JPH0448906A - カスケード型水処理装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、表流水などから懸濁物質やごみなどを取り除
く水処理装置の改良に関する。

（従来の技術） 地表面を流れる表流水の濾過装置として重力式濾過池が
知られている。これは池内の自由水面の水位と流出水位
との水頭差で懸濁液を砂利や砂などの濾過材を層状にｔ
ｌ積させたフィルタに通して濾過するものである。懸濁
液は重力によりフィルタを上から下へ通り抜けるので、
このような濾過方法は下向流式と呼ばれている。

一方、ポンプにより圧送された懸濁液がフィルタの下か
ら上に通り抜ける下向流式の濾過装置も知られている。

（発明の課題） ところで、このような濾過装置においては下向流式の場
合も下向流式の場合も一般にフィルタの構成には特に違
いがなく、上側に粒径の小さい濾過材の層を形成し、下
側に粒径の大きな濾過材の層を形成していた。

ところで、表流水がフィルタを通過するにつれて表流水
に含まれる懸濁物質が除去されるため、フィルタの下流
側はど表流水中の懸濁物質の濃度は薄くなるが、これら
の濾過装置にあっては濾過材の配置や密度が流れの方向
や濾過の進捗と無関係に決められているため濾過効率は
必ずしも高くなく、必要な濾過効率を達成するために再
処理を必要としたり、必要な濾過流量を確保するために
装置が大型化するなどの堝会があった。

本発明は、以上の問題点を解決すべく、濾過効率の高い
濾過装置を提供することを目的とする。

（課題を達成するための手段） 本発明は、水に含まれる懸濁物質や浮遊物質を粒子を充
填したフィルタで除去する水処理装置において、単位長
さ当たりのフィルタに充填される粒子の総表面積をカス
ケード理論に基づき上流から下流に向かって縮小してい
る。

ゴな、単位長さ当たりのフィルタに充填される粒子の総
表面積の縮小を、フィルタ内部に充填する粒子の粒径変
化によって実現している。

あるいは、単位長さ当たりのフィルタに充填される粒子
の総表面積の縮小を、フィルタ内部に充填された粒子の
粒度変化によって実現している。

あるいは、フィルタに充填される単位長さ当たりの粒子
の総表面積の縮小を、フィルタ内部に充填された粒子の
密度変化によって実現している。

（作用） 分離技術において分離ユニットの最も効率的な積み重ね
形状は理想カスケード形状であり、第１図に示すように
分離ユニットＡに投入される原料をＦ、この原料Ｆの分
離によって生成される濃縮物をＣ１希釈物をＷとすると
、理想カスケード形状においては原ｆｌ−１Ｆの入口で
分離ユニットへの数は最大となる。

つまり、原料Ｆを表流水、濃縮物Ｃを懸濁物質、希釈物
Ｗを水、分離ユニットＡを濾過材とすると、フィルタの
下流に行くほど濾過材の必要数量は減少する 具体的には、表流水中の懸濁物質や浮遊物質は濾過材の
粒子との接触により分離されるので、フィルタの単位長
さに含才れる濾過材の粒子の総表面積を理想カスケード
に基づき下流に行くに従って減少させれば、粒子の総表
面積を減らさない場合と同じ量の懸濁物質や浮遊物質を
除去でき、かつ粒子が流れに及ぼす抵抗を減らすことが
できる。

また、フィルタに充填する粒子の粒径を大きくすると１
粒子の体積に対する表面積の割合が低下するので、単位
長さのフィルタ内部の粒子の総表面積が小さくなる。

あるいは、フィルタの断面積を小さくすると、フィルタ
に充填される粒子の数が減少するので、単位長さ当たり
のフィルタ内部の粒子の総表面積が小さくなる。

あるいは、フィルタ内に充填される粒子の密度を減らす
と、フィルタに充填されるた粒子の数が減少するので、
単位長さ当たりのフィルタ内部の粒子の総表面積が小さ
くなる。

（実施例） 第２図に本発明の第１の実施例を示す。

１は表流水を濾過するフィルタであり、表流水を矢印の
方向に通過させて懸濁物質を濾過する。

フィルタ１の流入口２には整流格子３が設けられる。フ
ィルタ１は流入口２から流出口５に向がってテーパ状に
断面を縮小し、フィルタ１の内部には粒径の異なる３種
類の濾過材４Ａ〜４Ｃが層をなして充填される。

濾過材４八は最も粒径が小さく、最も流入口２寄りに充
填される。また、濾過材４Ｃは最も粒径が大きく、最も
流出口５寄りに充填される。これらの閘に充填される濾
過材４Ｂは濾過材４Ａとと４Ｃの中間の粒径を備える。

各濾過材４Ａ〜４Ｃには粒度調整を行った砂や砂利を使
用する。あるいは、これらを核に特定の懸濁物質を吸着
する腐植土やモンモリロナイトなどの吸着材をカプセル
状に一体化した人工的に生成した粒子を使用することも
できる。

次に作用を説明する。

表流水は図の矢印のように流入口２の整流格子３を通り
抜けてフィルタ１に流入し、まず濾過材４Ａの粒子に接
触する。この時、表流水は整流格子３の上流側で層流あ
るいは乱流のいずれを形成していても、第２図に示すよ
うに整流格子３の細かい隙間をくぐることにより細かい
乱流となり、濾過材４Ａに均等に接触する。

この表流水は濾過材４Ａの粒子との接触により懸濁物質
や浮遊物質を分離した後、粒子の隙間を通って流下する
。

この水はさらに濾過材４Ｂの粒子との接触により懸濁物
質を分離する。ここで濾過層４Ｂは濾過層４Ａに比べて
断面積が小さく、また充填した粒子の粒径が大きくなっ
ている。これは、水と粒子との総接触面積の減少を意味
するが、濾過層４Ｂに達した表流水は懸濁物質の含有量
が濾過材４Ａの手前と比べて少なくなっているために、
粒子との接触により分離される懸濁物質の量も少なく、
総接触面積が小さくなっても単位面積当たりの懸濁物質
の分離量は変わらない。

濾過Ｊｌ１４Ｂｔ−道過した水は、濾過層４Ｃを通過す
るが、ここでも同様に水と粒子との総接触面積が減少し
ている。このようにして、粒子の単位表面積出たりの懸
濁物質の分離量を各層でほぼ等しくすることにより、フ
ィルタ１の通過に伴う水頭損失を小さく抑えつつ懸濁物
質を効率良く分屋することができる。

第３図は第２の実施例を示し、ここではフィルタ１の径
を下流側に行くにつれて細くするのみで、フィルタ１の
内部には濾過材４Ａが均一に充填されている。この場合
もフィルタ１の径の減少により水と接する粒子の表面積
は下流側はど小さくなっている。

また、第４図は第３の実施例を示し、ここではフィルタ
１を断面積の−様な箱型に形成し、内部に充填する濾過
材４Ａの充填密度を変えている。

このために、整流格子３でフィルタ１の内部を濾過１７
Ａ〜７Ｃに画成し、各濾過槽７Ａ〜７Ｃに密度を変えた
濾過材４Ａを充填している。

このため、濾過材４Ａの充填密度の最も低い濾過ＷＩ７
Ｃにおいても各整流格子３が作り出す細がい乱流が均等
に粒子と接触し、好ましい濾過作用を得ることができる
。

なお、この実施例の場合には対象となる懸濁水の濃度が
異なる場合でも、フィルタ１の形状を変える必要がなく
、濾過材４Ａの充填密度を変えるのみで対処することが
できる。

（発明の効果） 以上のように、本発明は単位長さ当たりのフィルタに充
填される粒子の総表面積をカスケード理論に基づき上流
から下流に向がって縮小したので、損失水頭を必要最小
限に抑えつつ大きな濾過効率を達成することができる。

また、このため、小さな装置で大量の表流水を処理する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカスケード理論を説明するチャート、第２図は
本発明の第１の実施例を示すフィルタの縦ｒＩｆｒ面図
、第３図は第２の実施例を示すフィルタの縦断面図、第
４図は第３の実施例を示すフィルタの縦断面図である。 １・・・フィルタ、２・・・流入口、３・・・整流格子
、４Ａ〜４Ｃ・・・濾過材、５・・・流出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水に含まれる懸濁物質や浮遊物質を粒子を充填した
   フィルタで除去する水処理装置において、単位長さ当た
   りのフィルタに充填される粒子の総表面積をカスケード
   理論に基づき上流から下流に向かって縮小したことを特
   徴とするカスケード型水処理装置。 ２、フィルタに充填された単位長さ当たりの粒子の総表
   面積の縮小が、フィルタ内部に充填された粒子の粒径変
   化によつてなされている請求項１記載のカスケード型水
   処理装置。３、フィルタに充填された単位長さ当たりの
   粒子の総表面積の縮小が、フィルタの断面積変化によっ
   てなされている請求項１記載のカスケード型水処理装置
   。 ４、フィルタに充填された単位長さ当たりの粒子の総表
   面積の縮小が、フィルタ内部に充填された粒子の密度変
   化によつてなされている請求項１記載のカスケード型水
   処理装置。