JPH0741256B2 - 充▲填▼層装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、河川水や下水、し尿、産業廃水等を物理化学
的に清澄濾過、もしくは生物作用を含んだ形で生物濾過
することにより浄化する充填層を有する充填層装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

砂、アンスラサイト、活性炭、プラスチック粒子、人工
石等の粒状濾材を充填し、清澄濾過や微生物を粒状濾材
表面に保持させた生物濾過により浄化する充填層装置
は、使用中に適切な頻度で捕捉SS、不要な微生物等から
なる汚泥を洗浄、除去する必要がある。洗浄方法は、水
又は空気、もしくは水と空気の両方を用いて行うのが一
般的であり、比較的清澄な水の濾過に際しては、水だけ
の洗浄で良好な洗浄結果が得られるが、比較的汚濁の進
行した水や、あるいは、有機物を多量に含んだ水を対象
として充填層内で生物学的な有機物分解を積極的に行わ
せた場合では、水と空気の両方を用いなければ良好な洗
浄結果が得られない。

一般に、水と空気を用いる洗浄方法は、第１に空気洗浄
を行い、第２に水洗浄を行い、排出ロンダ等から洗浄排
水を系外に排出するものである。また、強力な洗浄が必
要なときには、空気洗浄と水洗浄との間に空気・水同時
洗浄を加えることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、充填層を水と空気を用いて洗浄するとき
は、洗浄直前の槽内水位が濾抗によって上昇しているか
ら、そのままの状態で洗浄にはいると、空気・水同時洗
浄時に排出ロンダ等の排出手段から粒状濾材の混入した
洗浄排水が流出し、また空気・の水同時洗浄を行わない
場合でも、空気洗浄時の気泡が充填層に残っているため
にその後水洗時に同様の現象が生ずることが多い。

このように、充填層を水と空気とを用いて洗浄すると、
充填層を形成する粒状濾材が槽外に流出し易く、著しい
場合では年間10％以上もの流失が認められる。粒状濾材
が流失すると、この補充は勿論のこと、洗浄排水槽や排
水ポンプなどが閉塞し、処理不能状態に陥ることもしば
しばあり、重大な問題であった。

このような問題点を解決するために、洗浄排水の排出ロ
ンダ等の排出手段にバッフルプレートを取り付け、粒状
濾材が洗浄排水に混入した場合でも、バッフルプレート
で分離させるなどの工夫もなされてきた。

さらには、充填層上端と洗浄排水排出口との間の槽壁に
中間排水口を槽壁外側に開閉弁を設けて、あらかじめ層
内水位を低下させて空気・水同時洗浄時に洗浄排水を排
出させないことによって粒状濾材流出防止を図ってき
た。

しかしながら、前者では構造が著しく複雑になる。後者
では槽壁と中間排水口の開閉弁との間に粒状濾材が堆積
し、中間排水口を開けたときに堆積濾材が流出してしま
う。粒状濾材の堆積を防止する目的で中間排水口自体を
粒状濾材の安息角（50度）程度の傾きを設けることも可
能であるが、槽体がRC製の場合、槽壁の幅が厚いため中
間排水口の位置が充填層上端よりはるかに上方になるた
め、十分な水位低下効果が期待できなくなるという矛盾
におちいるなど、抜本的な解決策が求められている。

本発明は、このような問題点を解決し、常に良好な洗浄
を可能にし、粒状濾材の流出がなく、安定した運転を継
続することのできる排出装置および充填槽装置を提供し
ようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、下記（１）〜（２）記載のものであり、これ
により上記課題を解決することができる。

（１）槽内に粒状濾材の充填層を有する水を浄化するた
めの充填層装置において、該槽内に下方から上方に延び
て該充填層の上端面より若干上の位置に上向きの開口を
有する排水管を設け、該開口はその上に設けた上面が粒
状濾材が堆積しないような傾斜面を有する遮蔽部材を有
しており、該開口は該遮蔽部材により開閉自在とされて
いることを特徴とする水を浄化するための充填層装置。

（２）該遮蔽部材の開口率を制御する制御装置を設けて
排水量を制御することを特徴とする請求項１記載の水を
浄化するための充填層装置。

本発明における排水管の開口は、排水すべき水の排水管
の端部に設けられているため、排水管へ至る案内距離が
実質的に零である位置に設けられと共に該開口を遮蔽部
材にて開閉自在に構成されている。即ち、該開口は、こ
れが開の状態の時は水は直接、瞬時に排水管内に案内さ
れ、閉の状態の時は水は排水されない。言い換えれば、
該遮蔽部材は、通常見られる排水管に連通した案内部材
内に水をある程度導入したところに設けられたものでな
く排水管入口側管壁もしくは排水管入口側端部を開閉す
る弁としての機能が発揮できるように構成したものであ
る。

このように構成することにより該案内部材をなくして案
内距離をなくすことにより、案内部材位置での固形物の
滞留、およびそこからの排水による流出が防止できるた
め、管路の目詰まり防止と、固形物流出の防止ができる
ものである。

前記排水管の遮蔽部材における開口の開閉を制御する構
成は、任意であり、特に制限されないが、開口の開閉方
向を上下方向に制御する手段、開口の開閉方向を左右方
向に制御する手段、開閉をヒンジにより片開き方向に制
御する手段等が挙げられる。この場合、具体的な遮蔽部
材の開閉の駆動手段として、シリンダー、ワイヤー等を
用いた機械的昇降またはスライド機構、ヒンジ機構を使
用できる。

本発明の充填層装置は、種々の処理すべき原水を粒状濾
材を充填した充填層に通水し、処理経過と共に濾材間に
SS等の汚水成分の捕捉量が大きくなり、濾抗が増加し、
処理能力および効率が低下した時にこれら汚水成分を除
去するために粒状濾材を洗浄する場合、粒状濾材の系外
への流出を完全に防止できる開閉自在に構成された上記
排水装置を設けたもので、その排水のための開口を槽内
の充填層上端面より若干上に設けたことを特徴の一つと
するものである。

ここで、充填層上端面より若干上とは、排水時に水の流
動により粒状濾材が浮遊し、排水口から流出しまうこと
がない程度に該充填層から離れている距離を言う。具体
的には開口は濾過面積１〜100m²の装置において、100〜
500mm、好ましくは150〜300mmの位置に設けることが望
ましく、これは従来の1/3の距離であり、充填層の有効
量を増大すると共に洗浄用水量を低減する効果がある。

即ち、空気および／または水により充填層の粒状濾材を
遊離、運動せしめて洗浄するときは、粒状濾材は開口の
位置以上に浮遊させられるので該開口を閉の状態に維持
し、粒状濾材が自然沈降して定常な充填層が形成された
後、排出すべき水が存在する場合は該開口を開の状態に
すると、充填層上端面より若干上に設けているため、槽
内水位が排水口下端になるまで排水できるので槽内水位
を極力低下させることができる。

該洗浄に必要な水、空気を充填層に供給する手段は従来
公知のものが使用され、具体的には、充填層下部に設け
た空気供給装置、洗浄水供給装置等の分配装置が挙げら
れる。

該分配装置の例としては、水およびガスの分配および処
理水の集水を兼用できる分配管、水またはガスを独立に
分配する分配管等管部材とポンプまたはブロワを組み合
わせた装置、上記集水機能を多孔板を介して設けた分配
装置、およびレオポルドブロック等の有効ブロック型集
散水分配装置等を挙げることができる。

また、洗浄排水の排出処理は、他の任意の排水手段、例
えば、槽内に排水ロンダを該開口より上部に設けて行う
ことが好ましい。

本発明の充填装置における排水装置の遮蔽部材の制御は
上述の本発明排水装置で述べた手段等を用いることがで
きるが、好ましくは、開口の開閉方向を上下方向に制御
するものであるが、特に制限されない。

この場合開口形状は任意であり、また、開口の向きが上
向きであれば、その開口の個所に側壁に開口部を設けた
内筒を移動できるように設け、その開口部を通して排水
するようにしたものであってもよい（第６図）。該開口
は、槽内水位の変化に応じて開口率、即ち開口の大きさ
を調節できるように遮蔽部材を構成することができる。
この場合、開閉速度と組み合わせて調整してもよい。特
に、開方向への速度を一定にした場合、排出水量が一定
になるような開口形状を設定することもできる。

本発明において、該開口は複数個設けることができ、こ
の場合、開口を別の排水管に設けても共通の排水管に設
けてもよい。

また、該排水管の排水流出部の位置および構成に任意で
あるが、槽外部で一度立ち上げ該開口の下端より上方で
開口するように構成すると、排水終了時にサイフォンが
崩れるため配管内の水が開口に戻り開口に付着したゴミ
を洗い出すことができるので望ましい。

本発明における充填層装置は、処理すべき水を充填層下
部から上部へ上向流で処理する型でも、充填層上部から
下部へ下向流で処理する型でもよい。また、本発明の充
填層装置は、粒状濾材による濾過機能が少なくとも発揮
されるのであれば、その処理の詳細は限定されず、物理
的濾過のみの型、物理的濾過と生物学的処理を兼ねる型
（例えば、粒状濾材に微生物膜を形成したもの、好気性
でも嫌気性でもよい。）でも、あるいは物理あるいは化
学的処理（例えば、イオン交換等）を兼ねる型でもよ
い。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例を図面を参照して、説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

第１図は本発明の排水装置の一例を配備した生物膜を用
いた充填層装置１の縦断面図を示し、合わせて通水状態
を示す図である。

第２図は、本発明の一例を示す排水装置の拡大図であ
る。

本装置は濾過機能としてのSSの除去に加え、溶解性のBO
D等の汚濁物質を生物学的に除去を行うことを特徴とす
る。

充填層装置１は、槽２と、生物膜を付着した粒状濾材４
を充填した充填層４と、これを支持すると共に充填層に
空気、水等を供給する供給管を配備した支持部５と、粒
状濾材洗浄時に洗浄排水を排出するための排出ロンダ６
と、排出時の水位を充填層上端面より若干上部に排水の
ための開口が形成されるように配備した排水装置７と該
槽２と連絡した種々の管路および弁等から概略構成され
ている。

充填層装置１の機能を簡単に説明すると、河川水、下水
等の処理すべき原水は原水流入弁18を開として槽２内に
導入され、充填層３を通水されて、粒状濾材４に付着し
た微生物（生物膜）によりBOD成分の生物学的分解やSS
等の除去が行われ、清浄化された処理水は開とした処理
水流出弁20から流出されるというものである。

上記処理を継続すると水位が上がり、濾過機能が低下す
るので、充填層を洗浄しなければならない。以下、充填
層の洗浄方法を本排水装置の構成、遮蔽部材の構成、機
能等の説明と平行して詳述する。

まず、排水装置の構成を説明する。

本発明の排水装置７は、排水管８と、該開口の開閉を制
御するための開閉制御部材９とからなり、開閉制御部材
９は、洗浄排水の排水管８と上下に摺動可能に密に接し
た内筒13を保持した濾材落下部材10と、部材10を保持す
る棒体12と、棒体12、引いては内筒の上下移動を制御す
る昇降装置11とからなる。開口15は、内筒13の壁を一部
切り欠いたものであり、棒体12を上げることにより、内
筒13は排水管８から出て開口15が露出されると共に排水
管の一部を構成し、排水が導入される。

該開口15の形状は特に制限なく、例えば、第３図〜第５
図に示した内筒の展開図の壁形成部16と開口形成部17か
ら形成されたものでもよい。

次の充填層洗浄の操作の一例と開口制御について説明す
る。

空洗前の排水 原水流入弁18を閉として、原水流入を止め、弁19〜22を
閉とし、第６図に示したように昇降装置11を駆動して開
閉制御部材９を上げて開口15を露出させて排水すること
により水位を空洗に最適な所望位置までさげる。

空洗 昇降装置11を駆動して開閉制御部材９を下げて内筒を排
水管７で覆うことにより開口15を閉とし、洗浄用空気供
給弁21を開として、充填層に空気を供給して充填層の粒
状濾材を、遊離、攪拌させて、SS等の目詰まり物質を剥
離あるいは遊離させる。内筒13はシール材14により水密
されているので、粒状濾材４が開口15を通り排水管８に
流出することはない。

空洗および水洗浄 の操作に加え逆洗用水供給弁22を開として洗浄時水位
が排水ロンダ６より下の所望位置まで水を供給し、洗浄
効果を上げる。

排水ロンダによる排水 弁21を閉として粒状濾材を排出しないように弁22を調整
して水を供給し、主に浮上物を水と共に排水ロンダから
排出する。

排水口排水による水位低減化 弁22を閉とし、粒状濾材４が自然沈降して充填層が復元
したらと同様に操作して開口15から排水させ、水位を
排水口下端まで下げる。この時、昇降装置を制御するこ
とにより排水口の開口の大きさが調整でき、排水口付近
の排水速度増加による粒状濾材の浮遊、流出を確実に防
止できると共に水位を更に下げることができる。

また、濾材落下部材10は洗浄後の粒状濾材の自然沈降
時、その上に濾材が堆積することなく落下するように勾
配を設けてある。

排水の水量については、水位およびその時点での開口面
積、排出管８の配管損失、排出管７の排水排出先の水位
等により予想することが可能である。

従って、排水量に対し、開閉制御部材のストローク、開
口15の開閉時間および内筒13の開口形状により時間変化
に対する排水量を任意に設定することが可能である。第
３図は一定速度で開けば時間経過に対して排水流量を一
定とすることができる開口形状を示した一例である。

一方こうした考慮が不要な場合は、内筒13はガイドとし
ての機能のみを有するようにしてもよい。内筒の排水口
の開閉速度あるいは開閉の調整方法としては、開閉速度
そのもの、即ち、昇降装置の駆動速度を可変とするか、
あるいは動作タイマーと停止タイマーの組合せによる調
整でもよい。

尚、遮蔽部材は、排水管の開口を開閉するものであり、
いかなるものでもよいが、実施例に示した以外に単に排
水管端部を開口とし、その開口を板状部材等で遮蔽する
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の方式に比べ洗浄時に濾材の流出
を減少することができると共に排水到達水位を下げるこ
とができる。

即ち、 1.排水の呑込箇所に止水機能を有する部材を設けている
ため、従来のように呑込箇所に堆積することはなく、従
ってこの粒状濾材が流出することはない。

2.開口が槽内に設けられるため、従来の安息角を確保す
ることにより生じていた排水不可能なレベル差を必要と
しない。従って、排水到達水位を下げることができる。

3.排水流量について、従来は自然流下のため、初期流量
が大きく、呑込部の接近流速が速いため呑込箇所付近の
濾材の流出の一因となっていた。本発明では内筒に設け
られた開口の面積を開閉速度等と組合せて排水流量を制
御し、粒状濾材の流出を更に防止すると共に排水到達水
位を低減化できる。

従って、洗浄用水量を低減化できると共に有効充填層容
量を増大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の具体的実施例の排水装置を配備した
本発明の充填層装置の一例を示す断面図である。第２図
は、本発明の排水装置の一例を示す図である。第３図〜
第５図は、内筒を展開した例を示す展開図である。第６
図は、遮蔽部材を開状態にした時の状態を示す部分断面
図である。 符号の説明 1:充填層装置、2:槽 3:充填層、4:粒状濾材 5:支持部、6:排出ロンダ 7:排出装置、8:排水管 9:開閉制御部材、10:濾材落下部材 11:昇降装置、12:棒体 13:内筒、14:シール材 15:開口、16:壁形成部 17:開口形成部、18:原水流入弁 19:酸素供給弁、20:処理水流出弁 21:洗浄用空気供給弁 22:逆洗用水供給弁

フロントページの続き (72)発明者 栃久保 英二 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フィルコ株式会社内 (72)発明者 府中 裕一 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フィルコ株式会社内 (72)発明者 沢井 賢司 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フィルコ株式会社内 (72)発明者 安達 晋 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フィルコ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】槽内に粒状濾材の充填層を有する水を浄化
   するための充填層装置において、該槽内に下方から上方
   に延びて該充填層の上端面より若干上の位置に上向きの
   開口を有する排水管を設け、該開口はその上に設けた上
   面が粒状濾材が堆積しないような傾斜面を有する遮蔽部
   材を有しており、該開口は該遮蔽部材により開閉自在と
   されていることを特徴とする水を浄化するための充填層
   装置。
2. 【請求項２】該遮蔽部材の開口率を制御する制御装置を
   設けて排水量を制御することを特徴とする請求項１記載
   の水を浄化するための充填層装置。