JP7301717B2

JP7301717B2 - 浄水用ろ過装置

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Publication number: JP7301717B2
Application number: JP2019197411A
Authority: JP
Inventors: 康輔森; 圭祐内田; 勝将星; 訓川崎
Original assignee: Swing Corp
Current assignee: Swing Corp
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-07-03
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021069979A

Description

本発明は、上水、用水、下水、排水、浄水、その他水処理に関するろ過装置に関し、特に原水の波立ち及び振動を防止することが可能な浄水用ろ過装置に関する。尚、本発明では、上記の上水、用水、下水、排水に用いることを可能とする浄水用ろ過装置として定義する。

浄水処理で用いられているろ過装置は、原水中の濁質を、主としてろ過材への付着と、ろ過層によるふるい分け作用によって除去する処理法である。

ろ過池（ろ過装置）は、重力式ろ過池、圧力式ろ過池、自然平衡型ろ過池に大別される。いずれのろ過池も、基本的な構成は同じであり、図７の概略断面図に示されるように、原水貯留部１２、原水流入管１４（原水管、または、流入管とも呼ぶ）、ろ過水流出管３２（流出管、ろ過水渠、流出渠とも呼ぶ）、排水トラフ１８、ろ過層１６、洗浄排水管３０及び図示しない集水装置や水位計等の計測機器（図示せず）から構成されている。また、ろ過層はろ過砂と支持砂利で構成される。

浄水処理において通常用いられるろ過は、ろ過層の上部から被処理水を注入しろ過層下部から処理水を得るろ過方式である。

ろ過工程を継続し、水質的または水量的にろ過機能を持続できなくなったときには、ろ過を停止してろ過層を洗浄して濁度除去能力を回復させる。ろ過層洗浄は、ろ過の方向とは逆の方向に洗浄水を通水してろ過層内に抑留された濁質分をろ過材から剥離し、剥離した濁質をろ過層から排出させる、いわゆる逆流洗浄が一般的である。ろ過洗浄後は再び、原水流入管から原水を流入させてろ過を開始する。

特開２０１６－９７３７０号公報

従来の浄水用ろ過装置においては、ろ過洗浄後にろ過を再開する際に、ろ過装置の水位は低く、概ね排水トラフの下方にあり、また、原水流入管内は空の状態にある。

よって、原水流入管から原水を流入させると、その衝撃でろ過装置内では原水に波立ちや振動が生じる。更に、原水とともに大量の空気が混入した場合、ろ過装置内の液部は更に複雑な動きをする。

これにより、ろ過層に乱れが生じてろ過装置における濁度除去性能の低下に繋がる課題が生じる場合がある。また、混入した空気がろ過層に達すると、ろ過層は更に乱れて、ろ過装置における濁度除去性能の低下に繋がる。その結果、浄水処理に求められる処理水質の安全性を脅かしかねないという課題がある。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、原水の導入時におけるろ過装置内での原水の波立ちや振動の影響によるろ過層の乱れを防止し、ろ過性能の低下を防止することができる浄水用ろ過装置を提供することにある。

本発明の浄水用ろ過装置の好ましい態様は以下のとおりである。
上記目的は、
（１）原水を貯留する原水貯留部と、前記原水貯留部に原水を供給するための原水流入部と、前記原水貯留部から送られてきた前記原水をろ過するためのろ過層と、前記原水貯留部に存在する前記原水を覆う防波用覆蓋と、を有することを特徴とする浄水用ろ過装置により達成される。
（２）前記防波用覆蓋には、前記原水貯留部に存在する気泡を前記防波用覆蓋の上方に排出するための空気抜部が備えられている。
（３）前記防波用覆蓋の形状は、グレーチングであるか、または下面に小型板が設置された平板である。
（４）前記空気抜部は、前記原水貯留部１２の面積の５０％以上を防波用覆蓋２２が覆うように形成された開口又は間隙を構成する。
（５）前記ろ過層の上方に設置された排水トラフと、該排水トラフの底面から間隔を空けて設けられた脱気用板とを更に有する。
（６）前記間隔は、前記排水トラフの内壁の高さの５０％以上である。

本発明によれば、原水貯留部において原水を覆う防波用覆蓋の存在により、原水流入に起因して発生した波立ち及び振動が抑制され、その波立ち及び振動がろ過層に伝わるのを防止し、ろ過層の乱れや濁度除去性能の低下を防止することができる。したがって、質の高いろ過処理を維持することが可能となる。

本発明の浄水用ろ過装置の一例を示す概略断面図である。浄水用ろ過装置の概略平面図である。図１の部分断面図である。脱気用板の設置状態を示す排水トラフの横断面図である。脱気用板の他の例を示す概略断面図である。防波用覆蓋の他の例を示す図である。従来の浄水用ろ過装置を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る浄水用ろ過装置を示す概略断面図である。図示されているように、本発明に係る浄水用ろ過装置１０は、原水を貯留する原水貯留部１２と、該原水貯留部１２に原水を供給するための原水流入部としての原水流入管１４と、前記原水貯留部１２から送られてきた前記原水をろ過するためのろ過層１６と、前記原水貯留部１２に存在する前記原水を覆う防波用覆蓋２２と、を有することを特徴とする。更に、前記原水貯留部１２に存在する気泡を前記防波用覆蓋２２の上方に排出するための空気抜部としての空気抜管２４を有することを特徴とする。

原水貯留部１２とろ過層１６は、隔壁２０を介して隔てられており、ろ過層１６の上方に排水トラフ１８が設置されている。前記排水トラフ１８は、例えば、逆洗の場合に、ろ過層１６からの逆洗排水を通水させたり、原水貯留部１２からの原水を、その上方からろ過層１６に流入させるために、排水トラフ１８に通水させる様にしている。

この排水トラフ１８の原水貯留部１２側の端部１８ａは、隔壁２０から原水貯留部１２側に突出しない様に形成されているのが一般的であるが、突出するように設けても良い。また、図１に示されるように、排水トラフ１８は、そのろ過層１６側端部１８ｂが、壁部１６ｂから間隔を空けて設けられていることで、ろ過層１６からの逆洗排水を排水トラフ１６へ導入できる様に通路を形成するため開口（隙間）を設けている。

このように構成された浄水用ろ過装置１０では、まず、原水流入管１４から原水が原水貯留部１２に流入する。原水貯留部１２に貯められた原水はその上方から排水トラフ１８を通ってろ過層１６に流入し、ろ過層１６において原水のろ過処理が行われる。ろ過処理されたろ過水は、ろ過槽１６の下方に設置されたろ過水流出管３２を通して浄水用ろ過装置１０の外部に流出する。このようにして浄水用ろ過装置１０によるろ過処理が行われる。

本実施の形態において特徴的なことは、原水貯留部１２の上方に防波用覆蓋２２が設けられていることである。防波用覆蓋２２は、該原水貯留部１２内の水面に対し、水平またはほぼ水平となるように設置されており、原水貯留部１２内の原水を覆うように設けられている。つまり、前記防波用覆蓋２２は、前記原水貯留部１２の原水の水面上に浮かせて設置しても良いし、前記原水貯留部１２の側壁や隔壁２０に周知の固定手段を用いて固定する様にしても良い。また、防波用覆蓋２２の設置高さは、排水トラフ１８の内部底面１８ｃの高さよりも上とされている。

防波用覆蓋２２が設けられていることにより次の効果が奏される。すなわち、ろ過処理の初期に、原水流入管１４から原水貯留部１２に原水が勢いよく流入したときに原水貯留部１２内では波立ちや振動が生じるが、その波立ち及び振動は、防波用覆蓋２２の存在が妨げになって抑制される。これにより、原水貯留部１２で生じた波立ち及び振動がろ過層１６に影響を及ぼすことが抑制され、ろ過層１６において乱れが生じて濁度除去性能が低下することを防止することができる。

防波用覆蓋２２は、図２の平面図における破線に示す様に、原水貯留部１２の平面視での面積の５０％以上を覆うことが可能な形状及び大きさを有していることが波立ちや振動を効果的に抑制することができる点で好ましい。具体的に説明すると、図２は、図１で示した浄水用ろ過装置１０の平面図（防波用覆蓋２２は図示しておらず、空気抜管２４及び原水流入管１４の位置を破線円で示している）であるが、破線の斜線で示した原水貯留部１２の面積の５０％以上を図１に示した防波用覆蓋２２が覆うように構成することが好ましい。したがって、防波用覆蓋２２の形状は単純な板状のみならず、グレーチングなどの格子状の形状やパンチングプレートなどの有孔の板部材を使用することも可能である。

防波用覆蓋２２の材質は特に限定されず、金属製、プラスチック製、木製、ゴム製、コンクリート製などのあらゆる材質を使用することができる。また、防波用覆蓋２２には、原水貯留部１２の点検のための点検口を１つ以上有していてもよい。なお、防波用覆蓋２２の設置高さは、排水トラフ１８の高さ位置より下であってもよいが、原水の流れを妨げないようにするには、図１に示したように、排水トラフ１８の内部底面１８ｃより上の位置であることが好ましい。

また、防波用覆蓋２２には、図１に示したように、空気抜部としての空気抜管２４が必要に応じて設けられる。空気抜管２４は、空気を効率よく排出することができれば、前記防波用覆蓋２２に設けられた開口や間隙を形成してもよく、管状のものに限定されない。前記空気抜管２４は、その下端２４ａが原水貯留部１２内に位置し、その上端２４ｂが防波用覆蓋２２よりも上に位置するように管の軸方向が上下方向となるように設置されている。空気抜管２４を設けることにより、原水貯留部１２内に原水流入管１４から原水と共に空気が流入した場合、その空気を効率よく排出することが可能になる。原水貯留部１２から空気（気泡）が排出されることにより、原水貯留部１２における原水の波立ち及び振動を効果的に抑制することが可能となる。空気抜管２４は、防波用覆蓋２２に所定間隔で複数箇所に設けられていることが原水貯留部１２内の空気の排出機能が向上する点で好ましい。

そして、本実施の形態においてさらに特徴的なことは、排水トラフ１８内に脱気用板２６が設けられていることである。脱気用板２６は、図３の部分拡大図に示すように、排水トラフ１８の延在方向に対して垂直に設けられており、脱気用板２６の下端２６ａと排水トラフ１８の内部底面１８ｃとの間に間隔を空けて設置されている。図４は、図２における排水トラフ１８と脱気用板２６を防波用覆蓋２２側から見た断面図であるが、図示されているように、脱気用板２６の左右端面がそれぞれ、排水トラフ１８の左側壁部１８－１と右側壁部１８－２と接するように設けられている。

脱気用板２６を設けることにより次の効果が奏される。すなわち、原水貯留部１２に流入する原水中の空気の一部は原水とともに排水トラフ１８に侵入するが、排水トラフ１８内に設置された脱気用板２６で捕捉されて、浄水用ろ過装置１０の上方に排出される。これにより、ろ過層１６に原水中の空気が達することが防止され、浄水用ろ過装置１０内の水の波立ちや振動も収まり、ろ過層１６の乱れは抑制され、ろ過装置１０における濁度除去性能は高い水準で保持される。

また、脱気用板２６と排水トラフ１８の内部底面１８ｃとの間に間隔が設けられていることにより、排水トラフ１８内における原水の流れの妨げを低減することができ、ろ過槽１６洗浄時におけるろ過槽１６から原水貯留部１２に向かう洗浄水の流れの妨害を低減できる。なお、脱気用板２６の材質としては、プラスチック製、樹脂製、木製、ゴム製、コンクリート製などが挙げられる。

なお、図３に示されているように、排水トラフ１８の延在方向における脱気用板２６の設置位置は、隔壁２０の上方に相当する排水トラフ１８内の位置であるか、またはそれより防波用覆蓋２２側であることが好ましい。その理由は、原水貯留部１２から流れてきた原水を、ろ過槽１６に達する前に気泡除去するためである。また、図３及び図４に示されているように、排水トラフ１８における脱気用板２６の設置高さは、脱気用板の下端２６ａと排水トラフ１８の内部底面１８ｃとの間隔Ｇが、排水トラフ１８の内壁の高さＨの５０％以上となるようにすることが好ましい。

図５は、脱気用板の他の例である。この脱気用板４０は、上端４０ａから下端４０ｂに向かうに従って原水貯留部１２側（図１に図示）に傾斜するように設けられている。この形状とすることにより、原水貯留部１２側から原水とともに流れてきた気泡を捕捉しやすくなり、効率的な気泡除去が可能となり、また、ろ過層洗浄時にろ過層１６（図１に図示）側から流れてきた洗浄水を原水貯留部１２側に支障なく流すことが可能となる。

図６（ａ）～（ｃ）は、上記の実施形態で示した防波用覆蓋２２の他の例を示している。図６（ａ）は、３枚の板部材を組み合わせて形成された防波用覆蓋５０であり、この防波用覆蓋５０は、所定間隔を空けて平行配置された２枚の板部材５１、５２と、その２枚の板部材５１、５２の各々の中央側端部上に接して載置された１枚の板部材５３から構成されている。２枚の板部材５１、５２の間隔は、中央の板部材５３の幅よりも狭くなるように構成されており、この間隔の部分が空気溜まりとして機能する。この防波用覆蓋５０には、空気抜管は図示されていないが、設置してもよく、例えば、中央の板部材５３に空気抜管を設置することにより、２枚の板部材５１、５２の間隙として形成された空気溜まりに溜まった空気を外部に排出することが可能である。

図６（ｂ）は、防波用覆蓋の他の例を示している。この防波用覆蓋６０は、１枚の大型の基礎板（平板）６１の下面６１ａ上に複数の小型板６２ａ、６２ｂ、６２ｃが所定間隔で設置されている。小型板６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、基礎板６１の下面６１ａに対して垂直に設けられている。図示した例では、３枚の小型板６２ａ、６２ｂ、６２ｃが設けられているが、小型板の設置数は適宜増減することができる。この防波用覆蓋６０では、３枚の小型板６２ａ、６２ｂ、６２ｃを設けたことにより、主に横振動を抑制するのに特に優れている。また、この防波用覆蓋６０でも、空気抜管を適宜設置してもよい。

図６（ｃ）は、防波用覆蓋の更に他の例を示している。この防波用覆蓋７０は、断面形状が屋根型の形状をしている。すなわち、２枚の板部材７１、７２の各々の一辺が中央で互いに接しており、２枚の板部材７１、７２はそれぞれ、外方に向かうに従って下方に傾斜している。この防波用覆蓋７１、７２は、外方から中央に向かって高くなるように形成されているので、原水貯蔵部１２（図１に図示）に存在する空気が上方に移動すると防波用覆蓋７０下の中央部分に集まることで空気溜まりが形成しやすくなる。例えば、この防波用覆蓋７０の中央部分に空気抜管２４を設置することにより、空気をより効率よく排出することができる。

以上、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した防波用覆蓋５０、６０、７０は、いずれも空気抜管２４を設けても良いことを述べたが、これに限らず開口や間隙を形成しても良い。また、図１の防波用覆蓋２２に示す様に、原水流入部としての原水流入管１４を設けても良い。

以上説明したように、本発明によれば、防波用覆蓋ならびに任意に設置される空気抜管及び脱気用板の存在により、原水流入に起因して発生した波立ち及び振動が抑制され、その波立ち及び振動がろ過層に伝わるのを防止し、ろ過層の乱れや濁度除去性能の低下を防止することができる。したがって、質の高いろ過処理を維持することが可能となる。

１０浄水用ろ過装置
１２原水貯留部
１４原水流入管
１６ろ過層
１８排水トラフ
２０隔壁
２２防波用覆蓋
２４空気抜管
２６脱気用板
３０洗浄排水管
３２ろ過水流出管
４０脱気用板
５０、６０、７０防波用覆蓋

Claims

原水を貯留する原水貯留部と、
原水貯留部に原水を供給するための原水流入部と、
前記原水貯留部から送られてきた前記原水をろ過するためのろ過層と、
前記ろ過層の上方に設置された排水トラフと、
前記原水貯留部に存在する前記原水を覆う防波用覆蓋と、
を有することを特徴とする浄水用ろ過装置。
前記防波用覆蓋には、前記原水貯留部に存在する空気又は気泡を前記防波用覆蓋の上方に排出するための空気抜部が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の浄水用ろ過装置。
前記防波用覆蓋の形状は、グレーチングであるか、または下面に小型板が設置された平板であることを特徴とする、請求項１または２に記載の浄水用ろ過装置。
前記空気抜部は、前記原水貯留部の面積の５０％以上を防波用覆蓋が覆うように形成された開口又は間隙を構成することを特徴とする請求項２に記載の浄水用ろ過装置。
前記排水トラフの底面から間隔を空けて設けられた脱気用板を有することを特徴とする請求項１～４いずれか１項に記載の浄水用ろ過装置。
前記間隔は、前記排水トラフの内壁の高さの５０％以上であることを特徴とする請求項５に記載の浄水用ろ過装置。