JP6276525B2

JP6276525B2 - ろ過砂を用いる水処理装置

Info

Publication number: JP6276525B2
Application number: JP2013139422A
Authority: JP
Inventors: 晃治和田
Original assignee: 株式会社竹村製作所
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2033-07-03
Also published as: JP2015013221A

Description

本発明は、被処理水の汚染物を吸着・除去するろ過砂が内部に堆積・貯留された筒状のろ過槽を備え、被処理水のろ過浄化工程と、逆洗工程とを適宜に切換えて運転することができるろ過砂を用いる水処理装置に関する。

従来、ろ過砂を用いて被処理水を浄化する水処理装置にあっては、浄化運転時には原水をろ過槽のろ過砂に上部から下方へ流して通過させ、逆洗運転時には反対の流れとなるように切換えるための複数の弁が設けられたろ過器（特許文献１参照）が提案されている。

このような従来のろ過砂を用いる水処理装置では、被処理水である原水を、逆洗を行う逆洗水としても用いている。すなわち被処理水と逆洗水とが同じ原水であり、例えば井戸水が原水である場合は、汚染物（不純物）の濃度が低く、逆洗工程の頻度が少ないため、原水を逆洗水として用いる容量が小さくて済み、逆洗水の効率性が問題になりにくかった。
また、例えば井戸水を被処理水とする場合などのように、逆洗工程の頻度が少ない用途では、ろ過槽の内部の状況をきめ細かく適切に監視する必要性が小さかったと考えられる。

特開２０００−２５４４１２号公報（第１図）

ろ過砂を用いる水処理装置に関して解決しようとする課題は、例えば被処理水が洗剤を含んだ洗浄液である場合など、洗浄対象物の汚れ（汚染物）によって被処理水（洗浄液）が汚染されやすいため頻繁に逆洗工程を行う必要が生じるが、従来の装置にあっては、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に検知でき、より効率良く短時間で確実且つ安定的に浄化ができるための適切な構成が提案されていないことにある。

そこで、本発明の目的は、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に検知でき、より効率良く短時間で確実且つ安定的に浄化ができるろ過砂を用いる水処理装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるろ過砂を用いる水処理装置の一形態によれば、被処理水の汚染物を吸着・除去するろ過砂が内部に堆積・貯留された筒状のろ過槽を備え、汚染された被処理水を前記ろ過槽の上部から該ろ過槽の内部へ導入し、前記ろ過砂によって吸着・ろ過された被処理水を該ろ過槽の下部から外部へ排出するろ過浄化工程を行い、前記ろ過砂の吸着力が低下したときには、前記被処理水の流れとは逆方向の前記ろ過槽の下部から上方への流れによる逆洗工程を行って汚染されたろ過砂を浄化するろ過砂を用いる水処理装置において、逆洗水を貯留して逆洗工程のときには静圧力によって前記逆洗水を送水して前記ろ過槽の下部から前記逆洗水を該ろ過槽の内部へ導入できるように前記ろ過槽よりも上方に配された逆洗水供給槽と、前記ろ過槽の側壁に設けられ、該ろ過槽の内部を見ることができる透明な窓であって、前記ろ過浄化工程での堆積した前記ろ過砂の上面位置及び前記逆洗工程での前記逆洗水の流れによって浮き上がったろ過砂の上面位置の両方を見ることができる上下方向の長さを備える監視用覗き窓部とを具備し、前記監視用覗き窓部が、ろ過砂の上面位置がシルエットとして観察し易くなるように、前記ろ過槽の側壁の対面する位置に配されて一対設けられている。

また、本発明にかかるろ過砂を用いる水処理装置の一形態によれば、前記一対の監視用覗き窓部を透過する光を検出することで前記被処理水及び／又は前記逆洗水の汚染状態を検知するように、該一対の監視用覗き窓部に光センサーが設けられていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるろ過砂を用いる水処理装置の他の一形態によれば、被処理水の汚染物を吸着・除去するろ過砂が内部に堆積・貯留された筒状のろ過槽を備え、汚染された被処理水を前記ろ過槽の上部から該ろ過槽の内部へ導入し、前記ろ過砂によって吸着・ろ過された被処理水を該ろ過槽の下部から外部へ排出するろ過浄化工程を行い、前記ろ過砂の吸着力が低下したときには、前記被処理水の流れとは逆方向の前記ろ過槽の下部から上方への流れによる逆洗工程を行って汚染されたろ過砂を浄化するろ過砂を用いる水処理装置において、逆洗水を貯留して逆洗工程のときには静圧力によって前記逆洗水を送水して前記ろ過槽の下部から前記逆洗水を該ろ過槽の内部へ導入できるように前記ろ過槽よりも上方に配された逆洗水供給槽と、前記ろ過槽の側壁に設けられ、該ろ過槽の内部を見ることができる透明な窓であって、前記ろ過浄化工程での堆積した前記ろ過砂の上面位置及び前記逆洗工程での前記逆洗水の流れによって浮き上がったろ過砂の上面位置の両方を見ることができる上下方向の長さを備える監視用覗き窓部とを具備し、前記逆洗水用の排水管路の中途部に、光が透過する距離が長くなって該逆洗水の汚染が強調されて見える状態になることで、該逆洗水の汚染状態を精度良く検知できるように、前後の管路よりも通水内径が大きい管路であって透明管によって設けられた透明拡大管部を備える。
また、本発明にかかるろ過砂を用いる水処理装置の一形態によれば、前記ろ過砂を前記逆洗工程によって浄化するときに逆洗水を排出する水路が、前記ろ過槽の上部において該ろ過槽の内部に配管が挿入された状態で設けられ、上側に開口した管口を有する管路口部を備え、該管路口部の周囲であって前記ろ過槽の内部で上端側の部位である上部内周スペースを区画して通水を制限するスペース区画手段を備えることを特徴とすることができる。

本発明にかかるろ過砂を用いる水処理装置によれば、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に検知でき、より効率良く短時間で確実且つ安定的に浄化ができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係るろ過砂を用いる水処理装置の形態例を示す正面図である。図１の形態例の要部を示す平面図である。図１の形態例のろ過槽の外観を示す正面図である。図１の形態例のろ過槽の内部構造を示す中央縦断面図である。図１の形態例のシステムである。図３のろ過槽における監視用覗き窓部の詳細を示すＸ−Ｘ線断面図である。図６の要部を示す断面図である。図３のろ過槽における監視用覗き窓部に装着される光センサー及び透過光の状態を示す説明図である。

以下、本発明に係るろ過砂を用いる水処理装置の形態例を添付図面（図１〜８）と共に詳細に説明する。このろ過砂を用いる水処理装置は、被処理水の汚染物を吸着・除去するろ過砂１１が内部に堆積・貯留された筒状のろ過槽１０を備えるものである。

このろ過砂を用いる水処理装置によれば、汚染された被処理水（原水１５）をろ過槽１０の上部からそのろ過槽１０の内部へ導入し、ろ過砂１１によって吸着・ろ過された被処理水（浄化済みの処理水１５Ａ）をろ過槽１０の下部から外部へ排出するろ過浄化工程を行い、ろ過砂１１の吸着力が低下したときには、被処理水１５の流れとは逆方向のろ過槽１０の下部から上方への流れによる逆洗工程を行って汚染されたろ過砂を浄化する。

本形態例のろ過槽１０は、円筒形状に形成されており、ろ過浄化工程では上部の管路口部５０の管口５１から排出された被処理水が、ろ過砂１１を通過し、支持砂利１１ａ及びストレーナ１４を介してろ過槽の下部通水部１８から排出されるようになっている（図４参照）。なお、ストレーナ１４は、ろ過砂１１や支持砂利１１ａを通さないが、被処理水（浄化済みの処理水１５Ａ）や逆洗水２１を通水抵抗が小さい状態で通過できる構造になっている。また、このろ過槽１０の上端面は、ろ過槽の上端蓋１３によって塞がれており、そのろ過槽の上端蓋１３には、圧力計８１と自動エア抜き弁８２とが装着されている。

２０は逆洗水供給槽であり、逆洗水２１を貯留して、逆洗工程のときには静圧力によってその逆洗水２１を送水して、ろ過槽１０の下部からその逆洗水２１をそのろ過槽１０の内部へ導入できるように、ろ過槽１０よりも上方に配されている。

この逆洗水供給槽２０によれば、静圧式の送水となるため、逆洗水２１が、適度に設定された所要の圧力でバラツキなく安定的に供給されることになる。従って、逆洗工程を安定的に実施することができ、作業の管理を容易且つ適切に行うことができる。
また、この逆洗水供給槽２０に貯留される水は、新鮮できれいな水（例えば水道水）であり、温度が低いことで液粘性が高いため、逆洗による浄化効果が高い。これに対して、従来のように被処理水（原水１５）を逆洗水として用いる場合、特に洗剤を含んだ洗浄液（被処理水）はその洗浄性を高めるために例えば６０℃程度と液温が高く設定されることで液粘性が低くなり、逆洗による浄化効果が低下してしまう。

そして、３０は監視用覗き窓部であり、ろ過槽１０の側壁１２に設けられ、そのろ過槽１０の内部を見ることができる透明な窓であって、ろ過浄化工程での堆積したろ過砂１１の上面位置１６（図４参照）及び逆洗工程での逆洗水の流れによって浮き上がったろ過砂１１の上面位置１７（図４参照）の両方を見ることができる上下方向の長さを備える。

この監視用覗き窓部３０によれば、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に検知でき、その検知結果に基づいて、被処理水１５を、より効率良く短時間で確実且つ安定的に浄化ができる。すなわち、ろ過浄化工程にあっては、その監視用覗き窓部３０から見える被処理水１５の汚染の悪化状態で、ろ過浄化工程から逆洗工程に切換えるタイミングを適切に検知でき、逆洗工程では反対に逆洗水２１の汚染の改善状態で、逆洗工程からろ過浄化工程に切換えるタイミングを適切に検知できる。

また、ろ過砂１１が消耗すると、ろ過砂１１自体が細ることになり、ろ過浄化工程において堆積しているろ過砂１１の上面位置１６が下がることになる。この状況を監視用覗き窓部３０によれば適切に検知できる。これによれば、ろ過砂１１の補充時期や交換時期を適切に確認でき、メンテナンスを適切に行うことができる。また、ろ過砂１１が磨滅すると、ろ過砂１１自体が軽くなって、逆洗工程における逆洗水の流れによって浮き上がりやすくなり、ろ過砂１１の上面位置１７が上がることになる。この状況を監視用覗き窓部３０によれば適切に検知できる。これによっても、ろ過砂１１の補充時期や交換時期を適切に確認でき、メンテナンスを適切に行うことができる。特に、逆洗水２１の流れる条件が繰り返し一定的であり、逆洗工程の状況を繰り返し適切に検知できるため、より安定的なメンテナンスを行うことができる。

この監視用覗き窓部３０が、本形態例では、ろ過槽１０の側壁１２の対面する位置に配されて一対設けられている。
これによれば、監視者を基準として、ろ過槽１０の表裏に監視用覗き窓部３０が設けられていることになり、光を取り入れ易くなるため、ろ過槽１０の内部を適切に観察し易くなる。特に、被処理水１５や逆洗水２１の色を含む汚染状態の観察が行い易く、また、堆積したろ過砂１１の上面位置１６や、浮き上がったろ過砂１１の上面位置１７が、シルエットとして観察し易くなる。その結果、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に判断し易くなり、被処理水１５をより効率的且つ確実に浄化できるようになる。

また、本形態例では、一対の監視用覗き窓部３０、３０を透過する光を検出することで被処理水１５及び／又は逆洗水２１の汚染状態を検知するように、その一対の監視用覗き窓部３０、３０に光センサー４０（図６及び８参照）が設けられている。なお、光センサー４０としては、一対の監視用覗き窓部３０、３０が設けられている場合、通常の発光側と受光側とを有するものを好適に用いることができる。
これによれば、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況の監視を自動化でき、最適なタイミングでそれぞれの工程を正確に実施できるように管理できる。

さらに、本形態例では、逆洗水２１用の排水管路７３の中途部にその逆洗水２１の汚染状態を精度良く検知できるように、前後の管路よりも通水内径が大きい管路であって透明管によって設けられた透明拡大管部７５が備えられている。
この透明拡大管部７５によれば、管路が太くなって光が透過するための距離が長くなっているため、逆洗水２１の汚染が強調されて見える状態となり、逆洗水２１の汚染状態を精度良く検知できる。この透明拡大管部７５に光センサーを装着すれば、逆洗工程の状況の監視を自動化でき、最適なタイミングで逆洗工程を終了させるなど、工程の実施を正確に管理できる。

また、ろ過砂１１を逆洗工程によって浄化するときに逆洗水２１を排出する水路が、ろ過槽１０の上部においてそのろ過槽１０の内部に配管が挿入された状態で設けられ、上側に開口した排水口として機能する管口５１を有する管路口部５０を備えている。

このように管口５１が上を向いた形態の管路口部５０となっていることで、逆洗水２１の流れが反転することになり、逆洗工程ではろ過砂が流出によって消失することを防止できる。すなわち、逆洗水２１の流れが反転する際に、水より比重の重いろ過砂１１の砂粒は、その逆洗水２１の流れから分離して流れ去ることがなく、ろ過槽１０内に留まることになる。また、ろ過浄化工程では、管口５１が被処理水１５の排出口として機能し、その管口５１から噴出された被処理水１５の流れが反転されて下方に貯留されたろ過砂１１の方向に流れることになる。このため、その被処理水１５が管口５１から噴出される際の動圧を適切に消して静圧に変換し、被処理水１５をろ過砂１１の層へバランスよく当てることができる。

そして、その管路口部５０の周囲であってろ過槽１０の内部で上端側の部位である上部内周スペース５６を区画して通水を制限するスペース区画手段５５を備えている。
これによれば、被処理液を逆洗工程のときに無駄に排出・廃棄することを防止できることで効率的な運転ができる。特に洗剤を含んだ洗浄液（被処理水）は例えば液温が６０℃程度に設定されているが、上述のように上部内周スペース５６を区画することで、高い温度で大きなエネルギーを有する被処理水の廃棄を一部防止でき、省エネルギーを実現できる。なお、逆洗水２１の水量も、無駄に入れ換える容量が小さくなるため節約でき、効率的な運転に寄与できる。また、このスペース区画手段５５は、金属板材などで円筒状のろ過槽１０に容易に構成でき、効果的に効率的な形態とすることができる。さらに、上部内周スペース５６を、例えば、ウレタンなどで埋めて断熱性を高めてもよい。

また、本形態例では、管路口部５０が、汚染された被処理水１５をろ過槽１０の上部へ導入する被処理水供給用の水路の出口部を兼ねている。
これによれば、配管を合理的に設けることができ、通水のバランスの良い形態とすることができ、性能を高めることができる。

さらに、本形態例では、図１及び５に示すように配管が構成されており、合理的なシステムになっている。
逆洗水供給槽２０が設けられた逆洗装置ユニット２００では、一定量の逆洗水２１が、フロート２２式の給水弁によって逆洗水供給槽２０に貯留されるように設けられている。２３は給水管であり、水道水などの給水２５を導入する管路となっている。また、２４溢水管であり、溢水２６を排水する管路となっている。そして、逆洗水供給槽２０が、逆洗水用配管７０、及びその逆洗水用配管７０を開閉する逆洗水供給用弁７１を介してろ過槽１０の下部（通水部１８）に接続されている。

また、ろ過槽１０が設けられたろ過装置ユニット１００では、被処理水１５をろ過槽１０の上部に供給するように接続された原水供給配管６０、その原水供給配管６０を開閉する原水供給用弁６１、ろ過槽１０の下部に接続された浄化済の処理水の排出管路６０ａ、その排出管路６０ａを開閉する処理水排出用弁６２、逆洗水用配管７０、ろ過槽１０の上部に接続された逆洗水用排水配管７０ａ、その逆洗水用排水配管７０ａを開閉する逆洗水排出用弁７２、逆洗水用排水配管７０ａに連続する排水管路７３、その排水管路７３と逆洗水用配管７０とを接続する接続配管７４、その接続配管７４を開閉する処理水廃棄用弁６３を備えている。また、８０は制御盤であり、ろ過浄化工程及び逆洗工程を実施・管理するように、各弁の開閉などを制御するように設けられている。

この配管システムによれば、ろ過浄化工程は、原水供給用弁６１及び処理水排出用弁６２を開き、逆洗水供給用弁７１、逆洗水排出用弁７２及び処理水廃棄用弁６３を閉じることによって行われる。また、逆洗工程は、逆洗水供給用弁７１及び逆洗水排出用弁７２を開き、原水供給用弁６１、処理水排出用弁６２及び処理水廃棄用弁６３を閉じることによって行われる。

また、図６に示すように、ろ過槽１０が円筒状に形成され、ろ過槽１０の周壁１２にそのろ過槽１０の内部を見ることができるように、監視用覗き窓部３０が設けられている。
本形態例では、円筒状のろ過槽１０の直径が比較的小さな小型のろ過槽１０になっているため、所定の長さについて曲率（曲がりの度合い）が大きく、監視用覗き窓部３０が設けられている周壁１２の部分の円弧も曲率の大きなものになっている。

この監視用覗き窓部３０は、ろ過槽１０の周壁１２で窓枠を形成するように内側が箱枠状の凹部３１ａとなって外側が箱枠状に張り出した箱枠フレーム部３１と、箱枠状の凹部３１ａの内底面３１ｂに積層されて配される枠形状に形成された第１のパッキン３２と、箱枠状の凹部３１ａの内部に第１のパッキン３２に積層されて配される透明板３３と、透明板３３のろ過槽１０の内部側に積層されて配される枠形状に形成された第２のパッキン３４と、第２のパッキン３４のろ過槽１０の内部側に積層・当接されて配され、その第２のパッキン３４、透明板３３及び第１のパッキン３２を、箱枠フレーム部３１の内底面３１ｂとの間で挟み込むことで固定する枠形状に形成された固定用フレーム３５とを具備する。

以上の構成によれば、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に検知するための監視用覗き窓部３０が、ろ過槽１０の内部を適切且つ確実に視認するための適切な形態に構成されている。すなわち、透明板３３がろ過槽１０の内側で水密シールされているため、被処理水１５及び逆洗水２１の圧力が透明板３３の内側の面にかかってシール性を向上させるセルフシール効果が生じ、確実に水密シールがなされる。そして、箱枠フレーム部３１の内側に透明板３３を配した形態になっているため、内側の段部を埋める形態となるため、逆洗工程のときの逆洗水２１の流れがスムースになり、逆洗の効率を向上できる。また、その逆洗時の逆洗水２１のスムースな流れにより、透明板３３のくもりや汚れが好適に除去され、監視用覗き窓部３０の視界を適切に確保・維持できる。

これに対して、従来の箱枠フレーム部３１の外側に透明板を配した形態とすると、箱枠フレーム部３１の内側がろ過槽１０の周壁１２の内面に対して大きな段部を形成することになり、ろ過槽１０内での特に逆洗工程の際の逆洗水の流れを乱して逆洗効率を低下させる原因となり、ろ過砂が監視用覗き窓部３０の内側の段部に溜まり、内部を視認しにくくさせるというデメリットが生じることになる。

そして、本形態例では、透明板３３の内面３３ａが、円筒状に形成されたろ過槽１０の周壁１２の内面１２ａの円周線上（図７の円弧状の点線を参照）に実質的に接する位置に配されている。
これによれば、逆洗工程のときの逆洗水２１の流れがよりスムースになり、ろ過砂が透明板３３を塞ぐように覆うことなく、逆洗の効率を向上できる。

また、透明板３３を固定用フレーム３５で挟み込んで固定する手段は、その固定用フレーム３５に固定されたボルト３５ａと、そのボルト３５ａに螺合して箱枠フレーム部３１の外側で締結されるナット３６とを構成要素とする。これは、確実な締結方式であると共に、容易に構成できるという利点がある。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明は以上の形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０ろ過槽
１１ろ過砂
１１ａ支持砂利
１２側壁（周壁）
１２ａ内面
１３ろ過槽の上端蓋
１４ストレーナ
１５被処理水（原水）
１５Ａ浄化済みの処理水
１６堆積したろ過砂の上面位置
１７浮き上がったろ過砂の上面位置
１８ろ過槽の下部通水部
２０逆洗水供給槽
２１逆洗水
２２フロート
２３給水管
２４溢水管
２５給水
２６溢水
３０監視用覗き窓部
３１箱枠フレーム部
３１ａ箱枠状の凹部
３１ｂ内底面
３２第１のパッキン
３３透明板
３３ａ内面
３４第２のパッキン
３５固定用フレーム
３５ａボルト
３６ナット
４０光センサー
５０管路口部（被処理供給用の水路の出口部）
５１管口
５５スペース区画手段
５６上部内周スペース
６０原水供給配管
６０ａ浄化済の処理水の排出管路
６１原水供給用弁
６２処理水排出用弁
６３処理水廃棄用弁
７０逆洗水用配管
７０ａ逆洗水用排水配管
７１逆洗水供給用弁
７２逆洗水排出用弁
７３排水管路
７５透明拡大管部
８０制御盤
８１圧力計
８２自動エア抜き弁

Claims

被処理水の汚染物を吸着・除去するろ過砂が内部に堆積・貯留された筒状のろ過槽を備え、汚染された被処理水を前記ろ過槽の上部から該ろ過槽の内部へ導入し、前記ろ過砂によって吸着・ろ過された被処理水を該ろ過槽の下部から外部へ排出するろ過浄化工程を行い、前記ろ過砂の吸着力が低下したときには、前記被処理水の流れとは逆方向の前記ろ過槽の下部から上方への流れによる逆洗工程を行って汚染されたろ過砂を浄化するろ過砂を用いる水処理装置において、
逆洗水を貯留して逆洗工程のときには静圧力によって前記逆洗水を送水して前記ろ過槽の下部から前記逆洗水を該ろ過槽の内部へ導入できるように前記ろ過槽よりも上方に配された逆洗水供給槽と、
前記ろ過槽の側壁に設けられ、該ろ過槽の内部を見ることができる透明な窓であって、前記ろ過浄化工程での堆積した前記ろ過砂の上面位置及び前記逆洗工程での前記逆洗水の流れによって浮き上がったろ過砂の上面位置の両方を見ることができる上下方向の長さを備える監視用覗き窓部とを具備し、
前記逆洗水用の排水管路の中途部に、光が透過する距離が長くなって該逆洗水の汚染が強調されて見える状態になることで、該逆洗水の汚染状態を精度良く検知できるように、前後の管路よりも通水内径が大きい管路であって透明管によって設けられた透明拡大管部を備えることを特徴とするろ過砂を用いる水処理装置。
前記ろ過砂を前記逆洗工程によって浄化するときに逆洗水を排出する水路が、前記ろ過槽の上部において該ろ過槽の内部に配管が挿入された状態で設けられ、上側に開口した管口を有する管路口部を備え、該管路口部の周囲であって前記ろ過槽の内部で上端側の部位である上部内周スペースを区画して通水を制限するスペース区画手段を備えることを特徴とする請求項１記載のろ過砂を用いる水処理装置。