JP6339877B2 - ろ過器およびろ過槽 - Google Patents

Description

本発明は、ろ過器およびろ過槽に関する。

工事において発生した濁水は、濁水プラントにおいて処理した後、工事用の水として再利用するか、河川等に放流するのが一般的である。
処理水を工事用水として使用する場合においては、処理水中に高分子や軽量フロック等の浮遊物質が残っていると、重機やポンプ等の故障の原因となる。
また、処理水を放流した河川から農業用水用や魚飼育用水用に取水をしている場合には、放流基準内で処理した処理水であっても、浮遊物質や油分等が問題となる可能性がある。

そのため、処理水を再利用するような場合には、ろ過効率の高いろ過器を使用することが望まれる。
ろ過効率が高いろ過器としては砂ろ過器が知られているが、砂ろ過器は比較的高価である。また、砂ろ過器は、濁水処理設備の一部として構築する必要があり、トンネル工事等の仮設備として簡易的に用いることは困難であった。

一方、簡易的なろ過器としては、組紐状繊維ろ過材を使用した繊維ろ過器がある。
繊維ろ過器は、垂直に吊り下げられた組紐状繊維ろ過材を、ろ過槽内で濁水の流れに対して直交する方向に列状（カーテン状）に配設しているのが一般的である。
また、特許文献１には、空隙率の大きい編組状接触材（ろ過材）が内部に配設された沈殿槽および浮上分離槽を備えた繊維ろ過器であって、沈殿槽から浮上分離槽に濁水を通過させることで、浮遊物を編組状接触材に接触させてろ過処理を行う繊維ろ過器が開示されている。編組状接触材は、濁水の流れに沿うように設けられている。

特開平０９−１１７７５６号公報 特開２００２−２２４５０４号公報

前記従来の繊維ろ過器では、上下端を固定した状態で設けられた紐状のろ過材が、濁水の水流に押されるため、ろ過材同士の間に隙間が形成されるおそれがある。ろ過材同士に隙間があると、浮遊物質や油分が吸着されずに流下してしまうおそれがある。

このような観点から、本発明は、浮遊物質等の除去効果が高い簡易型のろ過器およびろ過槽を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のろ過器は、透水孔が形成された容器と、前記容器内に充填されたろ過体とを備えるろ過器である。前記ろ過体は、前記容器に流入した流体の流下方向に対して直交するように横向きに設置された複数の組紐状繊維ろ過材を含むろ過材の層が複数積層されてなることを特徴としている。

かかるろ過器は、組紐状繊維ろ過材を含むろ過材が、流体の流れに対して直交する向きで、容器内に充填されているため、水流によって組紐状繊維ろ過材が動くことがなく、処理水中の浮遊物質などを組紐状繊維ろ過材に接触させて、効率的に吸着させることができる。

また、前記ろ過体が、複数の組紐状繊維ろ過材と複数の棒状の油吸収材とからなり、前記容器内に、前記組紐状繊維ろ過材の層と前記油吸収材の層とが積層されていれば、油除去効果が大幅に上昇し、処理効果がより向上する。

さらに、前記容器が、網状部材を箱状に組み合わせることにより形成されていれば、処理水の流れを阻害することなく、かつ、ろ過材を確実に保持することができる。

また、本発明のろ過槽は、垂れ壁と、前記垂れ壁の下流側に設置された越流壁と、前記越流壁を越流した流体が流入するように設けられた前記ろ過器とを備えることを特徴としている。

かかるろ過槽によれば、垂れ壁および越流壁により沈殿効果が促進するため、浮遊物等の一部が除去された上澄みに対してろ過器によるろ過が行われることになる。したがって、より効果的な水処理を行うことができ、かつ、ろ過器（ろ過体）の長期利用化を図ることができる。

本発明によれば、浮遊物質の除去効果が高い簡易型のろ過器およびろ過槽を提供することが可能となる。

本実施形態のろ過槽を示す平面図である。 図１に示すろ過槽の断面図である。

本実施形態のろ過槽１は、トンネル工事において発生する濁水Ｗ_０のろ過処理を行うものであって、図１および図２に示すように、垂れ壁１１と越流壁１２とろ過器２とを有している。
ろ過槽１は、トンネルの坑外に設置されており、トンネル坑内から送水管５を介して輸送された濁水Ｗ_０中の浮遊物や油分等をろ過し、処理水Ｗとして排水する。

ろ過槽１は、平面視長方形の枠状に形成された槽壁１３と、槽壁１３の底面を塞ぐ槽底１４とにより形成された、いわゆるノッチタンクをベースに形成されている。本実施形態のろ過槽１は、上面が開放されていて、送水管５により輸送された濁水Ｗ_０は、ろ過槽１の上部から投入される。
なお、ろ過槽１の形状寸法は限定されるものではなく、工事によって発生する濁水Ｗ_０の量や設置スペース等に応じて適宜設定すればよい。

送水管５は、トンネルの切羽（または、湧水発生箇所）からトンネル坑外のろ過槽１まで延設された管路である。
送水管５は、図２に示すように、ろ過槽１の長手方向の一方（図２において左側）の端部の上方から、濁水Ｗ_０を投入することが可能に設けられている。
送水管５を構成する材料は限定されないが、例えば鋼管により構成すればよい。また、送水管５の内径等は、濁水Ｗ_０の量等に応じて適宜設定すればよい。

ろ過槽１の槽壁１３の他方（図面において右側）の面には、処理水Ｗを排水するための排水口１５が形成されている。
排水口１５は、槽壁１３に形成された貫通孔に筒状の部材を取り付けることにより形成されている。

排水口１５は、ろ過槽１の深さ方向中央よりも上側に形成されていて、ろ過槽１内でろ過された処理水Ｗの上澄みを排水することが可能に構成されている。
なお、排水口１５の形状、数や形成箇所等は限定されない。

ろ過槽１の内部は、図１および図２に示すように、垂れ壁１１および越流壁１２により３室（第一室Ｒ_１〜第三室Ｒ_３）に仕切られている。
垂れ壁１１および越流壁１２は、濁水Ｗ_０の流れ（長手方向）に対して直交するようにろ過槽１内を仕切っている。すなわち、垂れ壁１１および越流壁１２は、ろ過槽１の短手方向に沿って形成されている。垂れ壁１１および越流壁１２の両端は、槽壁１３に接合されている。

垂れ壁１１は、図２に示すように、第一室Ｒ_１と第二室Ｒ_２との境界に設けられている。
垂れ壁１１は、槽底１４との間に隙間を有した状態で形成された仕切り壁である。ろ過槽１の第一室Ｒ_１に投入された濁水Ｗ_０は、垂れ壁１１の下をくぐって第二室Ｒ_２に至る。
垂れ壁１１の下端と槽底１４との隙間の大きさ（高さ）は限定されるものではないが、少なくとも送水管５の内空面積よりも、隙間の面積の方が大きくなるようにする。

垂れ壁１１の上端は、槽壁１３の上端と同じ高さとしているが、垂れ壁１１の上端の位置は、濁水Ｗ_０が越流することのない高さであれば、これに限定されない。
また、本実施形態では、垂れ壁１１を、ろ過槽１の長手方向中央よりもやや上流側（送水管５側）に形成しているが、垂れ壁１１の位置は限定されない。

越流壁１２は、垂れ壁１１の下流側（排水口１５側）に、垂れ壁１１と隙間をあけて形成された仕切り壁であって、第二室Ｒ２と第三室Ｒ３との境界に設けられている。
図２に示すように、越流壁１２の上端は、垂れ壁１１および槽壁１３の上端よりも低く、越流壁１２の下端は槽底１４に当接している。

なお、垂れ壁１１と越流壁１２との間隔の大きさは限定されない。
また、越流壁１２の上端と垂れ壁１１および槽壁１３の上端との高低差の大きさも限定させるものではないが、垂れ壁１１の下端を潜った濁水Ｗ_０が、垂れ壁１１および槽壁１３を越流することなく、越流壁１２のみを越流することが可能な大きさとする。

図１および図２に示すように、ろ過器２は、越流壁１２を越流した濁水Ｗ_０の全てが流入するように、越流壁１２の下流側の側面に沿って形成されている。
ろ過器２は、第三室Ｒ_３に設けられた容器３と、容器３に充填されたろ過体４とを備えている。

容器３は、エキスパンドメタル（網状部材）を、ろ過槽１内で組み合わせることで形成されている。すなわち、容器３は、多数の開口（透水孔）が形成された板状部材を組み合わせることにより形成されている。
本実施形態では、図２に示すように、２枚のエキスパンドメタルをＬ字状に組み合わせることにより、容器３の底面３１と下流側面３２を形成している。そして、底面３１の上流側の端面を越流壁１２の側面に突き合わせるとともに、底面３１および下流側面３２の側端面（図１における上下の端面）を槽壁１３に突き合わせた状態で固定することで、箱型の容器３を形成している。

なお、容器３の構成は限定されるものではなく、例えば、エキスパンドメタルを組み合わせることにより箱型に形成したものを越流壁１２の下流側面に固定してもよい。また、容器３は、透水孔が形成されたものであれば、必ずしもエキスパンドメタルにより形成する必要はなく、例えば、貫通孔が形成された鋼板を使用してもよい。また、容器３は、底面３１のみをエキスパンドメタル等の透水孔が形成された部材により形成し、下流側面３２等の側面は貫通孔がない鋼板等により形成してもよい。

本実施形態の容器３は、底面３１が排水口１５の内空の上端以上の高さに位置するように形成されている。すなわち、本実施形態の容器３は、越流壁１２の下流側（図面において右側）の水面よりも高い位置に形成されている。
なお、容器３の底面３１は、必ずしも水面よりも高い位置に形成する必要はないが、容器３の下流側面３２の上端は水面よりも高い位置となるように形成する必要がある。底面３１が水面よりも低い位置となるように容器３を形成する場合には、下流側面３２の水面よりも上の部分には透水孔がない部材により構成する。

本実施形態のろ過体４は、複数の組紐状繊維ろ過材４１，４１，…と複数の棒状の油吸収材４２，４２，…とからなる。
容器３内において、複数の組紐状繊維ろ過材４１，４１，…は、容器３に流入した濁水Ｗ_０の流下方向に対して直交するように横向きに（ろ過槽１の短手方向に沿って）設置されている。
また、容器３内では、複数の組紐状繊維ろ過材４１，４１，…が、長手方向に沿って並設されていて、層を形成している。

組紐状繊維ろ過材４１と同様に、複数の棒状の油吸収材４２，４２，…は、容器３に流入した濁水Ｗ_０の流下方向に対して直交するように横向きに（ろ過槽１の短手方向に沿って）設置されている。
また、複数の油吸収材４２，４２，…は、長手方向に沿って並設されていて、層を形成している。

本実施形態では、組紐状繊維ろ過材４１の層と、油吸収材４２の層とを交互に積層することで、ろ過体４を形成している。
なお、ろ過体４は、必ずしも組紐状繊維ろ過材４１の層と油吸収材４２の層とを積層して形成する必要はなく、組紐状繊維ろ過材４１と油吸収材４２とがランダムに配設されていいもよい。

送水管５を介して輸送された濁水Ｗ_０は、まず、ろ過槽１の第一室Ｒ_１に投入される。
第一室Ｒ_１に投入された濁水Ｗ_０は、垂れ壁１１の下端を潜りぬけて第二室Ｒ２に流入した後、越流壁１２を越流して容器３に流入する。
容器３に流入した濁水Ｗ_０は、組紐状繊維ろ過材４１および油吸収材４２に接触することで浮遊物質や油分などが除去された処理水Ｗとして第三室Ｒ_３に流下する。
その後、第三室Ｒ_３内の処理水Ｗの上澄みが排水口１５から排水される。

本実施形態のろ過槽１によれば、組紐状繊維ろ過材４１および油吸収材４２が濁水Ｗ_０の流れに対して直交する向きで、容器３内に充填されているため、水流によって組紐状繊維ろ過材４１および油吸収材４２が動くことがなく、濁水Ｗ_０中の浮遊物質や油分などを効率的に吸着させることができる。
そのため、処理水Ｗを工事用水として再利用する場合であっても、機械設備等への悪影響を防止することができる。また、処理水Ｗを河川等に放流する場合や農業用水などに使用する場合であっても、浮遊物質や油分などにより問題が生じることもない。

ろ過槽１によれば、比較的コンパクトな装置により効率的にろ過処理を行うことができるため、設置スペースが限られている場合であっても、濁水等のろ過処理を行うことができる。
動力を要することなく、水の流れにより浮遊物質などをろ過体４に吸着させるため、沈殿時間等を必要とせず、連続的な水処理を行うことができる。
また、動力が不要なため、現地の状況（動力の確保の可否や設置個所等）に限定されることなく、使用することができるとともに、安価である。

容器３がエキスパンドメタルにより形成されているため、水の流れを阻害することがなく、かつ、ろ過体４を確実に保持することができる。
また、容器３は、底面３１が水面よりも高くなるように形成されているため、容器３に流入した濁水がろ過体４を確実に通過し、浮遊物質や油分の除去が効率的に行われる。

また、ろ過槽１に投入された濁水は、垂れ壁１１および越流壁１２により沈殿効果が促進するため、浮遊物等の一部が除去された上澄みに対してろ過器３によるろ過を行うことができる。そのため、より効果的なろ過処理を行うことができ、かつ、ろ過器３（ろ過体４）を長期的に利用できる。
ろ過槽１の排水口１５は、比較的高い位置に形成されているため、処理水の上澄みを排水することを可能としている。

組紐状繊維ろ過材４１は、浮遊物などが付着して除去効果（吸着効果）が低下しても、洗浄することにより除去効果が復活するため、維持管理が容易である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、トンネル工事の濁水処理に本発明のろ過槽を使用する場合について説明したが、ろ過槽の使用箇所はトンネル工事に限定されるものではなく、あらゆる作業現場（建設工事や工場等）の簡易濁水処理設備として使用することができる。また、河川や水路などの水処理にも使用することができる。

前記実施形態では、ろ過体として組紐状繊維ろ過材と油吸収材とを組み合わせたものを使用したが、ろ過体は、組紐状繊維ろ過材のみで形成してもよい。また、ろ過体には、油吸収材に代えて、あるいは油吸収材に加えて、他のろ過材を使用してもよい。

ろ過槽に配設された仕切り壁（垂れ壁および越流壁）の数は限定されない。
送水管により輸送された濁水をろ過槽の上方から投入する場合について説明したが、濁水はろ過槽の側面や底面等から投入してもよい。

１ ろ過槽
１１ 垂れ壁
１２ 越流壁
１３ 槽壁
１４ 槽底
１５ 排水口
２ ろ過器
３ 容器
４ ろ過体
４１ 組紐状繊維ろ過材
４２ 油吸収材
５ 送水管
Ｗ 処理水（流体）
Ｗ_０ 濁水（流体）

Claims (4)

1. 透水孔が形成された容器と、前記容器内に充填されたろ過体と、を備えるろ過器であって、
   前記ろ過体は、前記容器に流入した流体の流下方向に対して直交するように横向きに設置された複数の組紐状繊維ろ過材を含むろ過材の層が複数積層されてなることを特徴とするろ過器。
2. 透水孔が形成された容器と、前記容器内に充填されたろ過体と、を備えるろ過器であって、
   前記ろ過体は、前記容器に流入した流体の流下方向に対して直交するように横向きに設置された複数の組紐状繊維ろ過材と複数の棒状の油吸収材とからなり、
   前記容器内に、前記組紐状繊維ろ過材の層と、前記油吸収材の層とが、積層されていることを特徴とする、ろ過器。
3. 前記容器が、網状部材を組み合わせることにより形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のろ過器。
4. 垂れ壁と、
   前記垂れ壁の下流側に設置された越流壁と、
   前記越流壁を越流した流体が流入するように設けられたろ過器と、を備えるろ過槽であって、
   前記ろ過器が、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のろ過器であることを特徴とする、ろ過槽。

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