JP6049005B2 - ろ過装置、そのろ過方法及びろ材の逆洗方法 - Google Patents
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Description
本発明は、海水、雨水、都市下水、農業集落排水、湖沼及び河川水、産業排水等の浮遊物懸濁物をろ過するためのろ過装置、そのろ過方法及びろ材の逆洗方法に関するものである。
従来より、海水、雨水、都市下水、農業集落排水、湖沼及び河川水、産業排水等の浮遊物懸濁物をろ過するろ過装置では、ろ材として樹脂繊維ろ材が使用されており、その樹脂繊維ろ材の形状や材質を改良することによりろ過能力向上を図られていた。
また、樹脂繊維ろ材を充填したろ過装置は比較的ＳＳ濃度（浮遊物質濃度）の低い（１００ＰＰｍ以下）２次処理水をろ過処理対象としていることが多い。
この樹脂繊維ろ材を使用してＳＳ濃度が低い、例えば下水２次処理水、凝縮沈殿処理水を処理する場合、樹脂繊維ろ材空隙間に微少ＳＳ成分が入り込むことでろ過圧力が上昇し、ＳＳ回収率が低くなってしまうので頻繁にろ材を洗浄する必要があり、非常に煩雑となっていた。
そこで、特許文献１のように、通常のろ過方向とは逆方向から水を逆流させて、ろ材に付着した微少ＳＳ成分を洗い流す逆洗が行われている。
ところが、特許文献１のろ過装置のように、逆洗を行うことによってろ材の処理能力をある程度回復させることは可能であるが、ろ材の形状や量によっては確実にろ材全体を逆洗することに限界があり、充填されたろ材の中心部分の逆洗を行おうとすると、水を逆流させるのみでは洗浄が非常に困難であった。
さらに、ろ材の逆洗時において、逆洗浄水、逆洗空気が直接樹脂繊維ろ材に噴出されることで樹脂繊維ろ材の分離劣化が発生してしまい、ろ材の性能及び寿命が著しく低下する欠点があり、また、分離した樹脂繊維ろ材によって装置各部で目詰まりを起こすという欠点もあった。
また、従来の１種類の樹脂繊維ろ材でのろ過装置では、ＳＳ濃度が低い場合には下向流に、ＳＳ濃度が高い場合には上向流に使用するというような使い分けをすることが樹脂繊維ろ材が１種類であるがゆえに不向きであった。
本発明は上記を鑑みてなされたものであって、低ＳＳ濃度排水、高ＳＳ濃度排水において、あるいは連続運転、間欠運転においても効率的にろ過処理が行え、ろ材の使用時間も長くろ過処理することができるろ過装置、そのろ過方法及びろ材の逆洗方法を提供することを目的とする。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、円筒部と、前記円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径し液体が通過すると前記液体が上面視左回転の旋回流を発生する円錐部とを有するろ過塔と、前記円筒部に層状に充填された樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材と、前記円筒部と前記円錐部との境界部分にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した下部スクリーンと、前記円筒部の内周面に、気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルと、前記ろ過塔の上部に液体の上部流出入路と前記ろ過塔の下部に液体の下部流出入路と、が設けられたことを特徴とするろ過装置である。
請求項２の発明は、前記円筒部に層状に充填された前記樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材の上部にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した上部スクリーンが設けられたことを特徴とする請求項１記載のろ過装置である。
請求項３の発明は、前記下部スクリーンが上向円錐板形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のろ過装置である。
請求項４の発明は、前記ポーラスセラミックスろ材の真比重が前記樹脂繊維ろ材の真比重より大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のろ過装置である。
請求項５の発明は、円筒部と、前記円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径し液体が通過すると前記液体が上面視左回転の旋回流を発生する円錐部とを有するろ過塔と、前記円筒部に層状に充填された樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材と、前記円筒部と前記円錐部との境界部分にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した下部スクリーンと、前記円筒部の内周面に、気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルと、前記ろ過塔の上部に液体の上部流出入路と前記ろ過塔の下部に液体の下部流出入路とが設けられたろ過装置において、
前記上部流出入路より原水がろ過塔下部へ向かって流入され、前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を通過しながらろ過処理され、ろ過処理された前記原水が前記下部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、ろ過塔下部に設けられた下部流出入路より処理水として流出される下向流によりろ過し、
前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材が液体に没している状態で前記上部流出入路と前記下部流出入路の液体の流出入を停止して、前記ノズルによってろ過装置上面視右回転の旋回流の発生する方向に気体を流入させて前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を攪拌させて浮遊物質を分離させ、その後、前記下部流出入路より液体を排出し、排出する際の円錐部により発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離させながら排水し、 さらに前記下部流出入路より処理水を流入し、前記円錐部に流入する際に発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離して逆洗することを特徴とする下向流によるろ過方法及びろ材の逆洗方法である。
前記上部流出入路より原水がろ過塔下部へ向かって流入され、前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を通過しながらろ過処理され、ろ過処理された前記原水が前記下部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、ろ過塔下部に設けられた下部流出入路より処理水として流出される下向流によりろ過し、
前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材が液体に没している状態で前記上部流出入路と前記下部流出入路の液体の流出入を停止して、前記ノズルによってろ過装置上面視右回転の旋回流の発生する方向に気体を流入させて前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を攪拌させて浮遊物質を分離させ、その後、前記下部流出入路より液体を排出し、排出する際の円錐部により発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離させながら排水し、 さらに前記下部流出入路より処理水を流入し、前記円錐部に流入する際に発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離して逆洗することを特徴とする下向流によるろ過方法及びろ材の逆洗方法である。
請求項６の発明は、円筒部と、前記円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径し液体が通過すると前記液体が上面視左回転の旋回流を発生する円錐部とを有するろ過塔と、前記ろ過塔に層状に充填された樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材と、前記ろ過塔に充填された前記ろ材の上部にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した上部スクリーンと、前記円筒部と前記円錐部との境界部分にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した下部スクリーンと、前記円筒部の内周面に、気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルと、前記ろ過塔の上部に液体の上部流出入路と前記ろ過塔の下部に液体の下部流出入路とが設けられたろ過装置において、
前記下部流出入路より原水がろ過塔上部へ向かって流入され、前記原水が前記下部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、前記下部スクリーンの上部に層状に充填された前記ポーラスセラミックスろ材及び樹脂繊維ろ材を通過しながらろ過処理され、ろ過処理された前記原水が前記上部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、ろ過塔上部に設けられた上部流出入路より処理水として流出される上向流によりろ過し、
前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材が液体に没している状態で前記上部流出入路と前記下部流出入路の液体の流出入を停止して、前記ノズルによってろ過装置上面視右回転の旋回流の発生する方向に気体を流入させて前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を攪拌させて浮遊物質を分離させ、その後、前記上部流出入路より処理水を流入させるとともに前記下部流出入路より液体を排出し、排出する際の円錐部により発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離させながら逆洗することを特徴とする上向流によるろ過方法及びろ材の逆洗方法である。
前記下部流出入路より原水がろ過塔上部へ向かって流入され、前記原水が前記下部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、前記下部スクリーンの上部に層状に充填された前記ポーラスセラミックスろ材及び樹脂繊維ろ材を通過しながらろ過処理され、ろ過処理された前記原水が前記上部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、ろ過塔上部に設けられた上部流出入路より処理水として流出される上向流によりろ過し、
前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材が液体に没している状態で前記上部流出入路と前記下部流出入路の液体の流出入を停止して、前記ノズルによってろ過装置上面視右回転の旋回流の発生する方向に気体を流入させて前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を攪拌させて浮遊物質を分離させ、その後、前記上部流出入路より処理水を流入させるとともに前記下部流出入路より液体を排出し、排出する際の円錐部により発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離させながら逆洗することを特徴とする上向流によるろ過方法及びろ材の逆洗方法である。
本発明によれば、繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材の２種類のろ材によって原水をろ過処理するので、効率的にろ過処理が行え、ろ材の使用時間も長くろ過処理することができる。また、上部スクリーンと下部スクリーンを設けると、ろ材の保持が容易であり、さらに下向流または上向流どちらのろ過方法でも本ろ過装置を適用することができるので、低ＳＳ濃度排水、高ＳＳ濃度排水において装置の構成を変更することなく様々な液体処理を行うことができる利点がある。
さらに、本発明のろ過装置による逆洗方法は、下向流または上向流どちらのろ過方法においても逆洗することができる。ろ過装置はろ過塔の下部が円錐形状の円錐部となっていてこの円錐部を液体が通過する際にコリオリ力による北半球ではろ過塔上面視左回転の旋回流が発生する構造となっていて、それに対して、円筒部の内周面に気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルが設けられており、ろ材を逆洗する際に、ノズルから噴出されるろ過塔上面視右回転の旋回流の気体と、円錐部で発生する液体の左回転の旋回流によってろ材が浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材がもみ洗い状態となってろ材に付着した浮遊物質をより効率よく分離して逆洗することができ、ろ材をより効率的に再生することができる利点がある。
また、下部スクリーンの形状を上向円錐板形状とすると、平坦な板形状に比べてろ過塔通過面積が大きくなるのでより効率的にろ過処理することができる。
また、ポーラスセラミックスろ材の真比重が前記樹脂繊維ろ材の真比重より大きい構成とすると、ろ材は上層に樹脂繊維ろ材、下層ポーラスセラミックスろ材と層分けがされ、この場合、繊維ろ材に捕捉されたＳＳ成分の流出を防ぐことができる。さらに、逆洗を行ったあとに、ポーラスセラミックスろ材と前記樹脂繊維ろ材の真比重が異なるので、よりろ材の層分けが簡単に行われる利点もある。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例について、さらに詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るろ過装置の下向流ろ過方法及び逆洗の手順である。図２は、本発明の実施の形態に係るろ過装置の上向流ろ過方法及び逆洗の手順である。
ろ過装置１０は、図１（ａ）のように、円筒部２１と円錐部２２を有するろ過塔２０と、ろ過塔２０内部には円筒部２１と円錐部２２との境界部分に下部スクリーン５０が配置されており、この下部スクリーン５０上に樹脂繊維ろ材３０とポーラスセラミックスろ材４０が層状に充填されており、ろ材の上部には上部スクリーン６０が配置されている。
また、円筒部２１内周面には、気体を流入するためのノズル７０が挿入されており、ノズル７０の噴出口は気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に向いている。
ろ過塔２０の上部には液体の流路となる上部流出入路８０と、下部にも同様に液体の流路となる下部流出入路９０が設けられている。また、ろ過塔２０壁面の上部スクリーン６０と上部流出入路８０の間には中間捨水弁１００が設けられている。
本実施例のろ過装置１０は、下向流ろ過及び上向流ろ過の両方式に対応することが可能である。
なお、本実施例のろ過装置１０では、上部スクリーン６０が設けられているが、下向流のろ過方法の場合には、上部スクリーン６０を使用しなくともろ過、逆洗することができる。
また、円筒部２１内周面には、気体を流入するためのノズル７０が挿入されており、ノズル７０の噴出口は気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に向いている。
ろ過塔２０の上部には液体の流路となる上部流出入路８０と、下部にも同様に液体の流路となる下部流出入路９０が設けられている。また、ろ過塔２０壁面の上部スクリーン６０と上部流出入路８０の間には中間捨水弁１００が設けられている。
本実施例のろ過装置１０は、下向流ろ過及び上向流ろ過の両方式に対応することが可能である。
なお、本実施例のろ過装置１０では、上部スクリーン６０が設けられているが、下向流のろ過方法の場合には、上部スクリーン６０を使用しなくともろ過、逆洗することができる。
ろ過塔２０は円筒部２１とそのの下端に設けられて下方に向かって縮径する円錐部２２から構成されていて、液体が円錐部２２を流れる際にコリオリ力の影響でろ過塔上面視左回転の旋回流が発生する構造となっている。
樹脂繊維ろ材３０とポーラスセラミックスろ材４０は、本実施例ではポーラスセラミックスろ材４０の真比重が樹脂繊維ろ材３０の真比重より大きい構成となっている。ろ材の真比重が異なることから、ろ過塔２０内部で上部が樹脂繊維ろ材３０、下部がポーラスセラミックスろ材４０と２層に分離しやすい構成となっていて、後に述べる逆洗工程を行ってろ材が攪拌された後、ろ過工程に切り替える際に、ろ材が２層に分離しやすい利点がある。
下部スクリーン５０は図１（ａ）の断面図のように上向円錐板形状となっており、板にはろ材が通過しない程度の孔が複数設けられていて、この下部スクリーン５０上にろ材を積層することになる。また、下部スクリーン５０は上向円錐板形状なっているので、例えば平坦な円盤状の平面ろ過面積と比較するとろ過速度を大きくすることができる利点がある。
上部スクリーン６０は円盤形状でろ材が通過しない程度の孔が複数設けられていて、ろ過塔２０内で積層されたろ材の上部に蓋をする要領で配置されている。この上部スクリーン６０と下部スクリーン５０とでろ材を保持可能としていて、下向流ろ過及び上向流ろ過のどちらのろ過方法でもろ過能力を損なうことがない。
円筒部２１内周面には、気体を流入するためのノズル７０が挿入されており、ノズル７０の噴出口は気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に向いている。ノズル７０には制御のための空洗弁７１が設けられていて、ろ過塔２０内部へ気体、本実施例では空気を圧送する。このノズル７０によって樹脂繊維ろ材３０とポーラスセラミックスろ材４０を攪拌してろ材に捕捉されたＳＳ成分を剥離させる。
ノズル７０の挿入位置は、樹脂繊維ろ材３０とポーラスセラミックスろ材４０の２層のろ材のうちポーラスセラミックスろ材４０の層に挿入される。これによって、ノズル７０からの圧縮空気噴出開始時に空気が直接樹脂繊維ろ材３０に当たらないので、樹脂繊維ろ材３０の分離劣化を防止することが可能である。
ノズル７０の挿入位置は、樹脂繊維ろ材３０とポーラスセラミックスろ材４０の２層のろ材のうちポーラスセラミックスろ材４０の層に挿入される。これによって、ノズル７０からの圧縮空気噴出開始時に空気が直接樹脂繊維ろ材３０に当たらないので、樹脂繊維ろ材３０の分離劣化を防止することが可能である。
ろ過塔２０の上部には液体の流路となる上部流出入路８０と、下部にも同様に液体の流路となる下部流出入路９０が設けられている。また、ろ過塔２０壁面の上部スクリーン６０と上部流出入路８０の間には中間捨水弁１００が設けられている。
上部流出入路８０には切替弁８１、下部流出入路９０には切替弁９１が設けられていて、下向流ろ過及び上向流ろ過の両方式、また逆洗の工程に応じて弁を切り替えて原水Ａ、処理水Ｂ、ろ材洗浄排水Ｃの流出入を流量調節を含めて制御している。
また、中間捨水弁１００はろ材の洗浄を行う際に、ろ材の攪拌を行いやすい所定の水量・水位を保つために用いられる。
上部流出入路８０には切替弁８１、下部流出入路９０には切替弁９１が設けられていて、下向流ろ過及び上向流ろ過の両方式、また逆洗の工程に応じて弁を切り替えて原水Ａ、処理水Ｂ、ろ材洗浄排水Ｃの流出入を流量調節を含めて制御している。
また、中間捨水弁１００はろ材の洗浄を行う際に、ろ材の攪拌を行いやすい所定の水量・水位を保つために用いられる。
次に、図１を参照して、本実施例のろ過装置による下向流ろ過方法及びろ材の逆洗方法を説明する。
下向流ろ過方法は、まず、図１（ａ）のようにろ過塔２０上部に設けられた上部流出入路８０から切替弁８１を介して原水Ａがろ過塔２０本体に下方向へ流入する。
次に、原水Ａが上部スクリーン６０に設けられた複数の孔を通過し、樹脂繊維ろ材３０からポーラスセラミックスろ材４０へと２層のろ材によってろ過される。
そして原水Ａがろ過されて処理水Ｂとして下部スクリーン５０を通過し、ろ過塔２０下部に設けられた下部流出入路９０から切替弁９１を介して処理水Ｂ用の水路へ送られる。
下向流ろ過方法は、まず、図１（ａ）のようにろ過塔２０上部に設けられた上部流出入路８０から切替弁８１を介して原水Ａがろ過塔２０本体に下方向へ流入する。
次に、原水Ａが上部スクリーン６０に設けられた複数の孔を通過し、樹脂繊維ろ材３０からポーラスセラミックスろ材４０へと２層のろ材によってろ過される。
そして原水Ａがろ過されて処理水Ｂとして下部スクリーン５０を通過し、ろ過塔２０下部に設けられた下部流出入路９０から切替弁９１を介して処理水Ｂ用の水路へ送られる。
ろ材でのろ過は、上層が樹脂繊維ろ材３０、下層がポーラスセラミックスろ材４０となっていて、真比重の大きいポーラスセラミックスろ材４０を下部層に配置することで樹脂繊維ろ材３０に捕捉されたＳＳ成分の流出を防ぐことができ、高いろ過能力を維持することができる利点がある。
予め定められたろ過継続時間をオーバーしたり、他の方法の一例としてろ過圧力をセンサ等で計測し所定のろ過圧力に達した場合、つまりろ材のろ過能力が低下したと判定した場合、ろ材の逆洗を行うことにより、ろ材の再生を図ることができる。
逆洗方法は、図１（ｂ）〜図１（ｄ）に示す。まず、図１（ｂ）のように中間捨水弁１００によって内部の原水Ａを排水回収して所定の水位まで下げる。
逆洗方法は、図１（ｂ）〜図１（ｄ）に示す。まず、図１（ｂ）のように中間捨水弁１００によって内部の原水Ａを排水回収して所定の水位まで下げる。
第２に、空洗弁７１を介してノズル７０から圧縮空気Ｄがろ過塔２０内部のポーラスセラミックスろ材４０の層へ噴出される。ノズル７０は空気をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に噴出するので、ポーラスセラミックスろ材４０次いで樹脂繊維ろ材３０が右旋回空気流によって攪拌され、圧縮空気泡による洗浄だけでなく、ろ材同士の攪拌によってもろ材に捕捉されたＳＳ成分を剥離することができる。さらに、ろ材を攪拌することによってろ過工程中に圧縮された樹脂繊維ろ材３０が圧縮状態から開放されて元の樹脂繊維ろ材３０形状に復元するので、ＳＳ成分の剥離をより効率的に促進できる利点もある。
第３に、第２の圧縮空気による洗浄の終了後、図１（ｃ）のように下部流出入路９０から切替弁９１を介してろ材洗浄排水Ｃとして排水する。このとき、排水水流はろ過塔２０下部に設けられた円錐部２２の形状とコリオリ力の働きで左旋回流が発生し、ノズル７０から噴出した圧縮空気Ｄの右旋回流とともにろ材をが浮上乱流攪拌することによって、樹脂繊維ろ材３０及びポーラスセラミックスろ材４０がもみ洗い状態となる。
これにより、ろ材に付着した浮遊物質をより効率よく短時間、小容量の使用水で逆洗することができ、ろ材を確実に再生することができる利点がある。
これにより、ろ材に付着した浮遊物質をより効率よく短時間、小容量の使用水で逆洗することができ、ろ材を確実に再生することができる利点がある。
逆洗工程を複数回行う場合には、ろ材洗浄排水Ｃを排水し終わった後、図１（ｄ）のように下部流出入路９０から切替弁９１を介して処理水Ｂを流入させ、中間捨水弁１００の所定の水位まで流入させた後、あらためて上記第２、第３の逆洗工程を行う。なお、所定の水位まで流入する際にも、円錐部２２の形状とコリオリ力の働きで左旋回流が発生するのでろ材の洗浄促進が図れる利点がある。
次に、図２を参照して、本実施例のろ過装置による上向流ろ過方法及びろ材の逆洗方法を説明する。
上向流ろ過方法は、まず、図２（ａ）のようにろ過塔２０下部に設けられた下部流出入路９０から切替弁９１を介して原水Ａがろ過塔２０本体に上方向へ流入する。
次に、原水Ａが下部スクリーン５０に設けられた複数の孔を通過し、ポーラスセラミックスろ材４０から樹脂繊維ろ材３０へと２層のろ材によってろ過される。
そして原水Ａがろ過されて処理水Ｂとして上部スクリーン６０を通過し、ろ過塔２０上部に設けられた上部流出入路８０から切替弁８１を介して処理水Ｂ用の水路へ送られる。なお、上部流出入路８０への取水は図２のようにオーバーフロー方式としてもよい。
上向流ろ過方法は、まず、図２（ａ）のようにろ過塔２０下部に設けられた下部流出入路９０から切替弁９１を介して原水Ａがろ過塔２０本体に上方向へ流入する。
次に、原水Ａが下部スクリーン５０に設けられた複数の孔を通過し、ポーラスセラミックスろ材４０から樹脂繊維ろ材３０へと２層のろ材によってろ過される。
そして原水Ａがろ過されて処理水Ｂとして上部スクリーン６０を通過し、ろ過塔２０上部に設けられた上部流出入路８０から切替弁８１を介して処理水Ｂ用の水路へ送られる。なお、上部流出入路８０への取水は図２のようにオーバーフロー方式としてもよい。
予め定められたろ過継続時間をオーバーしたり、他の方法の一例としてろ過圧力をセンサ等で計測し所定のろ過圧力に達した場合、つまりろ材のろ過能力が低下したと判定した場合、ろ材の逆洗を行うことにより、ろ材の再生を図ることができる。
逆洗方法は、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す。まず、図２（ｂ）のように中間捨水弁１００によって内部の処理水Ｂを排水回収して所定の水位まで下げる。
逆洗方法は、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す。まず、図２（ｂ）のように中間捨水弁１００によって内部の処理水Ｂを排水回収して所定の水位まで下げる。
第２に、空洗弁７１を介してノズル７０から圧縮空気Ｄがろ過塔２０内部のポーラスセラミックスろ材４０の層へ噴出される。ノズル７０は空気をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に噴出するので、ポーラスセラミックスろ材４０次いで樹脂繊維ろ材３０が右旋回空気流によって攪拌され、圧縮空気泡による洗浄だけでなく、ろ材同士の攪拌によってもろ材に捕捉されたＳＳ成分を剥離することができる。さらに、ろ材を攪拌することによってろ過工程中に圧縮された樹脂繊維ろ材３０が圧縮状態から開放されて元の樹脂繊維ろ材３０形状に復元するので、ＳＳ成分の剥離をより効率的に促進できる利点もある。
第３に、第２の圧縮空気による洗浄の終了後、図２（ｃ）のように下部流出入路９０から切替弁９１を介してろ材洗浄排水Ｃとして排水する。このとき、排水水流はろ過塔２０下部に設けられた円錐部２２の形状と地磁力の働きで左旋回流が発生し、ノズル７０から噴出した圧縮空気Ｄの右旋回流とともにろ材をが浮上乱流攪拌することによって、樹脂繊維ろ材３０及びポーラスセラミックスろ材４０がもみ洗い状態となる。
これにより、ろ材に付着した浮遊物質をより効率よく短時間、小容量の使用水で逆洗することができ、ろ材を確実に再生することができる利点がある。
これにより、ろ材に付着した浮遊物質をより効率よく短時間、小容量の使用水で逆洗することができ、ろ材を確実に再生することができる利点がある。
逆洗工程を複数回行う場合には、ろ材洗浄排水Ｃを排水し終わった後、下部流出入路９０から切替弁９１を介して処理水Ｂを流入させ、中間捨水弁１００の所定の水位まで流入させた後、あらためて上記第２、第３の逆洗工程を行う。なお、所定の水位まで流入する際にも、円錐部２２の形状と地磁力の働きで左旋回流が発生するのでろ材の洗浄促進が図れる利点がある。
逆洗工程が終了し、ろ過工程へ移行する際には、図２（ｄ）のように一定時間原水Ａを流して中間捨水弁１００で排水回収することによって、ろ過層乱れによるＳＳ成分流出を防止する。
次に、本実施例に係るろ過装置によるろ過処理の実験結果を示す。本実施例のろ過装置１０は、表１のように、ろ過速度に応じて２種類の装置を製作し実験を行った。また、下向流ろ過においては、表２のタイムテーブルように、ろ過・空気洗浄・逆洗・排水の各工程を行った。
下向流ろ過方法によるろ過処理結果を図３に示す。図３は、ＳＳ成分除去粒度組織（ＬＶ＝５００ｍ／日）のデータであり、図３（ａ）は原水のデータ、図３（ｂ）はろ過処理後の処理水のデータである。両図を比較すると、図３（ｂ）のように十分なろ過性能を有していることが分かる。
また、本実施例のろ過装置を下水処理場２次処理（ＬＶ＝１０００ｍ／日）において適用した場合の処理水の下向流ろ過方法によるデータを表３及び図４に示す。
表３は、下水処理場の処理水の水質データであり、特に処理後の懸濁物質量や、ＢＯＤ、色度において優れた処理能力を有していることが分かる。
図４は、ＳＳ濃度とろ過線速度との相関性を示したグラフであり、線速度が増加しても十分な処理能力を発揮し続けることができる。
次に、海水を下向流及び上向流でろ過処理した場合のデータを図５に示す。ろ過線速度はＬＶ＝８００ｍ／日となっている。
下向流及び上向流どちらでも安定したろ過水透視度を保っており、流向に関わらず高いろ過処理能力を有していることがわかる。
下向流及び上向流どちらでも安定したろ過水透視度を保っており、流向に関わらず高いろ過処理能力を有していることがわかる。
本発明のろ過装置、そのろ過方法及びろ材の逆洗方法によれば、下向流ろ過・上向流ろ過どちらも行うことができるので低ＳＳ濃度排水、高ＳＳ濃度排水ともに処理することができ、さらに、旋回流を利用したろ材の逆洗も行うことができ長期間ろ過能力を維持することができる。
Ａ 原水
Ｂ 処理水
Ｃ ろ材洗浄排水
Ｄ 圧縮空気
１０ ろ過装置
２０ ろ過塔
２１ 円筒部
２２ 円錐部
３０ 樹脂繊維ろ材
４０ ポーラスセラミックスろ材
５０ 下部スクリーン
６０ 上部スクリーン
７０ ノズル
７１ 空洗弁
８０ 上部流出入路
８１ 切替弁
９０ 下部流出入路
９１ 切替弁
１００ 中間捨水弁
Ｂ 処理水
Ｃ ろ材洗浄排水
Ｄ 圧縮空気
１０ ろ過装置
２０ ろ過塔
２１ 円筒部
２２ 円錐部
３０ 樹脂繊維ろ材
４０ ポーラスセラミックスろ材
５０ 下部スクリーン
６０ 上部スクリーン
７０ ノズル
７１ 空洗弁
８０ 上部流出入路
８１ 切替弁
９０ 下部流出入路
９１ 切替弁
１００ 中間捨水弁
Claims (6)
- 円筒部と、前記円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径し液体が通過すると前記液体が上面視左回転の旋回流を発生する円錐部とを有するろ過塔と、
前記円筒部に層状に充填された樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材と、
前記円筒部と前記円錐部との境界部分にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した下部スクリーンと、
前記円筒部の内周面に、気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルと、
前記ろ過塔の上部に液体の上部流出入路と前記ろ過塔の下部に液体の下部流出入路と、
が設けられたことを特徴とするろ過装置。 - 前記円筒部に層状に充填された前記樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材の上部にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した上部スクリーンが設けられたことを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
- 前記下部スクリーンが上向円錐板形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のろ過装置。
- 前記ポーラスセラミックスろ材の真比重が前記樹脂繊維ろ材の真比重より大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のろ過装置。
- 円筒部と、前記円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径し液体が通過すると前記液体が上面視左回転の旋回流を発生する円錐部とを有するろ過塔と、前記円筒部に層状に充填された樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材と、前記円筒部と前記円錐部との境界部分にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した下部スクリーンと、前記円筒部の内周面に、気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルと、前記ろ過塔の上部に液体の上部流出入路と前記ろ過塔の下部に液体の下部流出入路とが設けられたろ過装置において、
前記上部流出入路より原水がろ過塔下部へ向かって流入され、前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を通過しながらろ過処理され、ろ過処理された前記原水が前記下部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、ろ過塔下部に設けられた下部流出入路より処理水として流出される下向流によりろ過し、
前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材が液体に没している状態で前記上部流出入路と前記下部流出入路の液体の流出入を停止して、前記ノズルによってろ過装置上面視右回転の旋回流の発生する方向に気体を流入させて前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を攪拌させて浮遊物質を分離させ、その後、前記下部流出入路より液体を排出し、排出する際の円錐部により発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離させながら排水し、 さらに前記下部流出入路より処理水を流入し、前記円錐部に流入する際に発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離して逆洗することを特徴とする下向流によるろ過方法及びろ材の逆洗方法。 - 円筒部と、前記円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径し液体が通過すると前記液体が上面視左回転の旋回流を発生する円錐部とを有するろ過塔と、前記ろ過塔に層状に充填された樹脂繊維ろ材とポーラスセラミックスろ材と、前記ろ過塔に充填された前記ろ材の上部にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した上部スクリーンと、前記円筒部と前記円錐部との境界部分にろ材の流出を防止するためのろ材の径より小さい複数の孔を有した下部スクリーンと、前記円筒部の内周面に、気体をろ過塔上面視右回転の旋回流の発生する方向に流入させるノズルと、前記ろ過塔の上部に液体の上部流出入路と前記ろ過塔の下部に液体の下部流出入路とが設けられたろ過装置において、
前記下部流出入路より原水がろ過塔上部へ向かって流入され、前記原水が前記下部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、前記下部スクリーンの上部に層状に充填された前記ポーラスセラミックスろ材及び樹脂繊維ろ材を通過しながらろ過処理され、ろ過処理された前記原水が前記上部スクリーンに設けられた複数の孔を通過して、ろ過塔上部に設けられた上部流出入路より処理水として流出される上向流によりろ過し、
前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材が液体に没している状態で前記上部流出入路と前記下部流出入路の液体の流出入を停止して、前記ノズルによってろ過装置上面視右回転の旋回流の発生する方向に気体を流入させて前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を攪拌させて浮遊物質を分離させ、その後、前記上部流出入路より処理水を流入させるとともに前記下部流出入路より液体を排出し、排出する際の円錐部により発生するろ過装置上面視左回転の旋回流と前記ノズルから流入される気体による右回転の旋回流によって前記樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材を浮上乱流攪拌することによって、該樹脂繊維ろ材及びポーラスセラミックスろ材に付着した浮遊物質を分離させながら逆洗することを特徴とする上向流によるろ過方法及びろ材の逆洗方法。
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