスとしては、空気等が用いられうる。

前記濾過層４は、被濾過水を濾過すべく、集水管２上に砂、アンスラサイト、活性炭、プラスチック濾材等の粒状の濾過媒体が層状に敷設されて形成されている。

前記集水管２は、複数本が平行して配列されてなり、各集水管２は、複数の集水ブロック１０が連続して連結されることにより形成されている。

図２は、集水管２を形成する集水ブロック１０の概略斜視図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。前記集水ブロック１０は、合成樹脂製で成形により一体的に形成されてなり、図２、図３に示すように、中空筒状に形成された外殻体１１と該外殻体１１内に傾斜するように配された内殻体１２とを備えている。

前記外殻体１１は、左右の側壁１１ｂと上部の上壁１１ａと下部の底壁１１ｃとで断面矩形の筒状に形成されてなる。また、前記内殻体１２は、一対備えられ、それぞれ上壁１１ａの略中央から各側壁１１ｂに向けて互いに離反するように傾斜させて備えられている。即ち、一対の内殻体１２は、断面に於いて、逆Ｖ字状をなすように備えられている。
更に、前記一対の内殻体１２は、中央下部に配された中央下部水路１３と側方上部に配された左右一対の側方上部水路１４とを区画形成するとともに、前記集水管２の強度を補強してなる。

前記外殻体１１の上壁１１ａには、濾過層４により濾過された濾過水を側方上部水路１４に流入させる複数の通水孔１１ａ１が設けられ、更に、前記内殻体１２には、前記側方上部水路１４と中央下部水路１３とを連通させる複数の内殻連通孔１２ａが設けられてなり、重力の作用により、濾過水が側方上部水路１４に流入され、更に、中央下部水路１３に流入され、中央下部水路１３に集められて下流側に流されるようになっている。
尚、前記外殻体１１の上壁１１ａであって前記中央下部水路１３の上壁１１ａとなる部分は、通水孔１１ａ１が設けられておらず、気密に閉塞されている。

前記集水管２の上部には、濾過媒体の内部への進入を防止すべく、多孔プレート２０が備えられている。
詳しくは、前記上壁１１ａの通水孔１１ａ１を濾過媒体が通過しないように、前記外殻体１１の上面に、多孔プレート２０が載置され固定手段のビス２１によって固定されている。
尚、本発明に於いては、多孔プレート２０の代わりに砂利を用いることも可能であり、砂利を用いた場合、固定手段は不要となる。

前記多孔プレート２０は、濾過媒体を集水管２内に透過させないための濾過媒体支持用のプレートであり、例えば、直径数ｍｍのビーズを多数接合して構成されている。このビーズとしては、ポリオレフィン（ポリエチレン等）等のプラスチックの他、セラミック、焼結金属等が使用可能である。

本実施形態の濾過集水装置は、図１に示すように、集水管２の一端側下方に、集水管２によって集められた水を更に集水すべく、濾過水集水槽４０が備えられてなり、この集水槽４０から濾過水が外部に排出されるようになっている。
詳しくは、集水管２の一端側には、集水された濾過水を中央下部水路１３から排出するための排水開口部１１ｃ１が外殻体１１の底壁１１ｃに設けられており（図４参照）、この排水開口部１１ｃ１から集水された濾過水が下降し、濾過水集水槽４０内で更に集められた水が、集水槽４０に設けられた配水管４１を介して外部に排出されるようになっている。

前記ガス放出装置３０は、例えば、一端側（流れ方向上流側）はブロア３８が取り付けられるとともに開閉弁３６が介装されて密封され、他端側（下流側）がガス放出口３１として開放された配管によってガス流路が形成されてなり、他端側が集水管２の排水開口部１１ｃ１の下方から内側に挿入されて、ガス放出口３１側が集水管２（集水ブロック１０）の中央下部水路１３内に配されている。
尚、図１に於いて、前記ガス放出装置３０としては、濾過水集水槽４０内の排水開口部１１ｃ１下方に配され集水管２の水路方向と直交する方向に延在するガス分散管３５と該ガス分散管３５から上方に伸びるように立設され、各排水開口部１１ｃ１を通って先端のガス放出口３１が各中央下部水路１３内に進入した複数のガス放出管３７と、一端側がガス分散管３５と連結され、他端側が濾過水集水槽４０の外部に伸び且つブロア３８が取り付けられるとともに弁３６が介装されて密封される主ガス管３９とによってガス流路が形成されてなるものが示されている。

図４は、外殻体１１の底壁１１ｃに排水開口部１１ｃ１が形成された集水ブロック１０とガス流路との位置関係を示すべく、図１の最も下流側（言い換えると、図１において一番左側）の集水ブロック１０及びガス流路を鉛直長手方向（図２のＢ−Ｂ線方向）に沿って切断した模式的断面図である。
図４に示すように、本実施形態に於いて、前記集水管２内におけるガス流路には、ガス流路を形成するガス放出管３７を屈曲させることにより、放出時のガスの流れが上昇から下降に折り返される折返部３２が形成されている。
即ち、前記ガス流路は、ガスの流れ方向下流側に移行するにつれて上昇する上昇経路３３と下降する下降経路３４とこれらの境界線部である折返部３２とを有している。
更に、ガス流路に於けるガスの放出方向は、好ましくは、水面の脈動や波立ちを防止するために水平方向で且つ集水管２の長手方向上流側に向くように設定されている。詳しくは、前記ガス放出管３７のガス放出口３１は、水平で且つ集水管２の長手方向の上流方向に向けて開口している。
本実施形態に於いて、下降経路３４の距離Ｌ１（即ち、折返部３２の最下点３２ａから下降経路３４終端部の最上点３４ａまでの距離）は３０ｍｍ以上であるように設定されている。
更に、好ましくは、前記ガス流路は、この折返部３２の最下点３２ａが集水管２の内殻体１２に設けられた全ての内殻連通孔１２ａの最上点１２ａ１よりも上位に位置するように、より好ましくは、その差Ｌ２が１０ｍｍ以上であるように配されている。

また、本実施形態に於いては、ガス放出口３１の最上点３１ａが、少なくとも最上位に配された内殻連通孔１２ａの最下点１２ａ２よりも下位に位置するように、好ましくは、その差Ｌ３が２０ｍｍ以上であるように配されている。

本実施形態の濾過集水装置は、通常運転時に於いては、重力の作用により被濾過水が濾過層４を透過し、透過した濾過水が多孔プレート２０及び通水孔１１ａ１を透過して側方上部水路１４に流入し、更に、内殻連通孔１２ａを通って中央下部水路１３に集水されることなる。
その際、本実施形態の濾過集水装置は、上記の如く折返部３２を有し、好ましくは、下降距離Ｌ１が３０ｍｍ以上であることから、水位が上昇した際に於けるガス流路内への水の進入量をより一層低減することができる。
特に、折返部３２の最下点が集水管２の内殻体１２に設けられた全ての内殻連通孔１２ａの最上点１２ａ１よりも上位で、その差Ｌ２が１０ｍｍ以上であるように配されている場合には、水位が上昇した際に於けるガス流路内への水の進入量をより一層低減することができる。

また、ガス放出口３１の最上点３１ａが、少なくとも最上位に配された内殻連通孔１２ａの最下点１２ａ２よりも下位位置であり、その差Ｌ３が２０ｍｍ以上であるように配されている場合に於いては、ガス放出口３１は水面下に位置することが多く、中央下部水路１３からの悪臭がガス流路を介して、他の領域に及ぶ虞が低減される。

通常運転によって、濾過層４には、濾過処理に伴い、被濾過水中に含まれていた懸濁物質等の異物が詰まる（蓄積する）ため、必要に応じて、所定時間毎に逆洗処理を行う必要がある。
この逆洗処理は、ブロア３８等によって加圧ガスをガス放出口３１から中央下部水路１３に放出し、内殻連通孔を透過させて側方上部水路１４に放出し、更に、外殻体１１の通水孔１１ａ１及び多孔プレート２０を介して濾過媒体に噴出させることにより実施される。即ち、この噴出された逆流ガスによって、濾過媒体を水中に流動させることで、濾過層４に詰まっていた異物が取り除かれることとなる。また、本実施形態に於いては、内殻体１２により、中央下部水路１３と左右一対の側方上部水路１４とが区画形成されてなることから、逆洗処理時における圧力バランスの偏差が補正され、バランス良く濾過層４が洗浄されることとなる。

本実施形態の濾過集水装置は、上記の如く構成され、上記の如き利点を有するものであるが、本発明に於いては、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
例えば、本実施形態に於いては、ガス流路を形成するガス管を屈曲させることにより、折返部３２が形成されたが、本発明に於いては、図５に示す構成により折返部３２が形成されていてもよい。
即ち、図５に示すように、立設されたガス管の上縁側にドーム状のキャップ５２が装着され、該キャップ５２は側面下部に対向する一対のガス放出口３１を備え且つガス放出口３１以外閉塞されてなるとともに、ガス管の上縁が前記ガス放出口３１の最上点よりも上位になるように配されてなり、ガス管上縁の上方部分が折返部３２となる態様であっても本発明の意図する範囲内である。
尚、斯かる実施形態に於いても、本実施形態と同様に、下降経路３４の距離Ｌ１が３０ｍｍ以上であること、折返部３２の最下点３２ａたるガス管の上縁と集水管２の内殻体１２に設けられた全ての内殻連通孔１２ａの最上点１２ａ１との差Ｌ２が１０ｍｍ以上であること、更には、ガス放出口３１の最上点３１ａが、少なくとも最上位に配された内殻連通孔１２ａの最下点１２ａ２よりも下位に位置し、その差Ｌ３が２０ｍｍ以上であることは、好ましいことである。

また、図６に示すように、立設されたガス管の上縁部にスリット状の切欠部５３が形成されると共に、該上縁部よりも径大で切欠部５３よりも軸方向に長く且つ下方が開放されたドーム状のカバー５１が被せられて、放出時のガスの流れが上昇から下降に折り返される折返部３２が形成されてなる場合であっても本発明の意図する範囲内である。
尚、斯かる実施形態に於いても、本実施形態と同様に、下降経路３４の距離Ｌ１が３０ｍｍ以上であること、折返部３２の最下点３２ａと集水管２の内殻体１２に設けられた全ての内殻連通孔１２ａの最上点１２ａ１との差Ｌ２が１０ｍｍ以上であること、更には、ガス放出口３１の最上点３１ａが、少なくとも最上位に配された内殻連通孔１２ａの最下点１２ａ２よりも下位に位置し、その差Ｌ３が２０ｍｍ以上であることは、好ましいことである。

一実施形態の濾過集水装置及びその使用態様を示す一部破断を含む概略斜視図。 同実施形態の集水ブロックの概略斜視図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 図１の最も下流側の集水ブロック及びガス流路を鉛直長手方向に沿って切断した模式的断面図。 他実施形態に於ける最も下流側の集水ブロック及びガス流路を鉛直長手方向に沿って切断した模式的断面図。 他実施形態に於ける最も下流側の集水ブロック及びガス流路を鉛直長手方向に沿って切断した模式的断面図。

符号の説明

２・・・集水管
４・・・濾過層
１１・・・外殻体
１１ａ・・・上壁
１１ａ１・・・通水孔
１２・・・内殻体
１２ａ・・・内殻連通孔
３０・・・ガス放出装置
３１・・・ガス放出口
３２・・・折返部

Claims (4)

1. 水を濾過する濾過層と、該濾過層の下方に配され且つ該濾過層で濾過された濾過水を内側に集めて下流側に流すべく内側に水路が形成された集水管と、該集水管内にガスを放出しうるように少なくともガス放出口が前記集水管内に配されたガス放出装置とを備え、ガス放出装置によるガス放出によって、ガスを上昇させて前記濾過層を逆流洗浄しうるように構成されてなる濾過集水装置であって、
   前記ガス放出装置の前記集水管内におけるガス流路には、放出時のガスの流れが上昇から下降に折り返される折返部と、該折返部からガスの流れ方向下流側に移行するにつれて下降する下降経路とが形成されており、該下降経路の距離が３０ｍｍ以上であることを特徴とする濾過集水装置。
2. 前記集水管は、中空筒状の外殻体と該外殻体内に傾斜するように配された内殻体とを備え、該内殻体によって内部に下部水路と上部水路とが区画形成されてなり、更に、前記外殻体の上壁には、濾過水を上部水路内に流入させる複数の通水孔が設けられ、前記内殻体には、前記上部水路と下部水路とを連通させる複数の内殻連通孔が設けられてなり、
   前記ガス放出装置の前記集水管内のガス流路は、前記折返部の最下点が全ての前記内殻連通孔よりも上位となるように前記下部水路内に配されている請求項１記載の濾過集水装置。
3. 前記ガス放出装置の前記集水管内のガス流路は、前記ガス放出口の最上点が最上位に配された前記内殻連通孔よりも下位となるように配されている請求項２記載の濾過集水装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の濾過集水装置に用いられ、集水管内にガスを放出するように少なくともガス放出口が前記集水管内に配されるガス放出管であって、
   前記集水管内における領域には、放出時のガスの流れが上昇から下降に折り返すように形成された折返部と、該折返部からガスの流れ方向下流側に移行するにつれて下降する下降経路とが備えられており、該下降経路の距離が３０ｍｍ以上であることを特徴とするガス放出管。

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