JP5957591B1 - 水処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが容易な水処理設備の提供。【解決手段】原水を上向流で濾過する濾層と、気体を供給して前記濾層の下方に気泡を発生させ、該気泡を前記濾層を通じて浮上させることによって前記濾層を浄化する散気装置１００ｂとを備え、散気装置１００ｂは、濾層よりも下方に配された給気用本管３ａと、給気用本管３ａから分岐した複数の分岐管４とを有し、分岐管４は、給気用本管３ａに接続された接続部４ａと、前記濾層の下方に気泡を発生させるべく接続部４ａを通じて給気用本管３ａから導入された気体を放出する開口部４ｂとを備え、且つ、分岐管４は、接続部４ａから開口部４ｂまでの間に気体の流通方向が下向きから上向きへとターンするターン部４ｃを有し、少なくともターン部４ｃにおいて互いに着脱自在な一方と他方とに分割可能である。【選択図】図５

Description

本発明は、水処理設備に関し、より詳しくは、原水を上向流で濾過する濾層と、前記濾層の下方に気泡を発生させて該濾層に付着した付着物を除去する散気装置とを備えた水処理設備に関する。

従来、河川水、湖沼水、排水等を原水とした濾過処理などにおいては、砂利、砂、活性炭およびプラスチック粒子などの粒状濾材を堆積させた濾層を有する水処理設備が用いられている。
該水処理設備としては、コンクリート製の槽本体の内部に前記濾層を備え、該濾層の下方に原水を供給し、該原水を上向流として前記濾層で濾過する方式のものが知られている。
この種の水処理設備においては、原水から除去すべき除去対象物の多くが濾層によって捕捉されるため、濾層の上側には除去対象物の少ない浄化水が蓄えられた状態となる。

この種の水処理設備においては、濾層に除去対象物が蓄積されるため、定期的に除去対象物を濾層から取り除いて濾層を浄化する必要がある。
この濾層の浄化方法としては、下記特許文献１に示すように、濾層の下方に気泡を発生させ、該気泡を前記濾層を通じて浮上させることによって前記濾層を浄化する方法が知られている。

特開２０００−２３７７３８号公報

前記のような方法で濾層を浄化する際には、前記の特許文献などにおいて空気分配管などと称されている給気用の本管と、該給気用本管より分岐した複数の分岐管を備えた散気装置が用いられている。
前記給気用本管は、通常、濾層よりも下方に横置される形で配されている。
複数の前記分岐管は、通常、給気用本管の長さ方向に一定の間隔で接続されている。
該分岐管は、給気用本管より導入された気体を濾層に近い位置で放出すべく先端に設けられた開口部を給気用本管との接続部よりも上方にして竪置されている。
また、濾層の浄化においては、分岐管の開口部から放出された気体を水平方向に誘導して濾層の下方で気泡を発生させる地点を分散させるための空気分散材などと称される部材が用いられたりしている。

ところで、濾層を浄化している以外の濾過運転中などにおいては、分岐管や給気用本管に原水が流入する場合がある。
分岐管や給気用本管に原水が流入している状態で濾層を浄化するための浄化運転を開始した際には、これらの内部に流入した原水が、給気用本管に気体が供給されることによって、気体の供給経路に沿って追い出される。
即ち、濾層を浄化するための浄化運転を開始する際には、供給された気体と管内の原水との境界が給気用本管の長さ方向に沿って移動する形になる。
ここで、前記分岐管を給気用本管から真っ直ぐ上向きに伸ばしていると、給気用本管内が原水から気体に置き換わった時点で分岐管内の水が本管内に落下してきて当該分岐管からの気体の放出が速やかに行われる。

このことは、一見好都合にも思われるが給気用本管の基端側の分岐管からいち早く気体の放出が開始すると給気用本管の先端側では原水を追い出すための圧力が確保され難くなり、全ての分岐管から均等に気体が放出されるまでに時間を要することになる。
そのようなことを防止するために、全ての分岐管から一斉に気体が放出されるように各分岐管に電磁弁を設けたり、そもそも分岐管や給気用本管に原水が流入しないように逆止弁のような機構を分岐管に設けたりすることが考えられる。
しかしながら、その場合は装置構成が複雑になって運転時の制御が複雑になるとともに装置のメンテナンスのために多大な手間を発生させるおそれがある。

そこで、分岐管の接続部から開口部までの間に流通方向が下向きから上向きへとターンするターン部を設け、少なくともこのターン部に溜まった原水を開口部から追い出さなければ気体の放出が始まらないようにすることが考えられる。
このような構成を採用することで、電磁弁などの特別な制御機構を設けなくても浄化運転開始において給気用本管の基端側の分岐管からいち早く気体が放出されることを抑制できる。
但し、このようなターン部には、水よりも高比重な異物が蓄積されるおそれがあり、該異物を除去するために手間が掛かるおそれがある。
即ち、従来の水処理設備は、十分にメンテナンスし易いものにはなっていない。
そこで、本発明は、従来のものに比べてメンテナンスが容易な水処理設備を提供することを課題としている。

上記課題を解決すべく本発明は、原水を上向流で濾過する濾層と、気体を供給して前記濾層の下方に気泡を発生させ、該気泡を前記濾層を通じて浮上させることによって前記濾層を浄化する散気装置とを備え、前記散気装置は、前記濾層よりも下方に配された給気用本管と、該給気用本管から分岐した複数の分岐管とを有し、前記分岐管は、前記給気用本管に接続された接続部と、前記濾層の下方に気泡を発生させるべく前記接続部を通じて給気用本管から導入された気体を放出する開口部とを備え、且つ、前記分岐管は、前記接続部から前記開口部までの間に気体の流通方向が下向きから上向きへとターンするターン部を有し、少なくとも前記ターン部において互いに着脱自在な一方と他方とに分割可能である水処理設備を提供する。

本発明においては、分岐管にターン部が設けられていることで、装置構成が複雑になることを抑制し得るとともに分岐管がターン部において分割可能であるために当該ターン部に異物が蓄積されたとしても容易に除去しうる。
即ち、本発明によればメンテナンスが容易な水処理設備を提供し得る。

一実施形態の水処理設備の断面図。 図１のII−II線断面図。 散気装置の一部破断斜視図。 図３の部分拡大断面図。 図４のＶ−Ｖ線断面図。

以下に図を参照しつつ本発明の水処理設備を説明する。
図１は水処理設備の断面図であり、垂直面によって水処理設備を切断した様子を示した断面図である。
図２は図１のII−II線断面図であり、図１、２は水平方向が横（左右）方向となるように示された図である。
なお、以下においては図２における横方向を“奥行方向”と称し、図１における横方向を“幅方向”と称することがある。
また、以下においては、図１、２の縦（上下）方向について、“上下方向”と称することがある。

本実施形態の水処理設備１００は、原水を濾過処理するためのものであり、図に示したように、前記原水及び原水を濾過して得られた浄化水を収容する槽本体１００ａを有している。
前記槽本体１００ａの内部には、原水を導入するための原水流入管１が配置され、該槽本体１００ａの底部には前記原水流入管１より流入する原水を貯留する圧力渠２が備えられている。
該水処理設備は散気装置１００ｂを備えており、該散気装置１００ｂは、前記圧力渠２の上部において横置状態となるように配置された給気用本管３と、該給気用本管３から分岐し且つ給気用本管３から上向きに延びる分岐管４とを有している。
本実施形態の水処理設備１００は、２本の給気用本管３ａ，３ｂを備えており、それぞれの給気用本管に複数の分岐管４が接続されている。

前記散気装置は、前記分岐管４から放出されて浮上する気体を捕捉するとともに該気体を水平方向に誘導する誘導部材５が備えられている。
該誘導部材５は、水平方向に延在する天井壁部を有し、該天井壁部によって濾層を支持すべく水処理設備に備えられている。
前記濾層は、誘導部材上に砂利を堆積させてなる砂利層６と、該砂利層６の上に活性炭を堆積させてなる活性炭層７とを有する。

前記水処理設備１００は、前記濾層に対して原水を上向流で通水して濾過を行うためのものであり、前記散気装置１００ｂは、該濾層を浄化するためのものである。
即ち、本実施形態の水処理設備１００は、原水を上向流で濾過する濾層と、空気などの気体を供給して前記濾層の下方に気泡を発生させ、該気泡を前記濾層を通じて浮上させることによって前記濾層を浄化する散気装置とを備え、前記散気装置が、前記濾層よりも下方に配された給気用本管と、該給気用本管から分岐した複数の分岐管とを有している。

前記水処理設備は、原水を上向流として前記濾層を通過させて前記濾層で原水を浄化して得られた浄化水を収容するための濾過室８と、該濾過室８に貯留された浄化水が一定以上の水位に達した場合に当該浄化水を槽本体１００ａの外部に流出させるためのトラフ９とをさらに備えている。
本実施形態の水処理設備１００は、前記圧力渠２に作業員が立ち入ってメンテナンス作業を行い得るように形成されている。
前記誘導部材５の天井壁部と圧力渠２の底面との間の距離は、人手による夾雑物の除去作業の容易性を考慮して、１．５〜２ｍ程度に設定されることが好ましい。

前記散気装置１００ｂは、前記濾層を下方から支持するとともに前記誘導部材５の天井壁部を構成する平板状の有孔プレート１３を備えている。
即ち、前記誘導部材５は、水平方向に延在する天井壁部を備えている。
該誘導部材５は、天井壁部の下面から垂下する一対の側壁部をさらに備えている。
該一対の側壁部は、前記分岐管４から放出されて浮上する気体を水平方向に誘導する誘導路を形成すべく互いに並行して水平方向に延在している。
本実施形態においては、前記濾層の下方における気泡の発生箇所を複数に分散させるべく、前記側壁部には複数の通気孔が形成されている。

本実施形態の前記側壁部は、２枚の長板状の空気分散材１０によって構成されている。
２枚の空気分散材１０は、その長手方向が水平方向となるように有孔プレート１３の下面側で並行され、且つ、前記長手方向に直交する垂直面での断面形状が逆Ｖ字状となるように組み合わされている。
本実施形態の水処理設備１００には上記のように断面形状が逆Ｖ字状となるように組み合わされた前記空気分散材１０が複数対備えられており、該複数対の空気分散材１０は、互いに所定の間隔１１を設け、且つ、長手方向が水処理設備１００の幅方向Ｗとなるように配されている。
該複数対の空気分散材１０は、逆Ｖ字の頂部を有孔プレート１３に接続させている。
言い換えれば、本実施形態の有孔プレート１３は、水平方向に並列配置された複数対の空気分散材１０を接続する接続部材としても機能している。

前記空気分散材１０には前記通気孔たるオリフィス１２が複数個所に形成されており、分岐管４より放出された空気を水平方向に誘導して前記オリフィス１２から微細な気泡として放出しうるように形成されている。
即ち、本実施形態の水処理設備１００は、誘導部材５を備えることにより、分岐管４から直接気泡を発生させるよりも広範囲且つ微細に気泡を発生させ得るように形成されている。
なお、気泡は、前記濾層の下方においてオリフィスを通じて発生した後、前記有孔プレート１３の通気孔１５を経て前記濾層に供給される。
そして、前記気泡は、濾層を通じて浮上する際に濾材に付着した付着物を除去して前記濾層を浄化すべく利用される。

間に空気の誘導路を形成する一対の前記空気分散材１０と、該空気分散材１０に隣り合う空気分散材１０との間隔１１は、狭い方が濾層の下方における気泡の発生状況を均一化させることができ、濾層の浄化を行う上において有利である。
一方で前記間隔１１は、広い方が隣り合う空気分散材１０の間にブラシ等の清掃部材や手等を挿入し易くなり、有孔プレート１３や空気分散材１０の手入れを行う上において有利となる。
そのため、水処理設備１００をメンテナンス性に優れたものとする上において、隣接する空気分散材１０、１０の間隔１１は、例えば、５〜２０ｃｍに設定されることが好ましい。

本実施形態の空気分散材１０は、有孔プレート１３を下方から支持し、濾層を支持するための優れた強度を誘導部材に発揮させるための補強材としての機能を有する。
また本実施形態の誘導部材には、空気分散材１０の長手方向に、ほぼ等間隔となるように複数の仕切部材１４が設けられている。
該仕切部材１４は、図３に示したように長板状となって有孔プレート１３の下方に配されており、その長手方向を前記空気分散材１０の長手方向と直交させている。
即ち、誘導部材５は、水処理設備の奥行き方向Ｄに沿って仕切部材１４を延在させている。
前記空気分散材１０がその板面を垂直面に対して傾斜させているのに対して前記仕切部材１４は幅方向が垂直方向となるように配されており、長手方向に直交する平面で前記有孔プレートとともに切断した際の断面形状がＴ字状となるように配されている。

前記給気用本管３は、この仕切部材１４と同様に水処理設備の奥行き方向Ｄに沿って延在されており、該給気用本管３から分岐して上方に延びる前記分岐管４の先端を空気分散材１０の間に位置させている。
該分岐管４は、下端側に前記給気用本管３に接続された接続部４ａを有するとともに上端側に前記接続部４ａを通じて給気用本管３から導入された気体を放出する開口部４ｂを備えている。
また、前記分岐管４は、断面が逆Ｖ字状となる一対の空気分散材１０の間に形成された空気の誘導路に前記開口部４ｂを位置させており、上部に向かうに従って狭幅となる前記誘導路の比較的上位箇所に前記開口部を位置させている。

前記分岐管４は、前記給気用本管３の下端部に接続されており、前記接続部４ａより一端下方に向かった後、水平方向へと向きを転じ、さらに上方に向けて向きを転じた形状となっており、側面視における全体形状がＪ字状となっている。
即ち、前記分岐管４は、前記接続部４ａから前記開口部４ｂまでの間に気体の流通方向が下向きから上向きへとターンするターン部４ｃを有している。
また、前記分岐管４は、少なくとも前記ターン部４ｃにおいて互いに着脱自在な一方４１と他方４２とに分割可能となっている。

前記空気分散材１０は、前記オリフィス１２として、前記分岐管４の開口部４ｂよりも僅かに下方において垂直方向における形成位置を一定させた一群のオリフィスと該オリフィスよりも垂直方向下方において垂直方向における形成位置を一定させた一群のオリフィスとを有する。
前記空気分散材１０は、上位側のオリフィス（以下、「上オリフィス１２ａ」ともいう）よりも下位側のオリフィス（以下、「下オリフィス１２ｂ」ともいう）の方が開口径が広くなるように形成されている。

前記分岐管４は、空気分散材１０の上オリフィス１２ａや下オリフィス１２ｂよりも前記開口部４ｂが上位に配されている。
前記分岐管４は、このことによって空気の供給を停止している場合において水面１６よりも上方に開口部４ｂを位置させることができる。
しかしながら、本実施形態の水処理設備１００は、前記開口部４ｂから原水が流入することを完全に阻止することは難しく、分岐管４や給気用本管３に原水が流入されることになる。
その場合、水よりも高比重な異物は、主として分岐管４のターン部４ｃに蓄積される。
しかしながら、本実施形態の水処理設備１００は、分岐管４がターン部４ｃにおいて分割可能であるため、当該分岐管４を分割して異物を容易に除去することができる。

なお、分岐管４は、前記開口部４ｂが上向きに移動する方向、並びに、前記開口部４ｂが奥行き方向Ｄに移動する方向へと移動させようとすると上端部が空気分散材１０に衝突するおそれを有する。
一方で、分岐管４は、空気分散材１０が対になって形成している空気の誘導路の方向には自由に移動できる。
従って、分岐管４の前記ターン部４ｃにおける分割方向は、前記開口部４ｂが位置する箇所における誘導路の形成方向と同方向であることが好ましい。
本実施形態においては、分岐管４が、誘導路の形成方向に分割可能となっており、内部の清掃作業が容易に実施できるようになっている。

しかも、本実施形態の分岐管４は、前記ターン部４ｃにおいて互いに着脱自在な前記一方４１と前記他方４２とがユニオン継手４３によって接続されている。
即ち、分岐管４の一方４１と他方４２との内、何れか片方の管端部には回動自在に外嵌装着されたソケット型のユニオンナットを備え、もう片方の管端部には、前記ユニオンナットと螺合可能な雄ネジが形成されている。
そして、分岐管４は、一方４１と他方４２とを、管端面どうしを付き合せた状態でユニオンナットを回転させて当該ユニオンナットを前記雄ネジに螺合させることによって接続できるようになっている。
即ち、本実施形態の分岐管４は、一方４１と他方４２との着脱作業が実施容易なものとなっている。
さらに、ねじ込み接続ではなくユニオン継手による接続とすることで、該分岐管４の水平垂直の精度を高めることができる。

なお、各分岐管４からの空気の放出度合いは、当該分岐管４と給気用本管３との接続位置等によって異なる場合がある。
そして、分岐管４からの空気の放出度合いを予め把握することは難しい。
従って、各分岐管４からの空気の放出度合いを調整して分岐管４からの空気放出量の均一化を図るのは、全ての分岐管を配置して試運転を実施した結果に基づいて実施することが好ましい。

本実施形態の分岐管４は、互いに着脱自在な一方４１と他方４２とに分割可能となっているため、分岐管４の内径よりも小さな開口を有する板状部材を前記一方４１と前記他方４２との間に介装させて内径が絞られた絞り部を設けることで空気放出量の調整を容易に実施することができる。
その場合には、通常、開口部４ｂを有する側が介装させる板状部材の厚み分だけ水平方向に位置ズレすることになるが、本実施形態の分岐管４は、この位置ズレ方向が誘導路の形成方向となるため、上記のような空気放出量の調整を容易に実施することができる。

このことにより、本実施形態の水処理設備１００においては、空気分散材１０のオリフィス１２より吐出する空気が仕切部材１４で仕切られた各仕切り毎にほぼ同量となって排出される。
そのため、本実施形態においては、散気装置１００ｂの上部に設けられた砂利層６や活性炭層７は、ほぼ一様に洗浄されることになる。

本実施形態の水処理設備は、生活廃水、食品工場・化学工場・製薬工場などの廃水、埋立地浸出水、上水、用水ならびに海水等の幅広い分野の水を濾過する目的で用いることができる。
本実施形態の水処理設備において濾過を行う装置は、例えば、流動床生物濾過装置や固定床活性炭吸着装置などとすることができる。
なお、本実施形態においては、空気分散材１０の配置を逆Ｖ字状とした場合を例示しているが、本発明における空気分散材１０の配置は、これに限定されず、逆Ｕ字状などであっても良く、その他の形状であってもよい。
また、本実施形態においては、濾層を砂利層と活性炭層との２層構造とする場合を例示しているが、本発明の濾層は、砂利層や活性炭層などとは異なる層を２層積層したものであってもよい。
さらに、本発明の濾層は、単層であっても３層以上の積層構造であっても良い。
本実施形態の水処理設備は、濾過を行う装置の具体的な態様の形態などについても限定されるものではなく、例えば、流動床生物濾過装置や固定床活性炭吸着装置に付設する気水分配装置及びその気水分配装置を用いた水処理装置に関する。

また、本発明の水処理設備は、上記の例示に何等限定されるものではなく、上記に例示した態様に対して各種変更を加え得るものである。

１：原水流入管、２：圧力渠、３、３ａ、３ｂ：給気用本管、４：分岐管、４ａ：接続部、４ｂ：開口部、４ｃ：ターン部、５：誘導部材、６：砂利層、７：活性炭層、８：濾過室、９：トラフ、１０：空気分散材（側壁部）、１２：オリフィス（通気孔）、１３：有孔プレート、１４：仕切部材、４３：ユニオン継手、１００：水処理設備、１００ａ：槽本体、１００ｂ：散気装置

Claims (3)

1. 原水を上向流で濾過する濾層と、
   気体を供給して前記濾層の下方に気泡を発生させ、該気泡を前記濾層を通じて浮上させることによって前記濾層を浄化する散気装置とを備え、
   前記散気装置は、前記濾層よりも下方に配された給気用本管と、該給気用本管から分岐した複数の分岐管とを有し、
   前記分岐管は、前記給気用本管に接続された接続部と、前記濾層の下方に気泡を発生させるべく前記接続部を通じて給気用本管から導入された気体を放出する開口部とを備え、
   且つ、前記分岐管は、前記接続部から前記開口部までの間に気体の流通方向が下向きから上向きへとターンするターン部を有し、少なくとも前記ターン部において互いに着脱自在な一方と他方とに分割可能である水処理設備。
2. 前記散気装置には、前記分岐管の前記開口部から放出されて浮上する気体を捕捉するとともに該気体を水平方向に誘導する誘導部材がさらに備えられており、
   該誘導部材は、水平方向に延在する天井壁部と、該天井壁部の下面から垂下する一対の側壁部と、を備え、
   該一対の側壁部は、間に前記気体を誘導するための誘導路を形成すべく、互いに並行して水平方向に延在し、且つ、前記濾層の下方における気泡の発生箇所を複数に分散させるべく、複数の通気孔を有しており、
   分割可能な前記分岐管は、前記誘導路を形成する一対の側壁部の間に前記開口部を位置させており、且つ、該開口部が位置する箇所における前記誘導路の形成方向に分割可能である請求項１記載の水処理設備。
3. 前記ターン部において互いに着脱自在な前記一方と前記他方とはユニオン継手によって接続されている請求項１又は２記載の水処理設備。