JPH0938418A - 連続砂濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】濾過を中断せずに逆洗、濾砂２２の取り出し洗
浄および濾砂２２の交換を行なう。 【解決手段】４個の砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 、洗浄水
供給手段３、処理水移送手段４、切替手段ｖ11〜ｖ44お
よび配管６からなり、切替手段ｖ11〜44および配管６に
より構成される切替流路Ａが切替手段ｖ11〜44の切替に
より、砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 より単数または複数の
ものを任意に選択し相互に独立した複数の流路を形成
し、これらに異なる機能を分担させることにより、濾過
と並行して逆洗、濾砂洗浄、濾砂交換等を同時に行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生活排水や工場排
水、池、水槽、浴槽等の水の浄化に利用される連続砂濾
過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に砂濾過装置は、一対の流体出入口
をもつ容器およびその中に充填された濾砂からなる。砂
濾過装置は、数十リットルから数立方メートルに至る幅
広い容量の製品があること、鑑賞池、大型池、浴場、温
泉、プール、噴水、養殖池、冷却塔および一般循環系用
水などの幅広い用途に対応する濾砂が開発されているこ
と、構造が単純で安価なこと等の理由により、広く利用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした砂濾過装置に
より一定期間連続して汚水の濾過を続けると、濾砂表面
および濾砂粒間に汚泥等が蓄積されて目詰まりを起こす
ため、濾過力を復元させるために、濾砂に捕捉された汚
れを除去する必要がある。エアーブロー・櫛状棒・水流
等による表面洗浄は、汚水のＢＯＤ値が高いばあい、濾
砂内部に入り込んだ汚れを完全には除去できず、時間の
経過とともに砂濾過装置内部にスライム閉塞、マッドボ
ール、水みち等が生じ、濾過機能を喪失する。このた
め、濾砂内部の残存汚泥等を完全に除去し恒久的に砂濾
過装置を使用するには、濾砂の逆洗・取り出し洗浄・交
換などを定期的に行なうことが不可欠となる。

【０００４】しかし、こうした砂濾過装置において、濾
砂の逆洗・取り出し洗浄・交換などを行なうには砂濾過
装置への処理水の流入を停止しなければならず、濾過処
理と並行して洗浄処理を行なうことができない。

【０００５】また、従来の砂濾過装置では、処理可能な
汚水量・汚れの程度、すなわち汚水処理能力は装置の容
量により限定される。また汚水が一時に大量に流入した
ばあいや極端に汚れた汚水が流入したばあいには、その
つど濾過力復元処理を行なわねばならず、計画的・周期
的な維持管理をすることが困難である。

【０００６】さらに、従来の砂濾過装置では、容量によ
り汚水処理能力が限定されるため、汚水処理能力の上限
を高く設定したばあい、設備の利用は非効率的である。
大量の汚水を処理するには大容量の装置が必要であるた
め、空間の利用も非効率的であり、また砂濾過装置の標
準化ひいては安価な提供は困難である。

【０００７】本発明はこのような従来技術に鑑み、濾過
を中断せずに逆洗、濾砂の取り出し洗浄および濾砂交換
が行なえる砂濾過装置、すなわち連続砂濾過装置であっ
て、同じ容量の従来の砂濾過装置に比して広い範囲の量
・質または流入パターンの汚水に対応でき、維持管理を
計画的に行なえ、設備および空間の利用効率がよく安価
な提供の可能なものを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するため、処理水入口および処理水出口をもつ容器
およびその中に充填された濾砂からなる複数の砂濾過装
置本体と、前記濾砂を洗浄する洗浄水の供給手段と、除
去対象物質含有処理水の移送手段と、連結先を背反的に
選択できる切替手段と、配管とからなり、前記切替手段
および前記配管が、前記複数個の砂濾過装置本体、前記
洗浄水供給手段、前記処理水移送手段の間を結ぶ切替流
路を構成し、前記切替手段の切替によって、前記切替流
路が、任意に選択された単数または複数の砂濾過装置本
体をそれぞれ含む相互に独立した複数の流路を形成する
ことを特徴とする連続砂濾過装置を構成したものであ
る。

【０００９】前記切替手段の切替によって、前記切替流
路が、任意に選択された単数または複数の砂濾過装置本
体をそれぞれ含む相互に独立した複数の流路を形成した
とする。前記複数の流路は相互に独立であるため、前記
切替流路は、全体として、複数の異なる処理、たとえば
処理水処理と逆洗、または処理水処理と濾砂交換、もし
くは処理水処理、逆洗、濾砂交換の３者などを同時に並
行して行なうことができる。ゆえに、前記切替流路は、
一部の砂濾過装置本体が何らかの原因（逆洗、濾砂の交
換、目詰まりなど）により処理水処理を行なえなくて
も、稼働しない砂濾過装置本体とそれ以外の砂濾過装置
本体とのそれぞれを別々の独立した流路に組み込むこと
によって、前記切替流路全体として処理水処理を中断せ
ず連続して行なえる。すなわち、前記切替流路は、連続
砂濾過装置として機能する。

【００１０】以上の説明のとおり、本発明の連続砂濾過
装置は、独立した複数の流路の形成により、濾過処理と
並行して逆洗・濾砂の交換・濾砂の取り出し洗浄などを
行なうことができる。また、本発明の連続砂濾過装置
は、独立した複数の流路の形成パターンの変更、砂濾過
装置本体の数の増減により、幅広い利用ができ、計画的
・周期的な維持管理のみにより非定常な汚水の流入にも
対応できる。また、濾過能力の増減は砂濾過装置本体の
容器の大小ではなく、処理流路に接続される砂濾過装置
本体の数で調節可能なため、砂濾過装置本体の容器ひい
ては砂濾過装置本体の標準化が図れる。さらに、本発明
の連続砂濾過装置は、従来の砂濾過装置に比較し、同じ
容量で幅広い量・質の汚水を処理できるため、空間や設
備が効率よく利用できる。また、非定常な汚水の流入に
も対応することができるため、濾砂のライフサイクルが
長くなる。

【００１１】このように、本発明により、濾過を中断せ
ずに逆洗、濾砂の取り出し洗浄および濾砂交換が行な
え、幅広い量・質・汚水の流入パターンに対応でき、維
持管理を計画的に行なえ、設備および空間の利用効率が
よく安価な提供の可能な連続砂濾過装置が提供される。

【００１２】なお、前記砂濾過装置本体は公知のものを
使用できる。前記砂濾過装置本体において、処理水入口
が洗浄水出口、処理水出口が洗浄水入口であることも、
処理水入口が洗浄水入口、処理水出口が洗浄水出口であ
ることも可能である。前記砂濾過装置本体には、たとえ
ば撹拌棒などを設置することができる。

【００１３】前記洗浄水供給手段は、前記切替流路への
洗浄水供給口および前記切替流路からの洗浄水回収口を
もつ。前記洗浄水供給手段は、前記洗浄水回収口から回
収した洗浄水を再生して前記洗浄水供給口から再び供給
する機能を備えることが可能である。前記洗浄水供給手
段は、ポンプを備えることができる。前記洗浄水として
使用可能な流体としては、たとえば水または洗浄用物質
を含む水溶液などがあげられる。

【００１４】前記処理水移送手段は、前記切替流路への
処理水供給口および前記切替流路からの処理水回収口を
もつ。前記洗浄水供給手段は、ポンプを備えることがで
きる。

【００１５】前記切替手段としては、たとえば三方弁、
二方弁またはこれらの組み合わせなどを用いることがで
きる。前記切替手段の操作は、たとえば時間の経過に基
づいて行なうばあい、前記処理水流入口の水圧に基づい
て行なうばあい、または両者を組み合わせて行なうばあ
いなどがある。前記切替手段の操作は自動制御で行なう
ことが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の連続砂濾過装置の
一実施態様を示す図１〜図８および表１を参照し、本発
明を例示する。

【００１７】本実施形態は、図２に示すように、容器２
１、処理水入口２３および処理水出口２４を備え、濾砂
２２が容器２１中に充填され、処理水入口２３が洗浄水
出口、処理水出口２４が洗浄水入口である４個の砂濾過
装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 （図１）と、洗浄水供給口３１およ
び洗浄水回収口３２をもつ洗浄水供給手段３と、処理水
供給口４１および処理水排出口４２をもつ処理水移送手
段４と、連結先を背反的に選択できる１６個の切替手段
ｖ11〜ｖ44と、配管６とからなる連続砂濾過装置１であ
る。

【００１８】切替手段ｖ11〜44および配管６は切替流路
Ａを構成し、砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 、洗浄水供給手
段３および処理水移送手段４の間を結ぶ。切替流路Ａを
構成する連結は、すべてのi （i=1,2,3,4 ）について
の、「砂濾過装置本体Ｓi の処理水出口２４ー切替手段
ｖi3ー切替手段ｖ(i+1）2 ー砂濾過装置本体Ｓ(i+1) の
処理水入口２３（i=4 のとき、砂濾過装置本体Ｓ4 の処
理水出口２４ー切替手段ｖ43ー切替手段ｖ12ー砂濾過装
置本体Ｓ1 の処理水入口２３) 」、「切替手段ｖi1ー切
替手段ｖi2」、「切替手段ｖi3ー切替手段ｖi4」、「切
替手段ｖi1ー洗浄水回収口３２および処理水供給口４
１」、「切替手段ｖi4ー洗浄水供給口３１および処理水
排出口４２」という連結である。

【００１９】すなわち、切替手段ｖi1は、切替手段ｖi2
を恒常的な連結先とし、洗浄水回収口３２または処理水
供給口４１を背反的に選択できる連結先とする。切替手
段ｖi2は、砂濾過装置本体Ｓi の処理水入口２３を恒常
的な連結先とし、切替手段ｖi1または切替手段ｖ(i-1)3
（i=1 のとき、切替手段ｖ11または切替手段ｖ43）を背
反的に選択できる連結先とする。切替手段ｖi3は、砂濾
過装置本体Ｓi の処理水出口２４を恒常的な連結先と
し、切替手段ｖi4または切替手段ｖ(i+1)2（i=4のと
き、切替手段ｖ44または切替手段ｖ12）を背反的に選択
できる連結先とする。切替手段ｖi4は、切替手段ｖi3を
恒常的な連結先とし、洗浄水供給口３１または処理水排
出口４２を背反的に選択できる連結先とする。前記の役
割分担から、切替手段ｖi1および切替手段ｖi4を「導入
流体切替手段」、切替手段ｖi2および切替手段ｖi3を
「流路形成切替手段」と呼ぶことが可能である。

【００２０】連続砂濾過装置１は、切替流路Ａ中に、相
互に独立した２つの流路、すなわち洗浄流路Ａ１および
処理流路Ａ２を、次の（１）、（２）の方法で形成す
る。

【００２１】（１）i=1,2,3,4 から任意に一つの値k を
選択したとき、砂濾過装置本体Ｓkと洗浄水供給手段３
との間を洗浄流路Ａ１が連結し、砂濾過装置本体Ｓ(k+
1) 、Ｓ(k+2) およびＳ(k+3) （k+1,k+2,k+3 は、その
値が５以上のとき、それらから４を減じた値に置き換え
る）と処理水移送手段４との間を処理流路Ａ２が連結す
る。

【００２２】洗浄流路Ａ１は「洗浄水供給口３１ー切替
手段ｖk4ー切替手段ｖk3ー砂濾過装置本体Ｓk ー切替手
段ｖk2ー切替手段ｖk1ー洗浄水回収口３２」という連結
として、処理流路Ａ２は「処理水供給口４１ー切替手段
ｖ(k+1)1ー切替手段ｖ(k+1)2ー砂濾過装置本体Ｓ(k+1)
ー切替手段ｖ(k+1)3ー切替手段ｖ(k+2)2ー砂濾過装置本
体Ｓ(k+2) ー切替手段ｖ(k+2)3ー切替手段ｖ(k+3)2ー砂
濾過装置本体Ｓ(k+3)ー切替手段ｖ(k+3)3ー切替手段ｖ
(k+3)4ー処理水排出口４２（k+1,k+2,k+3 は、その値が
５以上のとき、それらから４を減じた値に置き換え
る）」という連結として、それぞれ形成される。k=1 、
k=2 、k=3 、k=4 に対応する連続砂濾過装置１の状態す
なわち洗浄流路Ａ１および処理流路Ａ２を図３〜図６
に、k=1 、k=2、k=3 、k=4 に対応する切替手段ｖ11〜4
4の状態を表１に示す。

【００２３】

【表１】 表１における切替手段ｖ11〜ｖ44の状態は次のように表
示した。切替手段ｖi1については、洗浄水回収口３２に
連結する状態を「０」、処理水供給口４１に連結する状
態を「１」、どちらに連結してもよい状態を「−」と表
示した。切替手段ｖi2については、切替手段ｖ(i-1)3
（i=1 のとき、切替手段ｖ43）に連結する状態を
「０」、切替手段ｖi1に連結する状態を「１」、どちら
に連結してもよい状態を「−」と表示した。切替手段ｖ
i3については、切替手段ｖi4に連結する状態を「０」、
切替手段ｖ(i+1)2（i=4 のときは切替手段ｖ12）に連結
する状態を「１」、どちらに連結してもよい状態を
「−」と表示した。切替手段ｖi4については、洗浄水供
給口３１に連結する状態を「０」、処理水排出口４２に
連結する状態を「１」、どちらに連結してもよい状態を
「−」と表示した。図３〜図６が示すように、洗浄流路
Ａ１および処理流路Ａ２は相互に独立である。

【００２４】（２）砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 は交替で
洗浄流路Ａ１に連結する。砂濾過装置本体Ｓk の次に
は、切替手段ｖ(k+1)2を介して処理水供給口４１に連結
していた砂濾過装置本体Ｓ(k+1) （k=4 のとき、k+1 は
１に置き換える）が洗浄流路Ａ１に連結する。このと
き、洗浄流路Ａ１に連結していた砂濾過装置本体Ｓk
は、切替手段ｖk4を介して処理水排出口４２に連結する
ことにより、処理流路Ａ２に連結する。

【００２５】（１）および（２）の方法による切替流路
Ａの変化により、連続砂濾過装置１は、砂濾過装置本体
Ｓ1 〜Ｓ4 のうち、洗浄流路Ａ１に回す１個を「…、Ｓ
1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 、Ｓ1 、Ｓ2 …」の順に交替させ
つつ、洗浄流路Ａ１に連結された１個に洗浄水Ｃを、処
理流路Ａ２に連結された３個に処理水Ｗを通し、連続濾
過を行なう。

【００２６】洗浄流路Ａ１および処理流路Ａ２は相互に
独立であるため、連続砂濾過装置１は、４個の砂濾過装
置本体Ｓ1 〜Ｓ4 のうち任意のいくつかが何らかの原因
または処理（目詰まり、逆洗、濾砂２２の取り出し洗浄
または濾砂２２の交換など）により濾過を行なえなくて
も、砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 のうち濾過を行なうもの
と濾過を行なわないものとを別々の独立した流路につな
げることによって、２つの異なる処理、たとえば濾過お
よび逆洗、または濾過および濾砂２２の交換などを同時
に並行して行なうことができる。

【００２７】本実施形態は、砂濾過装置本体Ｓk に交替
して砂濾過装置本体Ｓ(k+1）が洗浄流路Ａ１に連結する
際、交替前に洗浄流路Ａ１に連結していた砂濾過装置本
体Ｓk を処理水排出口４２に連結し、交替前に処理水供
給口４１に連結していた砂濾過装置本体Ｓ(k+1) を洗浄
流路Ａ１に連結する。すなわちこの交替により、前回の
逆洗から最も長く時間が経過していた砂濾過装置本体Ｓ
(k+1) が洗浄流路Ａ２に回され、２つの砂濾過装置本体
Ｓ(k+1）、Ｓ(k+3) により濾過された相対的に清浄な処
理水Ｗが回される処理流路Ａ２の末尾に逆先直後の砂濾
過装置本体Ｓ(k+1) が回される。

【００２８】以上の構成および作用により、本発明の連
続砂濾過装置１は、次のような効果を発揮する。

【００２９】まず、本発明の連続砂濾過装置１において
は、逆洗・濾砂２２の取り出し洗浄・濾砂２２の交換な
どを行なう際、処理水Ｗの流入を停止する必要がない。
すなわち、本発明の連続砂濾過装置１は、濾過処理を継
続しつつ、並行して逆洗・濾砂２２の取り出し洗浄・濾
砂２２の交換などを行なうことができる。

【００３０】本実施形態のように、処理水供給口４１に
連結していた砂濾過装置本体Ｓ(k+1) を洗浄水供給口３
１に連結する際、洗浄流路Ａ１に連結していた砂濾過装
置本体Ｓk を処理水排出口４２に連結することが、本発
明の連続砂濾過装置１の最も好ましい実施態様である。
砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 のうち最も汚泥が多く蓄積さ
れたものを洗浄流路Ａ１に回すため一度の逆洗により多
くの汚泥を除くことができ、また逆洗直後の砂濾過装置
本体Ｓ(k+1) に相対的に清浄な処理水Ｗを通すため個々
の砂濾過装置本体Ｓi （i=1,2,3,4 ）について逆洗が必
要となる期間を延長できるためである。

【００３１】また、本発明の連続砂濾過装置１は、たと
えば切替流路Ａ内の独立した複数の流路の形成パターン
の変更・砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 のうち濾過に回すも
のの数の増減などにより、同じ総容量の従来の砂濾過装
置に比較して、幅広い応用場面、たとえば汚水のさまざ
まな量・質または非定常的な流入を含むさまざまな汚水
の流入パターンに対応できる。たとえば相対的に小容量
の砂濾過装置本体Ｓ1〜Ｓ4 を複数組み合わせれば、少
量の汚水の処理にも、大量の汚水の定常的な処理にも対
応できる。また、汚水が一時に大量に流入しても、切替
流路Ａ内の独立した複数の流路の形成パターンを変えた
り、切替手段ｖ11〜44の切替周期を早めたりすることに
より、計画的・周期的な維持管理のみにより非定常な汚
水の流入にも対処できる。

【００３２】さらに、本発明の連続砂濾過装置１は、同
じ総容量の従来の砂濾過装置に比較して幅広い量・質の
汚水を処理できるため、設備の遊休や非効率的な空間利
用が減少する。たとえば、大量の汚水を定常的に処理す
るばあいにも、大容量の装置が必要でないためデッドス
ペースを作らずにすみ、空間を有効に利用できる。

【００３３】またさらに、砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 の
うち任意の砂濾過装置本体Ｓi （i=1,2,3,4 ）が濾過を
停止しても連続砂濾過装置１全体は濾過を中断しない。
すなわち個々の砂濾過装置本体Ｓi の処理能力は連続砂
濾過装置１の処理能力の一部を負担すればよく、砂濾過
装置本体Ｓi は標準化が可能である。したがって、大量
生産による砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 の安価な供給が可
能となる。

【００３４】なお、本発明は以上説明したとおりである
が、本発明の特徴を生かした種々の変形実施形態を包含
するものである。

【００３５】たとえば、本実施形態では処理水入口２３
が洗浄水出口、処理水出口２４は洗浄水入口であるが、
処理水入口２３が洗浄水入口、処理水出口２４が洗浄水
出口となるばあいもある。また容器２１中にたとえば撹
拌棒等が設けられるばあいもある。また本実施形態では
砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 を４個用いているが、処理水
Ｗの量や質に応じて砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 を増設ま
たは削除するばあいもある。

【００３６】洗浄水供給手段３は、洗浄水回収口３２か
ら回収した洗浄水Ｃを再生して洗浄水供給口３１から再
び供給するばあいもある。洗浄水Ｃとしては水を用いる
ばあいも、洗浄用物質を含む水溶液を用いるばあいもあ
る。

【００３７】洗浄水供給手段３および処理水移送手段４
は、ポンプまたは圧力ヘッドを備えることが可能であ
る。

【００３８】本実施形態では連続砂濾過装置１は相互に
独立な流路として洗浄流路Ａ１および直列の処理流路Ａ
２の２つを形成しているが、これ以外の方法も可能であ
る。たとえば、洗浄流路Ａ１および並列または直列並列
併用の処理流路Ａ２を形成するばあい、または３以上の
独立の流路を形成するばあいなどである。このようにす
れば、たとえば３種以上の流体を同時に処理したり、濾
過・逆洗・濾砂の交換の３つを同時に行なうことなどが
可能となる。

【００３９】切替手段ｖ11〜ｖ44の切替は、時間の経過
に基づいて行なうことも、処理水供給口４１の圧力値に
基づいて行なうことも可能である。切替を時間経過に基
づいて行なえば、砂濾過装置本体Ｓ1 〜Ｓ4 が汚れた順
に逆洗または濾砂の交換を行なえる。また、処理水供給
口４１の圧力値に基づいて行なえば、処理水供給口４１
に非定常的な汚水の流入があったばあいに対応できる。
定常運転を時間経過に基づいた切替により行ない処理水
供給口４１の圧力値が一定の値を超えたとき圧力に基づ
く切替を行なうばあいもある。前記のような切替手段ｖ
11〜44の切替は自動運転により行なうことも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施形態を構成する砂濾過装置本体
の一例を示す概念図。

【図３】本発明の一実施形態が独立流路を形成する様子
の一つを示す作用説明図。

【図４】本発明の一実施形態が独立流路を形成する様子
の一つを示す作用説明図。

【図５】本発明の一実施形態が独立流路を形成する様子
の一つを示す作用説明図。

【図６】本発明の一実施形態が独立流路を形成する様子
の一つを示す作用説明図。

【図７】本発明の一実施形態が他の型の独立流路を形成
する様子を示す作用説明図。

【図８】本発明の一実施形態がさらに他の型の独立流路
を形成する様子を示す作用説明図。

【符号の説明】

１…連続砂濾過装置 ３…洗浄水供給手段 ４…処理水移送手段 ６…配管 ２１…容器 ２２…濾砂 ２３…処理水入口 ２４…処理水出口 Ａ…切替流路 Ｓ1 〜Ｓ4 …砂濾過装置本体 ｖ11〜ｖ44…連結先を背反的に選択できる切替手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理水入口および処理水出口をもつ容器お
   よびその中に充填された濾砂からなる複数の砂濾過装置
   本体と、前記濾砂を洗浄する洗浄水の供給手段と、除去
   対象物質含有処理水の移送手段と、連結先を背反的に選
   択できる切替手段と、配管とからなり、前記切替手段お
   よび前記配管が、前記複数個の砂濾過装置本体、前記洗
   浄水供給手段、前記処理水移送手段の間を結ぶ切替流路
   を構成し、前記切替手段の切替により、前記切替流路
   が、任意に選択された単数または複数の砂濾過装置本体
   をそれぞれ含む相互に独立した複数の流路を形成するこ
   とを特徴とする連続砂濾過装置。