JPH04227005A - 水と空気で同時洗浄される粒状物質を含む濾過材の洗浄水除去装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒状濾過物質を含む洗
浄濾過材の水の除去と、洗浄中に水に連行した粒状物質
粒子の回収を行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粒状濾過物質を含む濾過材の洗浄は、一
連の不定な長期濾過操業の後で必要になるが、通常は洗
浄液で逆洗することにより行われる。数多くの洗浄方法
、すなわち水自体の逆流、または濾過材の空気自体によ
る撹拌、空気を使用しない水のみよるフラッシング、ま
たは空気と水とを同時に材料に射出する併用洗浄が知ら
れている。

【０００３】この後者の洗浄タイプは、より大きい撹拌
エネルギーを利用し、要する洗浄期間が短いので、特に
有利で、これまで長い間サンドフィルターの洗浄に使用
されてきた。現在ではその効率について特に示す必要は
ない。しかし現在まで、空気と水の併用洗浄（またはハ
イドロニューマティック洗浄）は、軽量物質を含む濾過
材または多層濾過材の洗浄には容易には適用できなかっ
た。事実、無煙炭のような軽量材は　１５００ｋｇ／ｍ
３オーダーの低密度を持っている。

【０００４】次に、空気と水での凝集解離の段階で、濾
過材粒子の浮遊現象が生成される。その時、空気／エマ
ルジョンの水位が、洗浄水取出し溝の溢出路に達するの
で、大部分の濾過材料が溝中に連行される。

【０００５】これを避けるために、既知の技術では、洗
浄水取出しの溢出路レベルが非常に上昇されており、そ
れにより連行される物質が、溝にこぼれ落ちる前に沈降
する時間を持つことになる。この解決法には、構造の高
さ、および所要時間と使用水量を非常に増大させる直接
的な不利点がある。

【０００６】濾過材上の粒状濾過物質の洗浄に使用され
た洗浄水の取出しと除去については、いかなるタイプに
せよ、特にそれが軽量でも、物質の随伴しない水の取出
しはこれまで非常に一般的な問題に対して、各種の解決
法が提案されてきた。

【発明が解決しようとする課題】

【０００７】これらの一つの解決法（ＵＳＰ４　４７９
　８８０）では、空気と水の上昇流を逸らすシステムを
有する洗浄水取出し溝を備えている。こうして逸らされ
た流れは、多孔質の水平部と傾斜部から成る反対側のプ
レートに到達する。

【０００８】その多孔プレートの上で、連行された物質
は空気泡から分離され、プレートの傾斜部に囲まれた地
域内の濾過床に到達し沈降する。この解決法には多くの
不利点があり、その主なものは次の通りである；

【００
０９】第一段階で逸された空気は、傾斜プレートに沿っ
て上昇し、多孔プレートを通過して、溝の溢出路への流
れを堰止め、物質が濾過床に向かって沈降するのを妨げ
る原因となる。それからいわゆる沈降ゾーンで乱流とな
り、物質の沈降作用が不可能になる。一方、空気から分
離された物質粒子は、再び溢出路に向かう乱流中に運び
込まれる。

【００１０】他の既知の解決法（ＵＳＰ４　４７８　７
２６）では、洗浄水取出し溝の溢出路の反対側に置かれ
た水平プレートを含む装置からなるものである。この装
置では、上昇する水と空気は、溢出路に並んだプレート
により逸らされる。物質はプレートの端で空気泡から自
力で離れ、それからその水平部に沈降し、溢出路に並ん
で設置されたスペースにより濾過材内に戻る。

【００１１】この装置の最大の不利点は次のとおりであ
る；イ．先の解決法にあるように、プレート端部で除去
される空気が、溢出路への流れを堰止め、特に、物質粒
子の沈降が起こるべき地域内での高乱流の原因となり、
再び懸濁する傾向がある。ロ．更に、使用された濾過物
質の沈降率は低く、粒子は溢出流により連行されるので
、水平プレートが、非常に大きくあるべき沈降ゾーンを
限定する。沈降を起こさせるには、プレートのサイズは
非常に大きくなければならない。プレート下部に蓄積さ
れた空気は最早除去できない。

【００１２】ハ．この空気量は洗浄工程中で加速的に大
きくなり、物質粒子の濾過床への再循環を妨げる。それ
から物質が溢出路の反対側に蓄積され、物質は連行され
、そこから溝に行く。ニ．空気と水洗浄が停止するとき
、多量の物質がプレート上に残り、濾過材料に戻る可能
性はない。この物質は、複雑で費用のかかるフラッシン
グまたは押し流し装置の追加によってのみ除去すること
ができる。

【００１３】更に他の解決法（ＵＳＰ４　０７６　６２
５）では、水および空気流の変流器として働く対称的バ
ッフルの形で、洗浄水取出し溝に適した装置からなって
いる。この装置によって、粒状物質の蓄積は起こらない
が、この装置ではフラッシング段階に、主要な不利点が
ある。事実、濾過材から除去しようとしたフラッシング
水は、空気と水でブロッキングを解く結果、バッフルに
より逸らされる。

【００１４】水取出し溝へ溢出させるために、流れはバ
ッフルの間でのみ起こり得る。各々の水に適した装置の
間のブロッキング解除で蓄積されたフラッシング水量は
、フラッシュできない程の多量の水となるか、または少
なくとも、非常に長期のフラッシング費用でフラッシン
グすることになる。更に、変流器として働くバッフルの
間にあるスペースでの流れは、液体および物質に向流と
なる。これらの変流部のサイズを考えると、それは物質
上の水位を非常に高くする必要があり、大容量の装置と
なる。最後に、この様なシステムは、単一の長い溢出路
を持つ濾過機に適合しない。

【００１５】可能な既知の最近の解決法（フランス特許
ＦＰ８５／０５、９８６）は、均一間隔で、複数のプレ
ートまたはディッシュを使用する装置に関するものであ
り、それらは５つの目型に配置され、沈降ゾーンの上流
に配置される。

【００１６】空気泡から分離された物質粒子は、ディッ
シュの間を通過する時に、沈静ゾーン中で沈降し、ディ
ッシュ下部に設置された目盛りのあるスペースにより、
濾過床に戻される。それから洗浄水が、沈降ゾーンの後
の取出し溝中に溢れ出る。

【００１７】この解決法は、１７００ｋｇ／ｍ３オーダ
ーの密度を持つ物質に適用可能であるが、１５００ｋｇ
／ｍ３オーダーまたはそれ以下の密度、およびその沈降
率が５０ｍ／ｈオーダーをもつ物質の場合は、設置され
るべき沈降ゾーンは非常に大容量となり、構造コストに
ペナルティを加えることになる。

【課題を解決するための手段】

【００１８】本発明はこの様な不利点を避けることを可
能にする装置に関するものである。本発明による装置は
次の構成、すなわち、 −汚水を収集し除去するための目盛りつき部材（１１）
−内部仕切りの内側に水回収ゾーンと、内部仕切りと外
部仕切りの間で、下方への並流沈降により、除去される
べき粒状物質の粒子および汚水の分離を促進する流量沈
静ゾーンとを限定し、収集部材のいずれかの側に位置す
る、内部仕切りと外部仕切り（１０、１０ａ−２０、２
０ａ）−ゾーン下部に設置され、洗浄工程中に形成され
る水／空気／粒状物質の三相混合物を外部のガス抜きゾ
ーンに指向させ、そこで空気が混合物以前に除去されて
二相になり、沈静／沈降ゾーンに入れる乱流を避けるた
めのバッフル（１３）、からなることを特徴とする水と
空気で同時洗浄される粒状物質を含む洗浄濾過材の水除
去装置である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付の図面に基いて
説明するが、この実施例は本発明を何ら限定するもので
はない。本発明およびその特徴に一つにより、洗浄水取
出し部材１１は、１２のような目盛り穴を備えたパイプ
（図１、２および４）からなり、その理由は後述される
。この部材１１は、本発明に一致し、その上部（図３）
が開かれた溝からなり、目盛り付きオリフィス（１２）
はその低部に設置され、溝のエッジ１８は内部および外
部仕切りより高レベルにある。

【００２０】本発明による装置は、二つの分離した内仕
切り１０および１０ａからなり、各々は、最初の二つの
実施例（図１、２および３）では、垂直部および傾斜部
のいずれか、または第三の実施例（図４）では、単一の
垂直部からなり、それらは収集部１１の軸を通過する垂
直面のいずれかの側に対称的に配置される。最初の二つ
の実施例中で、それらの間に集束角を形成する傾斜部は
、それらの間に静止ゾーンを限定する。

【００２１】また本発明による装置は、二つの沈静型外
仕切り２０および２０ａからなり、先行する一つの外側
で、最初に二つの実施例では仕切り１０および１０ａの
傾斜部に平行で、第三の実施例では傾斜および集束する
。こうして一方では、仕切り１０および２０の間に、他
方では仕切り１０ａおよび２０ａの間にスペースが形成
され、粒状物質および汚水の下方へ並流分離を促進する
沈静化された流れの領域を形成する。

【００２２】これらのゾーンはパイプ、ブレード、ハニ
カム、または図示されないが、水圧径および結果的には
乱流を一層減らすための、他の同等のいかなる装置から
成る区分をも含むことができる。これらの静止ゾーンの
出入口下部に、バッフルが配置され、それは例えば多角
形断面のチューブ１３からなり、その端１３ａで、三相
混合物の上昇流を静止ゾーンの外側に逸らすように配置
される。

【００２３】本装置は次のように操業される；粒状濾過
物質１４から成る濾過床中での濾過は、頂部から下方に
行われるが、物質の洗浄は矢印Ｆで示されるように底部
から上方に行われる。空気および水洗浄液体および粒状
物質の粒子からなる三相混合物は、洗浄工程中で濾過材
から取り去られ、バッフル１３と遭遇し、これらの条件
下で、空気泡は、仕切り２０および２０ａの外側で、濾
過装置中の水の表面１５に向かって逸らされる。

【００２４】これらの泡が連行した粒状物質の粒子は、
それらの連行する水と、仕切り１０／２０および／１０
ａ／２０ａの間に配置された、下方への並流分離ゾーン
に入り、そこから非乱流ゾーン１６中に出て沈降する、
これは水から分離された物質粒子の濾過床への復帰を促
進し、水は取出し部１１へ流れる。本発明による、目盛
り付きオリフィスを持つパイプの使用は、洗浄に使用さ
れた水の取出し部として、特に有利な技術的効果を提供
する。事実、こうして水および空気で洗浄後、濾過床上
蓄積された汚水層をフラッシングする工程は容易になる
。

【００２５】水のみでフラッシングが実施される時は、
射出された水量が増加し、穴中での圧力損失が増加して
、水のレベルは濾過機中で上昇する。第一および第三の
実施例（図１、２および４）では、構造の一方の側に、
望ましくはパイプに垂直に、配置された一般溢出路１７
に到達する。大部分の負荷水はそれから溢出路に沿って
自由に直接的に除去されるが、ほんの一部は分離ゾーン
を通過する、即ち洗浄時間を何等増加することなく、ま
たは従来使用されたプロセスおよび装置を特徴付ける流
速をも増加させない。

【００２６】第二の実施例（図３）では、水位１５は溢
出路の役割をする溝の上端１８に到達する。それ故、フ
ラッシング段階では、溝の長さの２倍に等しい長さの溢
出路が得られ、これで更にフラッシング時間および水力
流の捩じれを減少する。この操業方法を一層明らかにす
るために、図３のＸ、Ｙ軸を通る断面図がプロットされ
、左（１）に洗浄工程中の水位、右（２）にフラッシン
グ工程中の水位を示す。

【００２７】一般に、本発明は、既知の配置と比較する
時、著しい利点を提供する。分離ゾーンを使用した結果
は、粒状物質を含む濾過層から水を取去る為の慣用の溝
と、サイズに共通点があるが、例えば　２００×４００
ｍｍ　である。それ故、容積は減少する、この装置では
、構造の高さ、または洗浄期間または洗浄水の流量率を
増加することを要しない。これは完全に且つ容易に現在
の構造、例えば、同時に空気と水で洗浄出来なかった軽
量物質を含む濾過にも適用し得ることを意味している。 中間の垂直平面への仕切りの傾斜角のようなパラメータ
ー、およびそれらのスペースは調節できるので、それら
は利用し得るスペースおよび可能性に応じて、いかなる
三相系にも適用できる。

【００２８】次は本発明の態様の一例である、４平方メ
ートルの面積を持つ濾過層の場合に適用され、その中で
、粒状濾過物質が１５００ｋｇ／ｍ３オーダーの密度を
持ち、７０ｍ／ｈの沈降率を持つ。この濾過では、各々
６０ｍ／ｈ／ｍ２の濾過流速、および５ｍ３／ｈ／ｍ２
の濾過で、空気と水で洗浄され、それから水で２０ｍ３
／ｈ／ｍ２の濾過流速でフラッシュされる。各々の沈降
設備は　２００ｍｍの長さの傾斜プレートで、垂直に４
５度の角度で、５ｃｍ間隔で成り立っている。洗浄およ
びフラッシング水を集めるパイプは６０ｍｍの直径を持
ち、　１００ｍｍの均一な間隔で、２０ｍｍの直径の穴
で貫通されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例の装置の部分断面略図
である。

【図２】図２は、本発明の図１に示す装置の透視的説明
図である。

【図３】図３は本発明の別の実施例の装置の部分断面略
図である。

【図４】図４は本発明の第３の実施例の装置の部分断面
略図である。

【符号の説明】

１０　　内仕切り １１　　目盛り付き部材 １２　　オリフィス １３　　多角形チューブ １４　　粒状濾過物質 １５　　水面、水位 １６　　非乱流ゾーン １７　　溝の上端 ２０　　外仕切り

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特に水処理に使用される場合のような、水
   と空気で同時洗浄される粒状濾過物質を含む洗浄濾過材
   の水の除去、および洗浄工程で水に連行された粒状濾過
   物質の粒子の回収を実施する装置であって、−汚水を収
   集し除去するための目盛りつき部材（１１）−内部仕切
   りの内側に水回収ゾーンと、内部仕切りと外部仕切りの
   間で、下方への並流沈降により、除去されるべき粒状物
   質の粒子および汚水の分離を促進する流量沈静ゾーンと
   を限定し、収集部材のいずれかの側に位置する、内部仕
   切りと外部仕切り（１０、１０ａ−２０、２０ａ）−ゾ
   ーン下部に設置され、洗浄工程中に形成される水／空気
   ／粒状物質の三相混合物を外部のガス抜きゾーンに指向
   させ、そこで空気が混合物以前に除去されて二相になり
   、沈静／沈降ゾーンに入れる乱流を避けるためのバッフ
   ル（１３）からなることを特徴とする水と空気で同時洗
   浄される粒状物質を含む洗浄濾過材の水除去装置。
2. 【請求項２】洗浄水を集める部分が、目盛付きオリフィ
   ス（１２）を備えた取出しパイプ（１１）からなること
   を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】洗浄水を集める部分は、その上部端（１８
   ）が内部および外部仕切りより高いレベルにある取出し
   パイプ（１１）からなることを特徴とする請求項１に記
   載の装置。
4. 【請求項４】水のみによる高率フラッシング作業工程中
   、目盛り付きオリフィスにより規定された圧力損失が、
   濾過機中に存在する水位の上昇を反映し、汚水が直接溢
   出路を経て除去されるように取出しパイプ（１１）のオ
   リフィス（１２）の目盛りが選ばれることを特徴とする
   請求項１および２のいずれかに記載の装置。
5. 【請求項５】水のみによる高率フラッシング作業中、目
   盛り付きオリフィスにより規定された圧力損失が、濾過
   機中に存在する水位の上昇を反映し、汚水が直接溢出路
   として作用する溝を経て除去されるように取出しパイプ
   （１１）のオリフィス（１２）の目盛りが選ばれること
   を特徴とする請求項１および３のいずれかに記載の装置
   。
6. 【請求項６】沈降部が、取出しパイプ（１１）の軸を通
   過する、垂直の中間プレーンのいずれかの側に対称的に
   配置された、二つの内部壁（１０、１０ａ）が、粒状物
   質の濾過材への返還を促進する非乱流ゾーンをそれらの
   間に限定し、一方、水は溝部（１１）を経て除去され、
   一つまたはそれ以上の沈静化する外部壁（２０、２０ａ
   ）が内部壁と結合して使用され、内部壁と下方への並流
   分離ゾーンを形成することを特徴とする請求項１に記載
   の装置。
7. 【請求項７】内部および外部壁の間にあるスペースが、
   パイプ、ブレード、またはハニカムの形をしたパーティ
   ション、あるいは水圧径を減少し結果的には乱流を減少
   させる、他の適当な装置により、区分されることを特徴
   とする請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】外部壁が、内部壁の傾斜部に平行するプレ
   ートであることを特徴とする請求項６および７のいずれ
   かに記載の装置。
9. 【請求項９】空気泡を分離ゾーンから移動させ、濾過面
   の方に逃すために、バッフル１３が下方への平流分離ゾ
   ーンに面する、三相混合物の経路に配置されることを特
   徴とする請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】バッフル１３が多角形断面のチューブか
    ら成り、その背部が空気泡の逸れを起こすように指向さ
    れることを特徴とする請求項９に記載の装置。