JPH02503163A - フイルター装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルター装置及び方法 関連特許出願の参照 １９８５年１月２９日付は発行の本出願人の先の米国特許第４゜４９６．４６４ 号及び当該特許内で引用された技術について参照する。

発明の経緯 １９８５年１月２９日付けで発行された本出願人の先の米国特許１！４，４９６ ．４６４号にはフィルター媒体を容器内でこすったり又は活性化出来るようフィ ルター媒体を内部に配列した容器を含むフィルター・システムについて開示がし である。このシステムではフィルター媒体をこすったり又は活性化させ６のに従 前から必要と考えら乞ていたコスト高の補助容器が省略される。他の公知のフィ ルター・システムには媒体を第２容器内へ移動させ当該第２容器内で媒体をこす り９次に！！１容器内へ戻すことが含まれている。

本出願人の前述した先の米国特許ではフィルター媒体を第１スクリーン上に支持 すること及びこすり作用が第２スクリーン装置と共に生じ、第２スクリーン手段 が二すり作用中に発生されるトロイド状流れパターンの渦部分に位置付けられる ことが要求された。この先の特許におけるトロイド状流れパターンは、汚染物が 媒体からこすられて水の中へ移送されるようＭ２スクリーン装置を横切る流れを 発生する相互に且つ第２スクリーン装置に関して配列された吸入入口と出口を有 するポンプ装置によって発生され次に、当該水と汚染物は第２スクリーン装置を 通じて流されて容器から離れ、こすられた媒体を容器内に残置せしめる。

本発明は第２スクリーン装置を省略して１つのスクリーン装置でフィルター媒体 を支持し、又、当技術の熟知者に今日迄知られていなかった新規にして非自明の 様式にて当該媒体のこすり水の活性化Ｑための出口を提供することにより本出願 人の先の特許以上の改善を構成するものである。

本発明に従７て作成されたフィルター盛設計が簡単でコストが安く作動上効率的 である０本発明のフィルターは例えば湖水、海水等、主として固体と低濃度油を 含有する汚水をン慮過するよう設計しである。汚水のこの特別のシ慮過に対し今 日では一般に深層媒体フィルターと比較してコストが安いことから慣用的な抄成 フィルターが使用されている０本発明の目的は抄成フィルターより−Ｆ！高度化 された効率的な技術を有する新規な濾過スニットを提供することにある。

発明の要約 本発明は流体の流れから汚染物を濾過する方法及びその装置に関するものである ０本発明には各種異なる幾何学構成に出来るスクリーン装置が採用される。スク リーン装置はフィルター媒体を適切に支持する様式にて容器内に設置され、当該 媒体は実質上スクリーン装置を貫通しないフィルター材料の多数の別々の部片で 作成しである。

濾過作動中、汚染液体は当該媒体を通じ、当該媒体を支持するスクリーン装置を 通じて容器内に流入し、容器から流出し、一方汚染物は当該媒体上に付着される 。

当該媒体はフィルター容器における圧力降下を＋ルーな所定値迄高める大きさに その蓄積汚染物が達するといつでも清浄にされるか又は活性化されるような作動 を定期的に受ける。活性化段階には流動化、排出、沈澱及び規準化を実施する新 規な流れシステムが含まれる。

流動化段階はトロイド状流路を形成する様式にてポンプ入口と出口を容器内に配 列してスクリーン装置を横切る状態で流れを生ぜしめねばならないよう流れパタ ーン内に当該スクリーン装置が含まれた状態で実施される。流動化段階は汚染物 をこすり水内に移送することにより汚染物をフィルター媒体からこすり取る。こ れにより容器内への流れを形成する間に後続の排出段階で汚染水を効率的に除去 出来る。

次に、容器は清浄にされた媒体がフィルタ一層内に沈澱可能にする充分な長さの 時間にわたり隔離され、しかる後、フィルター容器内に汚水が存在しなくなるよ う規準化段Ｆ１ｍ’実施される０次に、フィルターＮでの圧力降下が再び不受娶 値へ上昇される迄再び続けられる。

従って９本発明の主たる目的は液体の流れを濾過す港ため使用される濾過媒体で 順次避退し次に清浄にする方法及シ装置を提供す冶ことにある。

本発明の他の目的は、液体の汚染流れを成る時間間隔にわたって慮遇し汚染物と 液体を分離し３次にフィルター媒体を他の時間間隔中に新規且つ非自明の様式に て清浄にこすり取る方法及びその装置を提供し、進退段階と清浄化段階が両方共 同じ包囲体内で殻るようにしたものである。

本発明の他の目的は液体スペースとフィルター媒体スペースを有する容器内へ汚 染液体を流入させ、その時点で汚染液体がフィルター媒体を通過し、かくして汚 染物を媒体内に残置せしめ、しかる後媒体を容器かう除去せずにフィルター媒体 をこするよう用した汚染液体の流れを５慮遇する方法を開示し提供することにあ る。

本発明の更に他の目的は、汚染物を流動液体から濾過しフィルター媒体が時おり 汚染物除去のためこすられ、汚染物がシステムから除去され、こすり作用と濾過 作用両方が同一容器内で生ずるような内部にフィルター載体の粒子を有する普通 ではない非自明的なフィルター・システムを提供す々ことにある。

本発明の更に他の目的は、淫過物がスクリーンを通過し、フィルター媒体が引続 きこすられ、こすり水がスクリーンを通して容器から出て排出車載いたるような 、スクリーンにより支持されたフィルター媒体を有するフィルター装置を提供す ることにある。

本発明の他の目的４くるみ殻とヒラコリー殻の混合物を利用する改善されたフィ ルター装置を提供することにある。

他の目的はヒラコリー殻、＜るみ殻及びアンズ種から成るフィルター媒体を提供 することにある。

本発明のこれらの目的と各種他の目的及び諸利点については以下の詳詔な説明と 請求の範囲を読み且つ添附図面を参照することにより当技術の熟知者には容易に 明らかとなろう。

前掲の目的は本発明によれば実質上本明細書中で説明する様式にて作成される装 置と併用する方法を提供することにより本発明に従って達成される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に従って作成されたフィルター装置と濾過方法の部分的に模式的 に部分的に横鱈面にて示す立面図。

第２図は本発明の他の実施態様の部分的横断面による側面図。

第３図は本発明の一部分の詳細な内容を説明する部分的斜視図。

第４図、第５図及び第７図は本発明の多数の異なる実施態様を説明している斜視 図１部分図及び詳細図である。

第６図は第１図ないし第５図及び第７図に開示され第３図の番号６で示された本 装置の一部分の拡大部分詳細図。

第８図ないし第１２図は本発明の各種作動段階を説明する部分模式的０部分概略 的及び部分横断面的に示す図。

好適実施態様の詳細な説明 図面の各図にかいて、特に第１図には１本発明に従って作成されたフィルター・ システムＩＯが開示しである。このシステムｌＯには包囲体１４を形成する容器 １２が含まれている。包囲体１４は下方包囲体１６及び上方包囲体１８と称する ことが出来る。

多数の異なる形態をとることが出来るポンプ・アッセンブリー２０には支持体２ ２が含まれ、当該支持体ｔ；よりポンプ２０は容器の上方端末に位置付けられた マンホール・アッセンブリー２４から９下されている。

ポンプ２０には吸引部２６とノズル２８が含まれる。ノズルには出口３０が備え である。ノズルの出口３０はフィルター媒体の充填管１９の上方に隔置され充填 管２９に一対して直角に配設されに他の上昇位置に位置付けること償°出来る。

番号３２の矢印はノズル２８がトロイド中心に位置付けられた状Ｑｉ％のトロイ ド状流れパターンを示す、トロイド状流れパターンは吸引部２６内への流体の流 れとノズル出口３０からの流体の流出により発生される。

多数の翼なる形態をとることが出来るスクリーン装置３４は下方包囲体内に位置 付けである。スクリーン３４の下方周方向に延在νている縁部は取付はフランジ ３６に対αカに取付けられた関係に終端している。スクリーン３４にはノズル２ ８と吸引部２６に軸方向に整合している頂点３８が含まれている。スクリーン装 置３４は複数個の個々の素子４０で作成され、当該素子は形態が三角形に作成さ れ、隣接の対向側部４２，４４．基部４６及び共通頂点４８を有している。側部 ４２．４４は相互に取付けられ一方、基部４６はフランジ３６に取付けられる。

フランジ３６は図示の下方フランジ４８に基って支持され、当該フランジは包囲 体１４を形成する外側殻体１２に取付けである。

スクリーン３４は下方室１６を濾過物室５０に分離し、充填管１９で示される如 くフィルター雇用の充分なスペースを残置する。

この配列は又、汚水室に対する上方包囲体１８に充分なスペースを提供する。第 １図に開示しである如く、フィルタ一層は二すり作用又は活性化作用を受けてお り、従って、流動層化されておりトロイド状流路にて流れている。

汚染物が貴重になっている場合を除いて汚水を処理する適当な汚水処理設備に接 続され、そこて弁５２は収集保持設備に接続されよう。

弁５１は圧縮可能流体を上方包囲体１８の像上端部から除去する。

水入口５４は濾過しなければならない汚染液体を受取力よう容器を可能にすべ（ 接続されている。濾過物弁５８は清浄な濾過済み水用の流路を提供すヤく接続さ れる。弁６０はフィルター媒体を更新することが型番しい場合にフィルター媒体 全てセ包囲体１４から除去出来る簡便な装置を提供する。濾過物室５０は管５５ に接続され、当該管は逆に弁５２．５８を受入れるＴ字部に接続される。

コンピューター化された制御盤６２はＷＩ４ｏｌを行ない、弁５２゜５４．５８ の励起とポンプ２０の論理的所定シーケンスでの作動の制御のための信号を導管 ６３．６４に沿って送る０番号５５゜５７．５９は弁５４．５２．５８を励起す る制御装置を示す０番号６６は制御盤６２への電力の入力を示す。

第２図に説明された本発明の実施ＭＩＩにおいては、沈澱さ亀たフィルター媒体 は下方包囲体１６内に支持された状態で示され。

スクリーン１３４は媒体を濾過物室５０から分離し、フィルター媒体は上方包囲 体１８内に含まれた液体をスクリーン１３４から分離する。

ポンプ２０°は容器の外部に位置付けられ、ポンプ２０°には容器の上方端部内 に対称的に支持され且つ第１図のトロイド状流路３２と整合している吸引部２６ ．２６’　が含まれている。ノズル２８はマンホール２４を通じて軸方向下方に 延在し、出口３０に終端し充填管１９の近くに終端している。濾過物は５５の箇 所から出て（図示せざる）弁５２．５８にいたる。

第３図、ｉ８４図、第５図及び第７図は第１図のスクリーン装置３４の各種異な る構成を開示している。第１図及び第３図において、スクリーン装置は極めて類 似している。第４図において、スクリーン装置はピラミッドの軸線３８が存在し ている側部１４０を有する低頭ピラミッドである。

第７図は逆にされた第５図のフィルターを示す、第５図及び第７図において、半 球状フィルター装置は好適には各々図示のセグメント２４０及び３４０にしであ る。

第６図はスクリーン装置１３４の構造を示す拡大詳細図である。

第６図のスクリーン装置は好適には隣接する棒の間に０．０３Ｃｍ（０，０１５ インチ）のスロットを提供すべく中心に設けられた厚さ、３１ｃｍ（１／８イン チ）の棒製のくさびワイヤ・プレート部材である。この型式の構造は市販されて おり、くさび型スクリーンと称している。第８図ないし第１２図は第１図及び第 ２図に開示された装置の作動を説明している。

この装置に対する８ａＳはコストと複雑性を最低にすべく最小にしである。第１ 図の濾過ユニットは容器に接近可能な歩道を備えた容器の上部内に浸漬される１ つの流動化ポンプ又は第２図で理解される如く容器の中心に排出する外部ポンプ 及び第１図において円錐形状（即ちティ・ビー）にされ、容器の内側底部に溶接 されるか又は他の方法でその周わりに固定される１つのワイヤ・スクリーン、日 車な「逆止１弁を含む容器の上端部にいたる１つの入口管、２個の励起弁、即ち 清浄水用の励起弁と排出タンクにいたる排出用励起弁から成る容器の底部中心か ら出る唯一１つの出口管で構成さＣている。フィルターには抄成フィルターと比 較して一層効率的な技術が採用しである。フィルタ一層の活性化では時間が少な くて済み、２０分以下であり、廃棄物の排出容積は対比可能な抄成フィルターよ り少なく発生する。

濾過と清浄化シーケンス： １、濾過・・・・・・・・・・３０時間以下２、ｉ！勤化・・・・・・・・・１ ５秒３、排出・・・・・・・・・・通常の状態下で１２分４、沈澱・・・・・・ ・・・・１分 ５、規準化・・・・・・・・・１分 段階１に戻る 第８図から理解される如く、汚水は（図示せざる）給送ポンプにより汚水源から 容′Ｓ１２の上部附近の入口管５４を通じて吐出される。汚水は媒体層を通じて 下方に流れ１次に、底部の円罎ワイヤ・スクリーン３４を通って流れ、そこで固 体が捕獲され５媒体層内にとどまり、清浄水は清浄水と出口弁５８を通って下方 へ流出する。濾過モードは異なる型式の水汚染物を伴なうよう設定出来るタイマ ーにより１４御される。汚染水が井戸水より汚染されていれば、濾過シーケンス は更に短かい持続時間にすべきであり媒体層の活性化が更に頻業になされる。汚 染水が少量の固体を含有していれば、活性化と排出は極めて頻繁に必要とされる ことはないので、濾過時間を延長出来る。

第９図から理解される如り、濾過モードに対し時間が経過するかフィルタ一層で の圧力降下が不正に増加すれば（清浄水に対する出口である）弁５８が閉じ、そ れ以上汚水は入口管を通って容器に流入することはない、流動化ポンプ２０がス イッチ・オンさ。

れ、汚染水と媒体を吸入作用によりその上部から引上げ始める。

汚染水と媒体はノズル２８の下方に流れ２例えば第１図の３２で示される如く容 器内に戻される。汚染水を容器の中間部を通じて下方に流すことにより汚染水は 円錐スクリーン上に向けられ、その側部の下方に流れ、しかる後、容Ｓ側部を打 撃し１次に、ポンプ入口逸流れる。この流れはトロイド状流路として知られてい る流れを形成する。ｆＬ勤化モードはフィルタ一層が混合用トロイドに形成され ることを確実にするため１５秒間続り。

第１Ｏ図において、フィルタ一層灯゛一度流動化されると、　（第１図の）排出 出口弁５２が開かれ、ポンプ２０はフィルタ一層を連続−υに混合し、こするよ うスイッチ・オンされた状態にとどまる。濾過モードにおいて媒体として先に作 用した円錐スクリーンはここで媒体を清浄にする新たな作業を行なう、二重機能 装置として１つのスクリーンを利用するこの独特の方法は本発明の目的である。

ここ・で円錐スクリーンは分離装置として作用する。これは媒体を保持するが、 望ましくない固体、汚物、他の汚染物番よスクリーン開口部を通じて洗浄され、 （第１図の）出口排出弁５２を服じて下方他流れ、排出部に送られる。（バック ・ウォッシュ）排出時間は通常の木濾過状態下で１２分に過ぎない。

第１１図において、排出が一度完了すると、　（第１図の）出口排出弁５２が閉 じ、流動化ポンプがスイッチ・オフされる。こ炸により媒体は円錐スクリーン上 に戻り２円錐スクリーンの周わりに戻り、活性化層を形成出来る。沈澱に許され る時間は約１分間である。

第１２図において、活性化層が一度沈澱されると、　（第１図の）フィルター制 御６２がシステムを事前５慮過段階又は規準化段階に移動させる。これは余分の 水と固体が排出弁を通じて流出出来こうして他の濾過サイクルに対し活性化層を 準備出来るよう（第１図の）出口排出弁５２を開くことにより達成される。この 規準化段階の終了時に弁５８が開き、濾過が再び開始されると、その必要とされ る場所と如何なる所へも清浄水が移送出来２次に、弁５２が閉じられる。

制御盤６２は特定のフィルター作動に対し選択された所望のプログラムに従って 各種作動モードを達成するようシステムの変数方、制御盤６２は前述した＝慮過 シーケンスを！ｔ！４御するカム型タイマーが装備出来る。タイマーは２個の励 起弁５２及び５８の開閉を！４御し、ポンプはＵＳ盤によりスイッチ・オフ及び スイッチ・オンされる。

使用されるフィルター媒体は効率的な濾過作用蜀氾め堅固か充填を目的に破砕さ れたヒーコツク殻にされよう、幾分緩めの充填のため及び媒体の寿命と容器の摩 耗を改善する目的から英国産のくるみの殻を追加出来る。以下の材料、即ち破砕 したくるみ殻。

破砕したヒラコリー殻及び破砕したアプリコツト殻の任意の混合物を使用す蟲こ とも出来る。

ポンプの馬力、容器の直径と長さ、典型的なフィルター設備で要求されるフィル ター黒体の量のため本出願人の先の米国特許第４．４９６．４６４号を参照する 。

第２図１′−おいて、清浄段階中又はこすり段階中に容器外部を移動する少量の フィルター媒体が存在している。こうした作動は言う迄ｔなくｒ媒体が容器内に 含まれる間に媒体をこすることＪという特許請求された用語の範囲内に入るもの と考えられる。

国際調査報告 −１−−一ムーー呻一中　　　　　？Ｃτ／Ｉ：Ｓ　ε８１０００４６国際調査 報告 υＳ　８８０００４６ ＳＡ　　２０４８３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）汚染物を流体の流れから濾過する方法であって、（１）液体が貫流出来る容 器内にスクリーン装置を設置する段階； （２）フィルター媒体を前記スクリーン装置上及びその上流側及び前記容器内に 設置する段階，前記フイル／ター媒体が実質上前記スクリーン装置を貫通しない フィルター材料の多数の別々の部片で作成してあること；（３）汚染液体を容器 内に流し媒体に通じ，スクリーン装置に通ぎ，容器から離す一方，汚染物を媒体 上に付着させる段階； （４）以下の段階即ち， ａ）ポンプ吸引部を容器内に含まれている液体に連通させ； ｂ）前記ポンプの排出部を前記ポンプ吸引部に対し隔置された関係に設置する段 階； ｃ）前記容器内に含まれた液体を前記ポンプ吸引部内に流し，前記ポンプ排出部 を通じ且つ実質上全ての液体と媒体が大きなカで撹拌きれるような割合にて前記 スクリーン装置を横切り，かくして媒体が前記容器内に含まれている間に媒体を こすり。 汚染物の大部分を媒体から液体内へ移送する段階；ｄ）汚染物が含まれている液 体を前記スクリーン装置を通じて且つ容器から排出する一方，比較的汚染されて いない液体を懸濁状汚染物の大部分が容器から除去される迄流す段階； により容器内に媒体が残つている間に付着汚染物の大部分を媒から清浄にする段 階； （５）流れの速度を媒体がフィルター層内に沈澱可能にする値に下げ，段階（３ ）を繰り返すこと がら成る濾過方法。 ２）前記スクリーンを容器の対向端部に対し相対的に隔置関係に設置することに より容器を上方室と下方室に分離する段階；容器の長手方向中心軸線に沿って排 出し，かくしてこすり作用中に液体と媒体を流動化するようポンプ出口を設置す る段階から成る請求の範囲１項記載の方法。 ３）こすり作用中に流動層にトロイドの形態を呈するようスクリーン，ポンプ出 口，ポンプ入口を相互に対して相対的に配列する段階を含み，前記濾過段階にこ すり段階が続き，当該こすり段階に排出，沈澱及び規準化段階が続く請求の範囲 ２項記載の方法。 ４）スクリーンが容器の中心軸線に沿って存在する頂点を有する多角形の形状に なっている請求の範囲２項記載の方法。 ５）前記媒体が破砕されたくるみ殻とヒッコリ−殻の混合物である請求の範囲１ 項記載の方法。 ６）汚染液体の流れを一端部内に提供する入口と濾過された液体が容器から流出 出来る出口を有する前記容器；前記出口に隣接し前記容器内に支持されたスクリ ーン；前記容器内にあり通常の濾過作動に対し前記スクリーン上に支持された多 量の粒状フィルター媒体であって，汚染物が前記粒状フィルター媒体により捕獲 され濾過された液体が前記スクリーンと前記出口を通じて出ること；及び前記粒 状フィルター媒体が前記粒状フィルター媒体を前記容器から除去せずに流動化と 清浄化が可能にされるよう前記容器の内部に接続された間欠的に作動可能なスク ラツバ−装置前記スクラツバ−装置が： 前記容器の内部から液体の流れを受取る前記容器内の吸引入口と前記スクリーン に向けられる前記容器内のポンプ出口ノズルを有するポンプ装置，前記ポンプ出 口ノズルが前記粒状フィルター媒体が前記液体内で流動化されて粒状フィルター 媒体をこする且つ除去された汚染物を粒状フィルター媒体から液体内へ移送させ る流路を呈するような様式で整合されていること；前記粒状フィルター媒体から こすられた汚染物を含有する液体を前記容器から前記スクリーンと前記容器出口 を通じて除去する装置を含むこと がら成るフィルター・システム。 ７）前記スクリーンが前記ポンプ出口ノズルに面す■中央頂点を有し，前記スク リーン頂点と前記ポンプ出口ノズル■前記容器の長手方向中心軸線に沿って存在 する請求の範囲６項記載のフィルター・システム。 ８）前記スクリーンがピラミッドの形態になっている請求の範囲７項記載のフィ ルター・システム。 ９）前記スクリーンが半球体の形態になっている請求の範囲７項記載のフィルタ ー・システム。 １０）汚染物を液体から濾過する方法であって：１）スクリーン装置を容器内に 設置しフィルター媒体をスクリーン装置の上流側で支持し前記スクリーン装置に 開口部が備えられ当該開口部が実質上媒体を当該開口部に貫通させるのを阻止す る寸法になっている段階，２）汚染液体を前記容器内に流しその流れをフィルタ ー媒体を通じ，スクリーン媒体を通じ且つ汚染物が媒体上に付着される間に容器 から離すよう導く段階，３）段階２）の開始時における圧力降下より著しく大き い圧力降下をフィルター媒体を横切ってフィルター媒体による除去された汚染物 の負荷が発生する迄段階２）を実施する段階， ４）流れを前記スクリーン装置に向って向け汚染物をフィルター媒体からこする ことにより容器内に含まれている液体を容器内の通路に沿って流すことにより汚 染物とフィルター媒体を流動化し，同時に容器内に含まれている流動化材料から 懸濁状汚染物の大部分が除去される迄汚染物含有液体をスクリーン装置を通じて 強制し容器から離す間に比較的清浄な液体を容器内に流し，かくしてこすられた 媒体を容器内に残す段階， ５）こすられた媒体を前記スクリーン装置上に再び付着させ次に段階２）を繰返 す段階及び ６）前記媒体が破砕されたヒッコリーの殻を含むようにした濾過方法。 １１）前記媒体が少なくとも５０％の破砕したヒッコリー殻を含む請求の範囲１ ０項記載の方法。 １２）懸濁状固体を含む汚染物を液体から濾過し前記媒体が破砕ヒッコリ−殻を 含むフィルター媒体。 １３）前記媒体が破砕したくるみ殻と混合された少なくとも１０％の破砕された ヒヅコリ−殻を含む請求の範囲１２項記載のフィルター媒体。