JPH08281021A - 高速ろ過装置及びこれに使用されるろ材の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速ろ過装置の繊維ろ材を高精度に洗浄す
る。 【構成】 高速ろ過装置１０のろ材層２４は、複数の短
柱状の繊維ろ材２６によって構成されている。このろ材
層２４の周囲には、超音波発振器４２が配設されてい
る。これにより、超音波発振器４２から超音波が発振さ
れ、繊維ろ材２６の表面或いは内部に付着した汚れが剥
離される。このため、繊維ろ材２６を高精度に洗浄する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速ろ過装置及びこれ
に使用されるろ材の洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境美化策の一環として、人工池
や人工滝をビルの前庭や屋内、工場等の敷地内に設置す
ることが広く行われている。これらの人工池等は、通常
は閉鎖水系であるため定期的な水の浄化が必要とされ
る。これらの閉鎖水系の水は、飲用に使用されることは
無く、外観の美化に重点がおかれていることから、従来
では、砂利、砂層をろ材として用いた砂ろ過装置によっ
て浄化を行っていた。

【０００３】この種の砂利、砂層をろ材として用いた砂
ろ過装置は、低コストでの処理が可能であるというメリ
ットがあるものの、ろ過を高速で行うことができず、必
要とする水量をろ過するためにはろ過面積を広くしなけ
ればならず、ろ過装置が大型化し狭い場所での設置が困
難になる。

【０００４】また、従来の砂層を用いたろ過装置におい
ては、ろ材に付着した浮遊固形物を洗浄するための逆洗
工程において多量の水を必要とし、逆洗に多大なエネル
ギーを必要としていた。

【０００５】そこで、本件出願人は上記不具合を解消す
べく、装置の小型化を図ることができると共に効率の良
い水の浄化を行うことができ、更に逆洗時の処理を簡便
かつ迅速に行い得るろ過装置を既に提案している（実願
昭５−５７２４２号参照；平成５年１０月２２日出
願）。

【０００６】このろ過装置について簡単に説明すると、
熱可塑性の短繊維を束状にして該束表面の繊維及び内部
の繊維の一部を融着固定して紐状とし、更にこれを適宜
箇所で切断して短柱状に成形することで、ろ材（繊維ろ
材）を構成している。そして、このろ過装置は、その内
部にろ材を密にした集合体（ろ材層）を配設した点を主
要構成要素としている。

【０００７】上記構成によれば、ろ材自体を上記の構成
としたことにより、浮遊固形物質を効率良く浄化するこ
とが可能となる。また、このろ材を密に集合させてろ材
層を構成していることから高速ろ過が可能となり、装置
の小型化を図ることができる。また、逆洗時において
も、ろ材の比重が軽いことから圧縮空気を下部から供給
すればろ材が水中に分散し、この状態で逆洗水を流入さ
せることによりろ材中に蓄積された浮遊固形物質の分離
除去が可能となる。従って、逆洗時の処理を簡便かつ迅
速に行い得る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した構成によれ
ば、従来よりも効率の良い水の浄化等を行い得るが、更
に繊維ろ材の洗浄を高精度にしたいという要請がある。
すなわち、繊維ろ材の内部に入り込んだ汚れは本来的に
除去しにくく、特に粘性のある汚れが繊維ろ材の内部に
入り込んでいる場合には、汚れの除去が一層困難なもの
となる。

【０００９】本発明は上記事実を考慮し、繊維ろ材を高
精度に洗浄することができる高速ろ過装置及びこれに使
用されるろ材の洗浄方法を得ることが目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る高速ろ過装置は、タンク状の装置本体と、この装置本
体の上部に接続され未ろ水を供給する第１流路と、装置
本体の中間部に配置され繊維ろ材を密に充填させること
により設けられたろ材層と、装置本体の下部に接続され
ろ材層によってろ過された処理水を排出すると共に逆洗
時には導水する第２流路と、逆洗時にこの第２流路によ
って導水された逆洗水を装置本体外へ排出する第３流路
と、を含んで構成される高速ろ過装置であって、ろ材層
の周囲に、超音波発振手段を設けた、ことを特徴として
いる。

【００１１】請求項２記載の発明に係る高速ろ過装置
は、請求項１記載の本発明において、さらに、前記ろ材
層の下方に、エア等によりろ材層の構成要素である繊維
ろ材を攪拌させる攪拌手段を設けた、ことを特徴として
いる。

【００１２】請求項３記載の本発明に係る高速ろ過装置
に使用されるろ材の洗浄方法は、繊維ろ材を密に充填さ
せることによりタンク状の装置本体内に設けられたろ材
層に超音波を照射させ、繊維ろ材から汚れを剥離させる
第１の工程と、曝気及び逆洗を行うことにより繊維ろ材
を洗浄する第２の工程と、を有することを特徴としてい
る。

【００１３】請求項４記載の本発明に係る高速ろ過装置
に使用されるろ材の洗浄方法は、繊維ろ材を密に充填さ
せることによりタンク状の装置本体内に設けられたろ材
層の下方からエア等を吹き付けて繊維ろ材を攪拌させる
第１の工程と、攪拌された繊維ろ材に超音波を照射さ
せ、繊維ろ材から汚れを剥離させる第２の工程と、逆洗
により繊維ろ材を洗浄する第３の工程と、を有すること
を特徴としている。

【００１４】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、タンク状の装
置本体の上部に接続された第１流路から未ろ水が供給さ
れる。供給された未ろ水は、装置本体の中間部に配置さ
れたろ材層によってろ過される。なお、このろ材層は、
繊維ろ材を密に充填させることにより設けられているた
め、未ろ水の高速ろ過が可能となる。ろ材層によってろ
過された処理水は、装置本体の下部に接続された第２流
路によって排出される。

【００１５】一方、ろ材層の構成要素である繊維ろ材を
洗浄する場合には、第２流路から装置本体内へ導水され
る。この導水された水によって繊維ろ材が洗浄される。
このとき、本発明では、ろ材層の周囲に超音波発振手段
を設けたので、発振された超音波によって繊維ろ材に付
着した汚れ（粘性の高い汚れも含む）が繊維ろ材から剥
離される。これにより、繊維ろ材は高精度に洗浄され
る。なお、洗浄後の逆洗水は、第３流路から装置本体外
へ排出される。

【００１６】請求項２記載の本発明によれば、請求項１
記載の本発明において、更にろ材層の下方にエア等によ
りろ材層の構成要素である繊維ろ材を攪拌させる攪拌手
段が設けられているため、繊維ろ材が密に充填された状
態で超音波で汚れを剥離する場合に比し、より一層効率
良く汚れを剥離させることが可能となる。

【００１７】請求項３記載の本発明によれば、第１の工
程によって、タンク状の装置本体内に設けられたろ材層
に超音波が照射される。なお、このろ材層は、繊維ろ材
を密に充填させたものである。これにより、繊維ろ材に
付着した汚れ（粘性の高い汚れも含む）が繊維ろ材から
剥離される。次いで、第２の工程によって、曝気及び逆
洗が行われる。これにより、繊維ろ材が洗浄される。従
って、本発明によれば、繊維ろ材は高精度に洗浄され
る。

【００１８】請求項４記載の本発明によれば、第１の工
程によって、タンク状の装置本体内に設けられたろ材層
の下方からエア等が吹き付けられて繊維ろ材が攪拌され
る。なお、このろ材層は、繊維ろ材を密に充填させたも
のである。これにより、繊維ろ材は、密に充填された状
態から解放され、単体で浮遊するような状態となる。次
いで、第２の工程によって、攪拌された繊維ろ材に超音
波が照射される。これにより、浮遊状態にある繊維ろ材
から汚れ（粘性の高い汚れも含む）が剥離される。次い
で、第３の工程によって逆洗されて繊維ろ材が洗浄され
る。従って、本発明によれば、繊維ろ材を攪拌した上で
超音波で汚れを剥離させていくので、より一層繊維ろ材
の洗浄が高精度になる。

【００１９】

【実施例】以下に、図１〜図４を用いて、本発明の一実
施例について説明する。

【００２０】図１には高速ろ過装置１０の全体構成が概
略的に示されており、又図２には高速ろ過装置１０の外
郭構成が斜視図にて示されている。これらの図に示され
るように、高速ろ過装置１０は、有底円筒形状かつ上端
周縁部にリング状のフランジ部１２Ａが設けられたタン
ク１２を備えている。なお、タンク１２の下部は、複数
の支柱１４によって支持されている。

【００２１】タンク１２の開口部分には、略円板形状の
蓋体１６が載置されている。蓋体１６の下端周縁部には
リング状のフランジ部１６Ａが設けられており、前述し
たタンク１２のフランジ部１２Ａに密着された状態で図
示しないボルト等により締結されている。これにより、
タンク１２の開口部分が閉止されている。

【００２２】上述したタンク１２の上部周壁部には、未
ろ水供給パイプ１８が貫通されている。この未ろ水供給
パイプ１８はタンク内部で上方へ屈曲されており、更に
この屈曲端部（即ち、吐出口）には金網製で円筒型のフ
ィルタ２０が取り付けられている。このフィルタ２０の
上端部には円板状かつステンレス製の頂板２２が嵌着さ
れている。上述した未ろ水供給パイプ１８によって人工
池等の水がタンク１２の内部に供給され、この際にフィ
ルタ２０によって粗い塵が除去される。

【００２３】また、タンク１２の中間部には、ろ材層２
４が配置されている。このろ材層２４は、図３に示され
る如く短柱状の繊維ろ材２６を多数充填することにより
構成されている。この繊維ろ材２６について更に詳細に
説明すると、繊維ろ材２６は、熱可塑性の短繊維を束状
にし、該束表面の繊維及び内部の繊維の一部を融着固定
して紐状となし、これを適宜長さで切断して短柱状に成
形することにより設けられている。より具体的には、本
実施例では、４ｄ（デニール）で長さ１０２ｍｍのポリ
エステル中空繊維と３ｄで長さ７６ｍｍの通常のポリエ
ステル繊維とを１：１の割合で混合してカードスライバ
ーを形成し、赤外線で余熱後、１３０℃のパイプヒータ
ーを通して、繊維間及びスライバー表面を熱融着させて
直径６ｍｍの繊維束を成形し、冷却固化した。この繊維
束をカッターで長さ６ｍｍに切断して、図３に示す如き
円柱形の繊維ろ材２６としたものである。得られた繊維
ろ材２６の繊維比重は、１．３８、嵩高密度は６８ｋｇ
／ｍ³ であった。

【００２４】なお、本実施例では熱可塑性の短繊維の素
材としてポリエステルを使用したが、これに限らず、ポ
リプリロピレン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、
ポリアクリル等を用いてもよく、更にこれらを単独で使
用してもよいし、２種以上の繊維を混合して使用しても
よい。また、短繊維は、通常の繊維形状であっても中空
繊維であってもよいし、更には繊維表面にクラック等を
有する変形繊維であってもよい。付言すれば、繊維表面
に凹凸を有する変形繊維や中空繊維は、表面積が大きく
なり、細かい浮遊固形物質の除去が効果的に行えるた
め、好ましい。さらに、繊維ろ材２６の断面形状は必ず
しも円形でなくてもよく、例えば、多角形、星型、花弁
状等でもよく、更には束が中空であってもよい。また、
それらの束状繊維集合体を切断する切断方向について
も、必ずしも繊維方向に垂直に切断する必要はなく、斜
め方向であってもよいし、切断面が平面ではなく凹凸を
なしていてもよい。

【００２５】ここで、表１には、円柱形の繊維ろ材２６
のサイズを変化させた場合の浮遊固形物質の除去率の測
定結果が示されている。なお、浮遊固形物質としては沖
縄赤土を１１０℃で乾燥後、０．４２ｍｍメッシュを通
過したものを用いた。また、透過流速は５０ｍ／ｈとし
てろ過を行った。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に示す如く、繊維ろ材２６の如くその
形状が円柱形の場合、浮遊固形物質の含有量に係わら
ず、小型の繊維ろ材の方が浮遊固形物質の除去率が高か
った。すなわち、浮遊固形物質の除去効率の観点から
は、その直径が約２〜約１０ｍｍ程度が好ましく、特
に、約３〜約６ｍｍ程度が好ましい。直径が１０ｍｍを
超えるとろ過効率が悪化し、２ｍｍ未満であると、逆洗
時に流失し易くなり好ましくない。また、長さも同様
に、約２〜約１０ｍｍが好ましく、特に、約３〜約６ｍ
ｍ程度が好ましい。

【００２８】図１に戻り、上述したろ材層２４の下方に
は、砂利を充填することにより設けられた砂利層２８が
設けられている。なお、砂利層２８は、タンク１２の下
部に配置された円板状の多孔板３０によって支持されて
いる。この砂利層２８には、エア供給系統が埋設されて
いる。すなわち、タンク１２の下部周壁部には、エア供
給パイプ３２が貫通されている。このエア供給パイプ３
２はタンク内部で下方へ屈曲されており、更にこの屈曲
端部（即ち、吐出口）には、矩形管である散気管３４が
エア供給パイプ３２と平行に接続されている。この散気
管３４の両側壁には、所定の間隔で複数の枝管３６が連
通状態で立設されている。なお、各枝管３６はパイプ状
とされており、先端部はタンク内周面に近接配置されて
いる。この枝管３６の下部には、その長手方向に沿って
複数の通風口（図示省略）が形成されている。

【００２９】さらに、タンク１２の底部中央には、流量
調整弁を備えた処理水排水・逆洗水供給パイプ３８が接
続されている。この処理水排水・逆洗水供給パイプ３８
は、上述したろ材層２４を透過した清澄な処理水を人工
池等に再供給するために使用されるが、逆洗時にはこの
処理水排水・逆洗水供給パイプ３８を利用して逆洗水が
タンク１２内に供給される。また、逆洗水をタンク１２
外に排出すべく、蓋体１６には外部と連通された逆洗水
排出パイプ４０が接続されている。

【００３０】以上が本実施例に係る高速ろ過装置１０の
全体構成であり、以下に本実施例の主要部の構成を説明
する。

【００３１】図１に示される如く、本実施例では、タン
ク１２の所定外周部（上述したろ材層２４の外周部に相
当する部位）に、複数の超音波発振器４２が配設されて
いる。これにより、図４図示の範囲で超音波洗浄可能領
域が得られる。なお、超音波の周波数は、１０〜１００
ｋＨｚに設定されている。

【００３２】次に、本実施例の作用を説明する。通常の
人工池等の水をろ過する場合には、図１に実線矢印で示
される如く、未ろ水供給パイプ１８から未ろ水がタンク
１２内に供給される。これにより、未ろ水はフィルタ２
０を通り、この際に粗い塵が除去される。フィルタ２０
よりタンク１２の上部に散水された水は、ろ材層２４の
上層に滞留した後、水頭差によってろ材層２４及び砂利
層２８を透過していく。この過程で、水中の浮遊固形物
質がろ過されて除去される。特に、本実施例では、多数
の繊維ろ材２６によってろ材層２４を構成していること
から、効率良くかつ精度良くろ過される。ろ過された清
澄な処理水は、多孔板３０を通ってタンク１２の下部か
ら処理水排水・逆洗水供給パイプ３８を介して排出され
る。これにより、清澄な処理水が再び人工池等に戻され
る。

【００３３】一方、上述したろ過工程を繰り返すうち
に、繊維ろ材２６の表面及び内部に汚れが付着する。こ
の汚れの中には、粘性の高いものも含まれている。この
場合、以下の要領によって繊維ろ材２６が洗浄される。

【００３４】まず、図１図示状態で、超音波発振器４２
から超音波を発振させる。これにより、ろ材層２４の繊
維ろ材２６の表面等に付着した汚れが繊維ろ材２６から
剥離される。続いて、図４に破線で示される如く、エア
がタンク１２の下部に供給される。つまり、コンプレッ
サを駆動させることにより、エア供給パイプ３２からエ
アが散気管３４に供給され、更に散気管３４から複数の
枝管３６にエアが供給される。このエアは各枝管３６の
通風口からタンク１２の下部に噴出される。この結果、
比重の軽い繊維ろ材２６は、エアによって生じた水流
（図４の二点鎖線矢印）によって攪拌され、攪拌されな
がら超音波洗浄が継続実施される。これにより、繊維ろ
材２６の表面及び内部に付着した汚れが更に剥離され
る。その後、人工池等の水が逆洗水として、図１の破線
矢印で示される如く、処理水排水・逆洗水供給パイプ３
８からタンク１２の下部に供給される。これにより、一
層攪拌が促進され、繊維ろ材２６の洗浄効果が高められ
る。なお、この際においても、超音波発振器４２から超
音波を発振させる。このようにして繊維ろ材２６の洗浄
工程が済んだら、逆洗水排出パイプ４０から高速ろ過装
置１０の外部へ排出される。

【００３５】なお、曝気・逆洗による繊維ろ材２６の洗
浄後、攪拌された繊維ろ材２６は、沈降して再びろ材層
２４を形成する。このとき、処理水排水・逆洗水供給パ
イプ３８から若干の排水を行えば、その際の水圧により
密に繊維ろ材２６が充填される。

【００３６】このように本実施例では、熱可塑性の短繊
維を束状にし、該束表面の繊維及び内部の繊維の一部を
融着固定して紐状となし、これを適宜長さで切断して短
柱状に成形することにより設けられた繊維ろ材２６を密
に充填することによりろ材層２４を設け、その周囲に繊
維ろ材２６に付着した汚れを剥離するための超音波発振
器４２を配設したので、繊維ろ材２６を高精度に洗浄す
ることができる。

【００３７】しかも、本実施例では、攪拌させながら超
音波洗浄を行う構成であるため、充填状態で超音波洗浄
する場合よりも、洗浄精度を高めることができる。ま
た、これにより、超音波発振器４２の配設個数の削減を
図ることもできる。

【００３８】なお、本実施例では、図１図示状態、即ち
繊維ろ材２６が充填された状態で超音波を照射し始めた
が、これに限らず、繊維ろ材２６を攪拌させてから超音
波を照射するようにしてもよい。

【００３９】また、本実施例では、熱可塑性の短繊維を
束状にし、該束表面の繊維及び内部の繊維の一部を融着
固定して繊維ろ材２６を構成しているが、これに限ら
ず、バインダ等で接着する構成にしてもよい。さらに、
筒枠型等の小型容器に短繊維を詰めて繊維ろ材２６を構
成してもよく、繊維ろ材２６であればすべて適用可能で
ある。

【００４０】さらに、本実施例では、ろ材層２４の下部
に砂利層２８を配設しているが、この砂利層２８は必ず
しも必要ではなく場合によっては省略することも可能で
ある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高速
ろ過装置及びこれに使用されるろ材の洗浄方法は、繊維
ろ材を高精度に洗浄することができるという優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る高速ろ過装置の概略構成図であ
る。

【図２】図１に示される高速ろ過装置の外郭を示す斜視
図である。

【図３】図１に示されるろ材層を構成する繊維ろ材の斜
視図である。

【図４】繊維ろ材の洗浄工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 高速ろ過装置 １２ タンク（装置本体） １８ 未ろ水供給パイプ（第１流路） ２４ ろ材層 ２６ 繊維ろ材 ３２ エア供給パイプ（攪拌手段） ３４ 散気管（攪拌手段） ３６ 枝管（攪拌手段） ３８ 処理水排水・逆洗水供給パイプ（第２流路） ４０ 逆洗水排出パイプ（第３流路） ４２ 超音波発振器（超音波発振手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 29/38 ５２０Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク状の装置本体と、 この装置本体の上部に接続され未ろ水を供給する第１流
   路と、 装置本体の中間部に配置され繊維ろ材を密に充填させる
   ことにより設けられたろ材層と、 装置本体の下部に接続されろ材層によってろ過された処
   理水を排出すると共に逆洗時には導水する第２流路と、 逆洗時にこの第２流路によって導水された逆洗水を装置
   本体外へ排出する第３流路と、 を含んで構成される高速ろ過装置であって、 ろ材層の周囲に、超音波発振手段を設けた、 ことを特徴とする高速ろ過装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記ろ材層の下方に、エア等に
   よりろ材層の構成要素である繊維ろ材を攪拌させる攪拌
   手段を設けた、 ことを特徴とする請求項１記載の高速ろ過装置。
3. 【請求項３】 繊維ろ材を密に充填させることによりタ
   ンク状の装置本体内に設けられたろ材層に超音波を照射
   させ、繊維ろ材から汚れを剥離させる第１の工程と、 曝気及び逆洗を行うことにより繊維ろ材を洗浄する第２
   の工程と、 を有することを特徴とする高速ろ過装置に使用されるろ
   材の洗浄方法。
4. 【請求項４】 繊維ろ材を密に充填させることによりタ
   ンク状の装置本体内に設けられたろ材層の下方からエア
   等を吹き付けて繊維ろ材を攪拌させる第１の工程と、 攪拌された繊維ろ材に超音波を照射させ、繊維ろ材から
   汚れを剥離させる第２の工程と、 逆洗により繊維ろ材を洗浄する第３の工程と、 を有することを特徴とする高速ろ過装置に使用されるろ
   材の洗浄方法。