JPH10323510A

JPH10323510A - 軸心吐出式流体濾過装置及び方法

Info

Publication number: JPH10323510A
Application number: JP10003462A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Mogi; 克己茂木; Akira Ueda; 晃上田; Takafumi Furukawa; 孝文古川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】最小限の濾過材及び運転動力で、流体を濾過
することができ、濾過材を均一にムラ無く洗浄すること
ができ、安価な設備費・運転費で実施することができる
流体濾過装置及び方法を提供する。【解決手段】略円筒状の流体流通性容器４の内部に、
流体流通性の集流体管路８を、流体流通性容器と略同心
状に配設し、上記流体流通性容器の内部で上記集流体管
路の外部の空間に、流体流通性容器の外壁から流入する
流体中の懸濁物質を捕捉分離する濾過材５を流動可能に
収容するとともに、上記集流体管路に、上記濾過材を通
過した濾過流体を集流体管路に集めて流体流通性容器の
外部に吐出する流体吐出手段を付設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には流体濾過
装置及び方法に係り、より詳しくは、濾過材に流体を流
して流体中の懸濁物質を濾過材で捕捉分離する装置及び
方法に関する。本発明の装置及び方法は、原理的には、
湿式もしくは乾式の流体−固体分離で、気体−乾式固体
分離、気体−湿式固体分離、液体−固体分離を行う装置
及び方法であり、ある程度の物理化学的処理、生物学的
処理も同時に行い、対象流体によっては、流体の洗浄、
脱臭をも行うことができるものである。

【０００２】

【従来の技術】濾過（固体分離）の方法には、気体に対
し、乾式気体濾過・浄化分野としては、重力、慣性、サ
イクロン等の集塵装置、（濾布）濾過、電気集塵装置
等、およびミストセパレータがあり、また湿式気体・濾
過洗浄分野としてベンチュリースクラバ、充填塔、サイ
クロンスクラバ等があり、さらに各種ガスを吸収・吸着
する吸収・吸着装置・脱臭装置、エアフィルタ等があ
る。

【０００３】液体に対しての濾過・浄化は、固液分離装
置、物理化学的処理、生物化学的処理、熱処理等に分類
されるが、本発明に最も関係のある濾過材を使用する水
処理分野、すなわち固液分離装置の中の濾過分離装置に
ついては、（緩速、急速、プレコート）清澄濾過装置と
脱水（圧力、真空、重力、絞り）濾過があり、さらにそ
れぞれ方式により細分化されており、またこの他、沈降
分離装置として、連続濃縮装置、連続清澄装置も有る。
油脂類、液体化学製品類にも同様な装置が使用されてい
る。

【０００４】各方式の詳細は、特許、文献等多数有るの
で説明を省略するが、流体の濾過を主体とする流体−固
体（乾式・湿式）分離法のほとんどが、静止容器の中に
濾過材を充填し、これに流体を通して流体中の懸濁物質
を濾過材で捕捉分離する方式のものであるが、これに物
理化学的処理及び／または生物化学的処理をも同時に行
う流体濾過装置もある。またその他の液体として油脂
類、液体化学製品類等の濾過・浄化・脱臭処理設備があ
るが、水処理を含め、基本的には、加圧された液体を濾
過材に通し、液体中の懸濁物質を濾過材で捕捉分離する
固液分離装置である。

【０００５】以上の濾過・浄化は、固液分離を主とした
ものであるが、本発明の先行技術として水処理における
生物化学的処理の中の回転接触体法がある。本法は回転
円板法とも呼ばれ、水平な軸に平らな発砲スチロールの
円盤を平行に多数固定し、軸の直下まで円盤が水中にあ
る状態で回転して処理を行ったものが原型である。

【０００６】円板に代わり、円盤膜や、散水濾床のプラ
スチック濾材のように成形したブロックや直径数ｍｍの
ひも状プラスチックの熱溶着物を円筒または多角形のか
ごに入れたものなどが作られている。水平な軸に生物膜
の支持体を取り付け、液中と気中を回転により通過する
処理方式の総称として回転接触体法と呼ばれ、浄化設備
関係では、その構造基準も決められている。

【０００７】上記回転接触体法では、半円形の水槽に円
盤面積の約４０％を浸せきさせ、支持体の周速を２０ｍ
／ｍｉｎ以内の低速で回転させる。支持体が水中にある
間に基質（ＢＯＤ）が生物膜に取り込まれ、空気中にあ
る間に酸素が生物膜内に拡散する。基質および酸素は生
物膜表面より拡散により内部に移動しつつ生物反応によ
り、濃度を低下する。生物膜の表面近くは好気性に保た
れるが、表面から０．２ｍｍ程度で酸素は消費されてし
まい、これより支持体までは嫌気性となる。基質が生物
膜内部で消費されると、それより内側にある微生物は活
性を失って死滅し、生物膜から剥離する。回転接触体の
直径は４ｍ程度、１軸で10,000ｍ2程度まで制作されて
いる。

【０００８】上記回転接触体法の生物膜の厚さは支持体
へのＢＯＤ負荷と回転速度によって変化する。当然負荷
が高いほど、また回転速度が遅い程厚くなる。水槽は底
部に剥離した生物膜が沈積しないよう、支持体との隙間
を小さくとる。理想的には、重さのバランスが取れた支
持体を低速回転するだけであり、回転接触法の最大の特
徴は、好気性処理の中で最も所要動力が小さい点であろ
う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
長年に亘り広く産業界に利用されてきているが、今だい
ろいろな点で解決すべき問題が残されている。すなわ
ち、上記従来の濾過技術では、乾式、湿式のいずれにお
いても濾過材が目詰まりをおこし、濾過必要圧力の上昇
により、流体処理流量の低下、使用動力の増加により、
運転費の増加をきたす。

【００１０】目詰まりの排除を行うため、装置を停止し
て定期的に懸濁物質の払い落とし・逆洗浄を行わなけれ
ばならず、装置を停止できない施設については予備の装
置が必要となる。また、払い落とし・逆洗浄で濾過材の
機能を均一にムラ無く回復させるには、大変な労力また
は動力を要し、さらに汚泥処理、廃液処理の設備が必要
となる上、その廃棄物処理、処分の問題も一施設だけの
問題に止まらず、社会環境に深刻な影響を与えるように
なってきた。

【００１１】また、回転接触法について言及すれば、そ
の酸素供給は、支持体が空気中にあるときに限定され、
空気中にあるときの生物膜中の酸素濃度が低いほど多量
の酸素が溶解するが、おのずと限界があり、ＢＯＤ除去
量も限界値に達する。特に原水流入側では生物膜中の嫌
気性部分が増加し、下部水槽も嫌気性となり、装置全体
の処理能力の低下、悪臭の発生などの問題を引き起こ
す。

【００１２】また、生物膜による水処理を目的にしてい
るため、円盤径を大きくその軸長方向の円盤間距離を小
さく構成し、容積あたりの有効接触面積を増加させてい
るため、円盤の軸方向および中心方向の水流に対し表層
の濾過材をその下部の濾過材が支持し流体中の懸濁物質
を直接濾過をする機能を備えておらず、また低速回転の
ため濾過材を流動させ濾過材層全体を逆洗浄する機能等
も備えていない。

【００１３】また、円盤の外周側と内周側の処理能力の
違い、および軸流方向に流れる流体の部分的短経路によ
るの処理水の性状の不均一、剥離生物膜の流出等の問題
があった。さらに、外径が大きいため水深の浅い湖沼
地、河川などの場合はその設置が困難で、設置しても生
物膜処理だけでは、水の懸濁物質の除去が行えないので
効果が挙がらず、またその機能上水中に設置ができなか
った。

【００１４】水処理設備等は、設備が大きいため陸上に
処理設備の設置を行おうとすると景観も損なう場合が多
く、用地確保が困難になり、初期設備投資が巨額にな
る。大規模な水量を持つ設備は高度の運転管理技術が要
求され、また設備を永久に運転しなければならない湖沼
地、河川、海域等の自然環境等における水質浄化は、そ
の動力費、保守管理費用を含めた運転コストの負担に耐
えられる技術がまだ未完成で、その低減が世界的に求め
られている。また薬品添加等による固液分離浄化法は規
模の大きさにより必要薬品の量が膨大になり、その投入
コスト、他の環境に与える影響の上で問題が有り、現実
的でなかった。

【００１５】さらに近年、気体の排出基準の強化、地球
温暖化対策のため、地球規模で排出量の削減と排出温度
の低下を強く求められているが、未だ何等排出設備に濾
過浄化設備を設置してない施設は早期設置を迫られ、乾
式処理を行っていた施設であっても、性能の良い設備に
転換を迫られているが、湿式処理は、従来技術では水処
理設備が高額なため全体設備費が高額となり、その設
置、転換が遅れている。

【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、従来の流体濾過法等における問題点を解消した新規
な流体濾過装置及び方法を提供することを目的とする。
更に具体的には、最小限の濾過材で、流体中の懸濁物質
を濾過分離することができるとともに、最小限の運転動
力で濾過材を均一にムラ無く洗浄することができ、これ
により捕捉分離された流体中の懸濁物質等を流体中に排
除するようにし、安価な設備費・運転費で実施すること
ができる流体濾過装置及び方法を提供することを目的と
する。

【００１７】さらに望むべくは、自然環境の中にあって
は、自然界のエネルギーで運転し、流体の濾過により生
ずる流体中の懸濁物質、発生汚泥の量を最小にし、保守
管理・運転費用を可能な限り削減し、可能ならば排出物
を自然の自己浄化機能の中での循環サイクルに組み込む
ことを理想とし、全ての生命、環境を保全、改善するた
め、早期に地球規模で普及することが望まれる流体濾過
装置及び方法を提供することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の流体濾過装置は、略円筒状流体流通性容器
の内部に、流体流通性の集流体管路を、流体流通性容器
と略同心状に配設し、上記流体流通性容器の内部で上記
集流体管路の外部の空間に、流体流通性容器の外壁から
流入する流体中の懸濁物質を捕捉分離する濾過材が流動
可能に収容するとともに、上記集流体管路に、上記濾過
材を通過した濾過流体を集流体管路に集めて流体流通性
容器の外部に吐出する流体吐出手段を付設したことを特
徴とする。

【００１９】また、本発明の流体濾過方法は、内部に流
体流通性の集流体管路が同軸に配設された略円筒状の流
体流通性容器内に濾過材を収容し、濾過すべき流体を流
体流通性容器内に外周部から導いて濾過材を通過させ、
流体中の懸濁物質を捕捉分離するとともに、濾過した流
体を上記集流体管路を通じて外部に吐出し、濾過材を流
動させ、濾過材に捕捉された懸濁物質を流体流通性容器
の外部に排出することを特徴とする。

【００２０】上記において、流体流通性容器は、容器の
外壁面の一部もしくは全体が流体（液体、気体もしくは
双方）を通し、容器外の流体が容器内に流れ込んだり容
器内の流体が容器外に流出したりすることができるよう
に構成された容器であり、内部に濾過材を収容すること
ができるものであれば如何なる構造のものでも構わな
い。このような容器は、好適には、濾過材の粒径より小
なる流体流通間隙を持つ材料で外壁が形成されたもので
あり、外壁形成材としては流体の性状、濾過材の粒径ま
たは大きさに応じて、金属、高分子材料、天然あるいは
人工の繊維を用いた布、不織布等を適宜選択することが
できる。

【００２１】また、本発明においては、上記流体流通性
容器は略円筒状をなしており、円筒の長さは任意であ
り、径が全長に対して短い筒状のものでもよいし、径が
全長に対して小さい円盤状のものでも構わない。特に、
上記流体流通性容器が、軸心を中心として回転自在に配
設される場合には、流体流通性容器は、任意の支持体に
より支承され、軸心を中心として周方向に回転させられ
るように構成されている。

【００２２】また、この流体流通性容器の数は１基に限
るものではなく、処理すべき流体の量、範囲等に応じて
２以上の容器を、並列もしくは直列あるいは他の任意の
配置で組み合わせることもできる。特に、円筒状容器を
円盤状容器とし、回転自在に配設する場合は、２基以上
の容器を共通の回転軸に軸線方向に所定間隔をあけて並
べて配置すると、流体の処理範囲を広くすることができ
る。なお、複数の流体流通性容器を同一の回転軸に取り
付ける場合は、回転軸に対して動バランスが取れるよう
に配置するのが好ましい。

【００２３】本発明では、上記一または複数の流体流通
性容器の内部に、これもまた流体流通性であって流体流
通性容器の外径よりも小なる外径を有する集流体管路
が、好適には、各流体流通性容器に軸心をほぼ一致させ
て、それぞれ配設される。各集流体管路は、流体流通性
容器の場合と同様に、外壁の一部または全体が流体（液
体、気体もしくは双方）を通し、濾過材を通さないもの
であれば、如何なる構造のものでも構わないが、好適に
は、外周壁が多孔性をなす配管もしくは通気性スクリー
ンにより構成できる。

【００２４】しかして、上記流体流通性容器の内部であ
って上記集流体管路の外部の空間には濾過材が収容さ
れ、流体が流体流通性容器内に流入し該濾過材を通過す
る際に、流体中の懸濁物質等が濾過材に捕捉され分離さ
れるように構成されている。ここで、流体流通性容器
は、前述のように円筒状に構成されているが、濾過すべ
き流体はかかる円筒状容器の外周側から流入して軸心方
向に移動し、濾過材の層を通る。そして、濾過材間隙よ
り大きい懸濁物質はその間隙を通過することができずに
捕捉され、またその間隙を通過した固体粒子は、該固体
粒子と流体との質量差による慣性力の違いで濾過材に衝
突して流速が低下することにより、あるいは濾過材表面
の液体の表面張力により、捕捉される。ここで、湿式固
体分離・排ガス洗浄・ミスト吸着等の場合、さらにその
懸濁物質が、親水性か疎水性（親油性）かに応じて、湿
潤させる流体が水か油脂かに分かれる。なお、親油性の
場合、不揮発性で無臭性のものがよい。

【００２５】このように、本発明では、濾過すべき流体
は円筒状の流体流通性容器の外周側から流入して軸心方
向に向けて移動し、円環状の収容空間に充填収容されて
いる濾過材を放射状方向に移動して通過するようになっ
ているので、流体に接する表面積を、一方向濾過である
従来の濾過装置の場合と比較して、同じ体積であっても
格段に大きく取ることができ、濾過材体積当たりの懸濁
物質捕集効率が高くなる。従って、濾過層の必要厚さ
は、流体に要求される濾過性状に応じて決まるが、最小
限の濾過材体積で所望の濾過性能を達成することがで
き、また濾過層の厚さ全体に渡って流体中の固形分を均
一に阻止抑留できるので、小さな直径でも極めて効率の
良い濾過層厚さを持った装置を製作することができる。
従って、例えば河川等の水質の浄化に本発明を適用する
場合、水深の浅い設置場所でも容易に設置することがで
きる。また、必要に応じて流体流通性容器の数を増設す
ることにより、その処理能力を自由に増強できるという
利点もある。

【００２６】ここで、使用される濾過材は、上記流体流
通性容器内に保持され得る粒径または大きさで、流体中
の汚濁物質を捕捉分離することができるものであれば、
従来から濾過処理において使用されているものはもとよ
り、如何なるものでも構わない。本発明において好適に
用いることができる濾過材を例示すると、含水珪酸塩鉱
物（ゼオライト族）を主成分とする土壌成分、天然また
は人工の珪酸塩鉱物（軽量発泡コンクリート（ＡＬＣ）
等）の塊粒状物質、多孔質で吸着性を有する炭化物の塊
粒状物質、高分子材料の顆粒状もしくは立体網目構造状
塊粒もしくはブラシ状団塊物質、無機もしくは有機材料
の中空円柱状もしくは中空球状体物資を挙げることがで
き、これらを、単独もしくは混合状態で、使用すること
ができる。

【００２７】特に、次に詳述する理由から、含水珪酸塩
鉱物（ゼオライト族）を主成分とする土壌成分を用いる
のが好ましい。すなわち、地球上の生物の発生は、非晶
質の珪素と珪酸塩の持つ吸着性と触媒性が重要な役割を
果たしたと考えられており、生物のいない地核内では、
珪酸と炭素の重量比が２７６：１であり、腐植土壌内で
はこれが１５：１となり、プランクトン内では１：１に
相当し、哺乳類は１／５０００と逆転する。初期の生物
内の高い珪素含有量と高等動物内のその痕跡程度の存在
は、初期には周辺環境内で豊富に見いだせるような物質
の合成が必要でなく、重合有機体の芽が生じたときに、
元の無機物質の必要が無くなったと推定されている（英
物理学者：デ・ベルナール）。また、微生物は、周辺環
境の珪酸塩とアルミノ珪酸塩を活発に分解し、その塩類
に含まれる珪素を微生物の体内に取り入れ、主として皮
殻、甲羅あるいは骨格等の硬質組織の構成に利用する
（スコットランド海洋学者：デ・メレイとエル・イリヴ
ィン）。自然界では、珪素の循環が生化学的循環により
主に行われている。周辺環境より珪素の量が不足してい
るときに比べ、十分ある場合は、微生物の活動が２〜３
倍活発となり、微生物が植物質、有機物の分解と腐食物
質の攪拌、粉砕、及び腐植酸による珪酸塩の分解での珪
素の放出［珪素とその変種並びに大多数の天然珪酸塩
は、繰り返し珪酸（シロキサン）結合（Ｓｉ−Ｏ−：こ
れは他元素の原子とも置換できる）で組み立てられた無
機重合体であり、全ての重合体の元である］を行い、生
化学的作用及び／または食物連鎖により、結合、粒子
化、凝集、縮合、重合等により土壌化される。

【００２８】含水珪酸塩鉱物（ゼオライト族）の化学組
成は、（Ｎａ，Ｋ）ｘ（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ｙ
［Ａｌｘ＋２ｙＳｉｎ（ｘ＋２ｙ）Ｏ2ｎ］＋ｍＨ2Ｏで
表され、加熱すると沸騰して水蒸気を発生する特徴から
沸石と命名され、構造的特徴は、Ｔ０４（Ｔ＝Ａｌまた
はＳｉ）四面体の構成する立体網目構造の中に大きな空
隙が存在し、この空隙が連結して通路（トンネル）を形
成している点にある。そして、この空隙には陽イオン及
び水分子が存在し、四面体へのＡｌの分布によって生じ
る局所的電荷不足を補償するアルカリ及びアルカリ土類
イオンが、水中で容易にイオン交換可能とし、水中のア
ンモニア、硫化水素、硫酸、硝酸等、及び銅、鉄等のガ
スまたはイオンを吸着し、水を脱臭浄化する。また、こ
の立体網目構造は表面積を大きくし、トンネルにある酸
素が多く、有機物の豊富な水分は微生物にとって快適な
生活環境を提供している。含水珪酸塩鉱物（ゼオライト
族）に含まれる、酸化アルミナ、酸化第二鉄、酸化カル
シウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム等も微生物
の活動を支える必須成分であると同時に、立体網目構造
は硬度が低く、相互接触により、一部は溶解、破砕され
液体中に放出され、液体中のコロイド粒子の電気化学的
性質（有機はマイナスに帯電）の表面電位を調整し、フ
ァラデーの法則により働く吸引力により微粒子同士の結
合、あるいは前記物質との結合により粒子化し、ストー
クスの沈降理論にしたがって凝集沈殿する作用を促進さ
せる。

【００２９】このような含水珪酸塩鉱物（ゼオライト
族）を主成分とする土壌成分の作用は、他の天然または
人工の珪酸塩鉱物、例えばＡＬＣ、あるいは多孔質、吸
着性を有する炭化物等でもその一部を果たすことができ
る。特に、ＡＬＣは、建築廃材を破砕、節分することに
より安価に得られ、廃棄物をリサイクルして有効に活用
できる。また、ＡＬＣは、独立気泡を持った構造で見か
け比重が０．５ないし０．６と軽量であり、比表面積が
大きく、水に溶出すると溶液はアルカリ性となり、酸性
水を中和する働きがあり、酸性水中に溶解し含まれてい
た物質を析出させる。更に、酸性を中和し、溶融重金属
を吸着し、珪酸及びカルシウム塩の放出により微生物活
性を高めるという効果も奏する。

【００３０】また、上水、廃液、廃油等の有機物、無機
物、イオン化物等の液体中に含まれる不純物を濾過材の
内部に捕集し除去する、生物処理を多く期待しない液体
の内層濾過処理においては、前述の高分子材料の顆粒状
または立体網目構造状塊粒あるいはブラシ状団塊物質等
を用いることができる。この高分子材料の濾過材は、水
中での損耗がない上、有害物質の溶出がなく、微生物担
体として優れている。更に、上記の濾過材に加え、補助
的濾過材として、例えば牡蠣殻、サンゴ砂等を加えても
良く、またこれらの濾過材に微生物の移植のため汚泥、
腐植物等を含浸またはコーティングすれば、浄化能力の
初期立ち上がりを促進させることが可能となる。

【００３１】また、本発明においては、液体を濾過する
場合、上記濾過材のなかでも、特に比重が１以下の軽量
の濾過材を選択するのが好ましい。後で詳細に説明する
ように、本発明では、流体流通性容器を一定の手段で回
転させて、そこに収容されている濾過材を流動攪拌する
手段を採用する場合に、このように軽量な濾過材を選択
して流体流通性容器に収容しておくと、流体流通性容器
に浮力が働くことになり、重力と浮力のバランスを考慮
して、流体流通性容器の回転駆動力を低減することがで
きる上、濾過材自体の自己浮揚力により、流動攪拌も容
易となる。また、軽量の濾過材は取扱い、運搬が容易で
あるという利点もある。

【００３２】本発明において、濾過材は、流体流通性容
器内に少なくとも部分的には流動可能に充填される。す
なわち、濾過材は、流体流通性容器の容積に対して一定
の空間容積を持たせて収容されており、例えば、流体流
通性容器が回転して容器の天地が逆になった際の濾過材
の自重落下、または流体の圧力エネルギー、その他の作
用により、濾過材が少なくとも部分的には流体流通性容
器の中で移動でき、相互に接触できる状態にされてい
る。

【００３３】そして、本発明においては、濾過材を収容
した流体流通性容器を、その軸心を中心として周方向に
回転自在に配設することにより、少なくとも一時的に、
周方向に回転させて、該容器内の濾過材は攪拌流動させ
られる。また、流体流通性容器内部の濾過材を流動さ
せ、該濾過材に捕捉分離させた懸濁物質を流体流通性容
器外部に排出させる運動エネルギー供給手段を備えるこ
とにより、容器内の濾過材は運動エネルギーを受けて攪
拌流動させられる。

【００３４】特に、上記運動エネルギー供給手段とし
て、弾性支持された流体流通性容器に振動を加え濾過材
を流動させる加振機構を備えることにより、加振機構に
より弾性支持された流体流通性容器に振動を加えると、
該容器内の濾過材は振動のエネルギーを受けて攪拌流動
させられる。また、上記運動エネルギー供給手段とし
て、流体流通性容器の下方から空気（エア）を供給する
ことにより濾過材を流動させる空気供給手段を備えるこ
とにより、空気供給手段からのエアが流体流通性容器の
下部から内部に供給され、エアの上昇に伴うエア圧によ
って容器内の濾過材が攪拌流動させられる。

【００３５】すなわち、流体流通性容器内に収容されて
いる濾過材は、容器に固着、付着等しておらず、その全
部もしくは一部が移動可能な状態であり、運動エネルギ
ーを受ける時間差、自重による位置エネルギー及び／ま
たは流体流による流体エネルギーにより運動エネルギー
及び移動ベクトル方向が流体流通性容器と異なり、また
それぞれの濾過材も相互にそれが異なるため、流体流通
性容器内の濾過材は容器内で移動し、濾過材同士が相互
接触する。

【００３６】その結果、濾過材間及び／または表面に付
着した異物及び／または汚泥が流体中に放出されると同
時に、濾過材の一部も摩滅して流体中に溶出し拡散され
る。このようにして、濾過材は摩滅すると、その物理化
学的機能が回復し、また粒径が小さくなると、微小懸濁
物質を濾過材に捕捉して分離することができるようにな
り、流体流通性容器の外壁の間隙より小さくなれば、流
体流通性容器から外部に排出される。流体流通性容器内
の濾過材の量が減少したら、濾過材は補給される。

【００３７】なお、流体流通性容器の回転は、低速で行
うだけでよく、常時回転している必要はなく、また上記
加振機構による振動および上記空気供給手段によるエア
の供給についても、常時行う必要はなく、それぞれ間欠
運転でも構わない。要は、捕捉された懸濁物質が排除さ
れ、濾過材同士が相互接触して磨滅し、その濾過機能の
回復が図られれば良い。

【００３８】ここで、流体流通性容器の回転を行う場
合、この回転は、如何なる手段によって行っても良く、
複数の異なった手段を組み合わせて利用しても良い。例
えば、回転軸を支承する支持体に電動機、エンジン等の
回転動力発生手段を載置し、該回転動力発生手段から直
接もしくは動力伝達機構を介して回転動力を回転軸に伝
えるようにすることができる。また、流体に流れがある
場合には、流体流通性容器内に流れ込んだりその側傍を
通る流体の流体エネルギー（流体抵抗）を回転駆動力に
変換する変換手段、例えば板状、翼状等の抵抗部材を流
体流通性容器に設けて自然のエネルギーを利用して回転
させることも可能であり、これに上記の回転動力発生手
段を組み合わせて利用しても良い。

【００３９】特に、抵抗部材を流体流通性容器に取付け
る場合は、その取付位置は流体流通性容器の外周側とす
る方が、より大なるモーメントが得られ、小さな流体エ
ネルギーでも容器を回転駆動することができるようにな
るので、より好ましい。また、駆動軸側に一方向回転継
ぎ手を備えれば、流体エネルギーにより流体流通性容器
が回転している際、回転動力発生手段側は駆動しないの
で、流体エネルギーが消費されなくて済むし、機器も消
耗を防止できる。回転の自動化についての更なる好適な
変形態様は後で詳細に述べる。

【００４０】このように、本発明において、流体流通性
容器が、その軸心を中心として周方向に回転自在に配設
されたものにあっては、流体流通性容器を回転すること
により、円心力・重力を濾過材および流体に発生させ、
濾過材を流動させて、濾過材に捕捉分離された懸濁物
質、生物処理に伴う生成物を、装置外に流体と共に排出
するもので、流体流通性容器は低速および／または間欠
回転され、流体内部に含まれる懸濁物質、生物処理に伴
う生成物を濾過材内部に捕捉分離するのであるから、流
体自体のエネルギーにより回転動力が得られれば、初期
の設備費用だけで、運転動力コスト無しに運転すること
ができ、環境に影響を及ぼすことが無く、保守管理もほ
とんど必要としない。

【００４１】また、本発明において、上記運動エネルギ
ー供給手段として加振機構や空気供給手段を備えたもの
では、流体流通性容器を回転させる必要がなく、回転さ
せるための機構が不要となって構造が簡素化されるとと
もに、容器が回転しないので濾過材を容易に補給するこ
とができる利点がある。

【００４２】なお、上記加振機構を備えた場合に、流体
流通性容器を均等に弾性支持するのではなく、偏って支
持することにより、動かす速度と戻る速度が異なるよう
にでき、振動による濾過材の流動に方向性を持たせて、
濾過材を流体流通性容器内で回転させることが可能であ
る。また、流体が液体であって、上記空気供給手段を備
えた場合に、流体流通性容器の下部から一様にエアを供
給するのではなく、例えば、下部の片側だけに供給する
ことにより、エアが供給された部分の濾過材がエアに押
し上げられて流動するので、容器内で濾過材を回転させ
ることが可能となる。

【００４３】なお、本発明においては、初期の粒径と減
少した小さな粒径とが混在していても、濾過材の攪拌洗
浄により、濾材目詰まりが発生することがないため、濾
過性能に影響はない。逆に、大小の濾過材が混在すれ
ば、相互攪拌洗浄により、濾過材に捕捉分離された懸濁
物質を破砕し、物理化学的、生物化学的処理を促進させ
る効果が生じる。

【００４４】また、流体が液体の場合、積極的に広範囲
に排出された汚泥、並びに濾過材に含まれる場合のある
酸化アルミナ、酸化第二鉄、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、酸化ナトリウム等も微生物の活動を支える必
須成分であると同時に、立体網目構造は硬度が低く、相
互接触により、一部は溶解、破砕され液体中に放出さ
れ、液体中のコロイド粒子の電気化学的性質（有機はマ
イナスに帯電）の表面電位を調整し、ファラデーの法則
により働く吸引力により微粒子同士の結合、あるいは前
記物質との結合により粒子化し、ストークスの沈降理論
にしたがって凝集沈殿する作用を促進させる。上記の沈
澱物は、微生物が植物質、有機物の分解と腐食物質の攪
拌、粉砕及び腐植酸による珪酸塩の分解での珪素の放
出、及び生化学的作用及び／または食物連鎖により、結
合、粒子化、凝集、縮合、重合等により腐植化を進行さ
せ、底泥を浄化し土壌化が図られる。

【００４５】また、本発明にあっては、上記集流体管路
に、濾過材を通過した濾過流体を集流体管路に集めて流
体流通性容器の外部に吐出する流体吐出手段が付設され
ている。この流体吐出手段は、濾過すべき流体が流体流
通性容器内にその外周から導き入れられ、濾過材を通じ
て濾過された後、集流体管路に導かれた濾過流体を流体
流通性容器の外部に放出することができる手段であれ
ば、如何なるものでも構わない。

【００４６】流体吐出という表現から推量されるように
流体を容器外に吐出する手段を吐出側に設けることは当
然にできるが、必ずしも吐出側に設ける手段に限るもの
ではなく、供給側に流体供給手段を設けて流通させ、こ
れにより流体を容器外に吐出させる構造であっても良
い。例えば、流体が液体の場合、流体流通性容器の外周
側の水頭圧を集流体管路側より高くする構造すると、か
かる構造が流体供給手段を構成する。

【００４７】また、集流体管路の吐出側に吐出ポンプ、
吸引ブロアを設置することもできる。更に、流体流通性
容器の外周側より圧力流体を供給したり、密閉した容器
内に流体流通性容器を収容し、該収容容器に吸入管路、
吐出管路を接続し、吸入管路側より流体を送り、流体流
通性容器から集流体管路を経て吐出管路に導かれるよう
に構成することもできる。

【００４８】また、上記流体流通性容器の配置は、適用
する対象に応じて最適となるように適宜決定されるもの
であるが、好ましくは、流体流通性容器を回転可能に支
持する場合、流体流通性容器は、軸心を水平にして配設
され、流体に一定方向の流れがある場合には、その流れ
に沿った方向に回転させられるように配置される。更
に、流体流通性容器は、流体流通性の外壁面の一部もし
くは全体が濾過すべき液体に接して配設されていれば、
如何なる状態で配置されていても構わず、例えば、液体
中に全体が浸されていても、容器の外側の一部が液体外
に露出した状態であっても構わない。また、容器全体が
液体中にある場合と容器の一部が空気中に露出している
状態とを交互に切り替えても構わない。要は、流体流通
性容器内に収容される濾過材層を流体が通過する状態
が、少なくとも間欠的もしくは断続的に生じせしめられ
ればよい。

【００４９】すなわち、本発明の一態様では、流体流通
性容器は、１種類以上の流体に接した状態とされる。例
えば、液体−固体分離・排水処理の例で言えば、流体流
通性容器（従ってその内部の濾過材も）がその上部を液
体表面上に露出させた状態で配置されていると、液体中
の懸濁物質を通液濾過し、特に回転自在に支持された流
体流通性容器の場合、流体流通性容器の回転による濾過
材の洗浄により、濾過材に捕捉分離された懸濁物質、生
物処理に伴う生成物が、流体流通性容器外に排出される
が、同時に、流体流通性容器が回転して濾過材が空気中
に出ると、濾過材に付着した好気性微生物に空気接触に
よる酸素の補給が行なわれることとなり、微生物の活性
化、増殖が図られ、液体中に含まれる有機物の酸化分解
により浄化がなされる。

【００５０】また、流体が重比重流体と軽比重流体とか
らなる場合の一態様においては、流体吐出手段は、重比
重側流体が吐出せず、軽比重流体のみが吐出するように
することができ、このような態様は、気体−湿式固体分
離・洗浄において利用できる。なお、軽比重流体を吐出
しないようにするのは、例えば、集流体管路に接続する
吐出管路の吸い込み位置高さ以下に、集流体管路内の重
比重流体があるようにすれば良い。

【００５１】また、本発明の他の態様においては、流体
吐出手段は、濾過流体を吐出する吐出管路を備え、該吐
出管路の先端部は、濾過される流体よりも軽比重の流体
中に濾過流体を吐出するように配される。また、更に他
の態様では、吐出管路の先端部が、濾過される流体中に
濾過流体を吐出するように配されるとともに、該吐出管
路に、濾過される流体よりも軽比重の流体を吐出管路内
に取り込む取入れ管路が接続される。

【００５２】このような態様は、主に自然環境における
水処理を想定しており、重比重側流体を水、軽比重側流
体を空気とすれば、水を吐出する濾過装置になり、上記
吐出管路の先端部を空中に向け水を噴出させると、濾過
された水に空気接触による酸素の補給を行うと同時に、
表層水と深層水との温度差を緩和することができ、しか
も噴水が憩いの場としての景観を良くし、人々に安らぎ
を与える。

【００５３】一方、吐出管路の先端部を水中に水平より
下に向けて浸して、水を吐出させ、また空気を先端部か
ら取り入れると、夜間等の騒音を防止し、水頭圧の減少
による運転動力の削減が可能となり、また水底に酸素を
補給された水を送水することにより、底水を好気性環境
に変え、微生物生育環境を整え、底泥の嫌気性環境を改
善し、底泥よりの腐敗ガス、燐等の発生を抑制し、底泥
の土壌化を促進させると共に、水環境全体の攪拌を行う
ことができる。

【００５４】上記の説明から自明なように、吐出管路の
先端部を回動自在に取り付け、該先端部に、先端部を回
動させて吐出方向を切り替える切り替え手段を付設する
と、該切り替え手段により、吐出管路の先端部が、濾過
される流体よりも軽比重の流体中に濾過流体を吐出する
位置と、濾過される流体中に濾過流体を吐出する位置と
の間で切り替えができるようになり、前述の運転形態を
適宜選択することができるという効果を奏するので、よ
り好ましい。

【００５５】更に、本発明の好適な態様では、上記流体
吐出手段の作動を停止する停止手段を備えるとともに、
流体を上記集流体管路側から周方向外方に向けて供給す
る流体供給手段を備え、該流体供給手段により流体を供
給して、濾過材に捕捉された懸濁物質を流体流通性容器
外に排出するように構成する。すなわち、逆洗機能を付
与する。このような機能をどの様な手段で実現するかに
ついては、種々考えられるが、例えば、吐出管路に吐出
ポンプを付設している場合には、バイパス管路と切り替
え弁を用いて流体を吐出管路から吸入し流体流通性容器
の内周側の集流体管路側から吐出するようにすることに
より実現できる。

【００５６】このような手段を設けた態様では、例えば
水質浄化において流体吐出手段としてポンプを設けてい
る場合、該ポンプの吸引圧力が上昇し、逆洗浄の必要が
生じたら、日没後、水の吐出を中止するか、または集流
体管路側から水を供給し、特に回転自在に支持された流
体流通性容器の場合、流体流通性容器を駆動手段により
強制回転し、重力/遠心力/水流により濾過材を流動し洗
浄することにより濾過材間隙に捕捉されていた懸濁物質
を水中に放出することができる。この放出された懸濁物
質は、活性汚泥法による水処理の汚泥と同様に微生物が
大量に含まれており、活性汚泥法の返送汚泥と同様に、
広範囲の水環境に放出されれば、その場において種汚泥
として微生物周辺の栄養分を取り込み、増殖し水の浄化
を促進する。

【００５７】この強制回転による装置運転で、例えば米
の研ぎ汁の様に一時的に装置周辺の水環境は透明度が低
下するが、流水ならば上記種汚泥としての微生物を川下
に提供することになり、装置の下流側の水を浄化する。
また、静止水環境に有っては、装置を中心として水環境
の浄化を促進させる。この汚泥は、比重が小さいため、
沈降・沈殿しにくいが、上記強制回転洗浄は数分しか要
しないため、日没後すぐに行うようにすれば、翌日、日
の出までには透明度はかなり復旧することができる。

【００５８】また、濾過材が磨滅、消耗するが、濾過材
が持つ凝集・沈殿物質を放出する機能を有する濾過材を
使用すれば、凝集・沈殿作用は促進され、透明度の復旧
時間は短縮される。さらに、前述のように、濾過材が含
水珪酸塩鉱物（ゼオライト族）を主成分とする土壌成
分、または天然または人工の珪酸塩鉱物（軽量発泡コン
クリート：ＡＬＣ等）の塊粒状物質であったならば、上
記作用に加え、微生物環境をさらに活発にし、底泥の改
質を含め水環境の浄化・改善をするには最適である。

【００５９】更に、本発明の他の好適な態様では、上記
流体流通性容器は、濾過すべき流体中に配設される収容
容器内に設けられ、上記流体吐出手段は、濾過流体を該
収容容器の外部に吐出するように構成される。そして、
より詳細には、上記収容容器には、収容容器外の濾過す
べき流体を収容容器内に導く流体導入管路が付設され、
該流体導入管路の収容容器内の開口端は上記流体流通性
容器の外周壁に臨ませられて配設され、流体吐出手段に
より濾過流体が収容容器の外部に吐出されることによ
り、導入管に濾過すべき流体が導かれ、流体流通性容器
の外周壁に噴出される構成とされる。

【００６０】また、好ましくは、上記流体導入管の収容
容器内の開口端には、濾過すべき液体の流入によるベン
チュリー作用で濾過すべき流体よりも軽比重の流体を導
入する軽比重流体取り込み管が備えられ、上記収容容器
内には、収容容器内に排出された捕捉懸濁物質を排出す
る排出手段が配設される。ここで、収容容器は、必ずし
も移動もしくは移設可能なものに限るものではなく、例
えば湖沼地内に固定して設けた槽であってもよく、流体
中に配設されても流体とは離れた場所に配設されていて
も良い。

【００６１】特に、液体の濾過において、回転自在に支
持された流体流通性容器の場合、好適には、上記流体導
入管路の容器内開放端は、流体流通性容器の回転駆動力
発生面方向、すなわち周面に向けて臨ませられる。この
ようにすると、収容容器内の液体が流体流通性容器を通
って、流体吐出手段により吐出管路から収容容器外に排
出されると、収容容器外の原液はサイフォン作用により
流体導入管路を通じて流体流通性容器の回転駆動力発生
面に噴出させられ、流体流通性容器を回転させることが
でき、流体流通性容器の回転駆動動力を不要もしくは低
減させることができる。

【００６２】上記の流体導入管路にはサクションストレ
ーナを備えてもよい。このようにすると、底部の溶存酸
素の少ない底水また未分解有機物を含む底水を流体流通
性容器に導入すると同時に、流体流通性容器の回転駆動
力発生面に噴出させ、流体流通性容器を回転させたり回
転駆動力を減少させたりすることができる。更に、水深
による温度差を無くし、底部の水温を上昇させることに
より、底部の微生物活性を高め、底質土の腐食化を促進
させ、土壌化させるとともに、水質を浄化することがで
きる。

【００６３】また、好適には、上記集流体管路に、管路
内壁面を接触洗浄する洗浄手段が付設される。この洗浄
手段は、如何なる構造のものでも構わないが、上記集流
体管路内に、上記流体流通性容器内に充填される濾過材
と同一または異なる種類の濾過材を流動可能に充填する
ことにより、構成するのが好都合である。ここで、流動
可能に充填するとは、先に説明したものと同義であり、
集流体管路の回転による濾過材の自重回転落下移動、ま
たは流体エネルギー、その他の作用により、濾過材が集
流体管路中で、個々の塊粒が相互に自由に移動する状態
を言い、濾過材が集流体管路の内面を接触摩擦すること
により管路内壁面が洗浄される。

【００６４】更に、上記流体流通性容器内には濾過材を
補給する場合があり得るので、容器の所定位置に濾過材
投入手段を設けるのが好ましい。この投入手段は、流体
流通性容器の外周側が液面上に現れる方式のものは、外
周側に設けるのが好ましいが、流体流通性容器を例えば
液中から上方に離間させ、空気中で濾過材を補給できる
ようにする場合は、その機能が果たせるならば、その位
置および大きさを問わない。

【００６５】また、上記流体流通性容器には、容器の回
転による濾過材の流動を補助する流動攪拌補助手段を設
けても良い。このような手段は、その機能が果たせるな
らば如何なるものでもよく、例えば、濾過材個々の塊粒
の相互間距離を変化させるため、濾過材全体としての移
動に障害となる手段が好適である。更に、上記流体流通
性容器に、容器外周に付着した異物を除去する手段を設
けても良く、このような手段としては、上記容器の外周
面に接する付着物排除板、またはブラシ状（回転型も含
む）除去手段、もしくは流体噴出洗浄手段を、単独ある
いは組み合わせて用いることが考えられる。

【００６６】更に、本発明において、流体が液体の場
合、流体流通性容器を流水中に保持する保持手段を備え
ていてもよいし、上記収容容器に回転可能に支承されて
いても良い。前者の場合、保持手段は、好適には、通液
性容器に連結されたプラットホームに浮きが付設されて
なり、通液性容器は、浮きを備えたプラットホームに設
けられた支柱により支持され、液面高さ変動に対し常に
一定の位置を確保できる構造を備えている。ここで、上
記プラットホームに対し２以上の浮きを具備している構
造とするのが、浮遊安定性を確保する上で好ましく、ま
た通液性容器を２以上備えることもできる。

【００６７】本発明の濾過装置であって河川等の水質浄
化に用いるものにあっては、好ましくは、浮きを備えた
プラットホームに通液性の底板を設け、その上に土壌を
搭載し、殖裁するようにする。このようにすると、半水
没型の通液性容器及び本浄化装置の運転に必要な機器の
搭載を景観を損なうことなく隠蔽することができる上、
浄化装置及び濾過材に光合成による藻の発生を防止し、
藻による濾過材の固着、通液性容器の目詰まりによる濾
過水量の低下防止を図ることができる。また、降雨によ
りプラットホームの土壌成分、微生物等を通液性容器内
に補給する役割も果たしている。

【００６８】また、本発明において、上記加振機構を備
えたものでは、流体流通性容器を収容する収容容器と流
体流通性容器とを接続する部材および管路に弾性継手を
設けていることが好ましい。すなわち、流体流通性容器
が弾性継手によって収容容器に弾性的に接続されている
ので、加振機構による振動が収容容器側に伝わり難いと
ともに流体流通性容器に効果的に加えることができ、濾
過材の攪拌流動が効率的に行われる。

【００６９】さらに、本発明の濾過装置において、上記
集流体管路の内部に少なくとも１以上設けられた紫外線
発生源により集流体管路内を通過する流体の有機物の分
解および殺菌を行う紫外線照射手段を備えていることが
好ましい。すなわち、ＵＶランプ（例えば、水銀ラン
プ）等の紫外線発生源を集流体管路内部に設けることに
より、紫外線が照射された流体の有機物が高分子から低
分子の状態に分解されるとともに、流体中の微生物が紫
外線によってそのＤＮＡが変化し殺菌される。

【００７０】したがって、大きな有機物が濾過材で除去
された後、さらに紫外線照射手段で濾過水に含まれる有
機物が分解されることにより、ＵＶランプ自体に汚れ等
が生じ難いとともに、濾過後のイオン交換処理が有利と
なり、また大腸菌等の種々の細菌を殺菌できるので衛生
上の高い効果が得られる。紫外線の水中における到達性
は、空中に対する１／４０〜１／５０程度であり、流水
の透明度が低いと効果が薄れるが、濾過材によって流水
の透明度が高くなるので、より効果的な殺菌作用が得ら
れる。

【００７１】特に、低蒸気圧の水銀ランプは、いわゆる
殺菌線と呼ばれる２５３．７ｎｍの波長の紫外線を豊富
に発生させるため、紫外線発生源として好適である。ま
た、水銀ランプの２５３．７ｎｍ以外の共鳴線として発
生する１８４．９ｎｍの波長の紫外線は、酸素に作用し
てオゾンを発生させるため、オゾンによる殺菌効果を得
ることができる。なお、オゾンは、不快なオゾン臭を発
生させるため、これを防ぐためには、２５３．７ｎｍの
波長の紫外線の透過率を低下させることなく、１８４．
９ｎｍの波長の紫外線をカットする特殊熔融石英（オゾ
ンレス石英ガラス）等を用いた水銀ランプを用いてもよ
い。

【００７２】また、上記紫外線照射手段は、上記集流体
管路の内面および上記紫外線発生源の外面の少なくとも
何れか一方が酸化チタン（ＴｉＯ2）を含む塗膜で被覆
されていることが好ましい。すなわち、酸化チタンは、
光エネルギーを吸収して汚れの分子を分解する一方、自
分自身は常に清潔な状態を保つ「光触媒」と呼ばれる機
能分子の代表的なものであり、これを光透過性非晶質と
して被覆された集流体管路の内面や紫外線発生源の外面
は、紫外線発生源からの紫外線によって光励起された酸
化チタンの強力な酸化力で環境汚染物質等の有機物の酸
化的分解を行うとともに、有機物の付着をも防止するこ
とができる。

【００７３】酸化チタンは、そのバンドギャップが約
３．２ｅＶであり、波長約４００ｎｍ以下の紫外線を照
射することにより、反応が進行する特性を有しているた
め、紫外線照射手段による紫外線によって高い光触媒活
性を得ることができる。特に、ＴｉＯ2（８０％）−Ｓ
ｉＣ（２０％）のものを塗布することにより、透明ガラ
スと同様な光透過性を得ることができる。また、酸化チ
タンで被覆された紫外線発生源を複数設けることによ
り、隣接する一方の紫外線発生源からの紫外線が他方の
紫外線発生源の外面に照射されて、酸化チタンによる付
着有機物の分解が生じ、互いにセルフクリーニングさせ
ることが可能となる。

【００７４】なお、ＵＶランプのソーダライムガラス
（ＳＬＧ）外面に酸化チタンを被覆する場合、ＵＶラン
プ上に直接成膜せずに、あらかじめ二酸化ケイ素の薄膜
をつけてから、その上に酸化チタン薄膜を成膜する方が
高い光触媒活性が得られる。すなわち、有機チタン化合
物を熱分解して成膜する際に、ＳＬＧから熱拡散してく
るナトリウムイオンを二酸化ケイ素層がブロックするた
め、ナトリウムが混入して光触媒活性を低下させるチタ
ン酸ナトリウム類似の結晶相ができないからである。

【００７５】次に、本発明の方法の態様を更に説明す
る。本発明の方法の一態様は、前述の記載から明らかな
ように、当然に単一流体中に流体流通性容器を浸せきさ
せて該流体中の懸濁物質を濾過する方法である。すなわ
ち、濾過すべき液体もしくは気体中に流体流通性容器を
配置し、該液体もしくは気体を流体流通性容器内に外周
部から導いて濾過材を通過させ、液体もしくは気体中の
懸濁物質を捕捉分離するとともに、濾過した液体もしく
は気体を上記集流体管路を通じて外部に吐出し、流体流
通性容器内の濾過材を流動させ、濾過材に捕捉された懸
濁物質を流体流通性容器の外部に排出するものである。

【００７６】この濾過方法において、上述したように、
上記流体流通性容器を軸心を中心として回転させて濾過
材を流動させる技術または流体流通性容器に振動を加え
て濾過材を流動させる技術を採用することが好ましい。
これらの方法は、基本的には、気体−気体中乾式固体分
離、液体−液体中固体分離であり、具体的な適用分野は
後述のように種々にわたる。特に、液体−液体中固体分
離では、上記流体流通性容器内に下方から空気を供給し
て濾過材を流動させる技術を採用することが好ましい。

【００７７】上記態様を自然環境における水処理に適用
したならば、濾過材として含水珪酸塩鉱物（ゼオライト
族）等を選択した場合、洗浄により排出された汚泥と濾
過材の一部は溶解、破砕され液体中に放出され、液体中
のコロイド粒子の電気化学的性質（有機はマイナスに帯
電している）の表面電位を調整し、ファラデーの法則に
より働く吸引力により微粒子同士の結合、あるいは上記
物質との結合により粒子化し、ストークスの沈降理論に
従って凝集沈殿する作用を促進させ、粒子化、凝集沈殿
し、生化学的作用および/または食物連鎖により、結
合、粒子化、凝集、縮合、重合等により土壌化を促進さ
れる。この作用により生まれる土壌は、微生物生育環境
に優れ、その嫌気性底泥の性状も好気性に改善し、メタ
ンガス、隣等の底泥より発生する水質悪化要因を減少
さ、濾過効果と合わせて、水質を浄化させる。

【００７８】更に、本発明の方法は、上記において、流
体流通性容器が二種以上の流体に接した状態であっても
同様に適用できる。すなわち、流体流通性容器の少なく
とも一部が２種類の流体に接している状態、特に、軽比
重側流体中に装置が露出している状態であってもよく、
このような態様では、軽比重流体の重比重側流体による
濾過（気体−気体中湿式固体分離）はもとより、軽比重
側流体中のある成分・作用を重比重側流体中に取り込む
作用を行う液体−固体分離（例えば、水処理等の生物化
学処理の濾過材の空気接触等）も行うことができる。な
お、流体流通性容器の全体が単一流体中にある状態と、
その一部が軽比重側流体中に露出する状態とを、交互に
切り替えるような態様も可能である。

【００７９】更に具体的に、二流体の比重差を利用した
流動濾過の一態様として、気体−液体の例を説明する。
すなわち、上記流体流通性容器が位置移動させられる
と、重比重側流体が濾過材の表面張力、および容器の運
動エネルギーにより軽比重側流体中に一時的に取り込ま
れ、その比重差で重比重側流体が流出するので、濾過材
に重力および/または流体エネルギーを加え、容器内の
濾過材を流動させ、濾過材に捕捉分離された懸濁物質、
生物処理に伴う生成物を、破砕、粉砕、微粒子化し、さ
らに物理化学的、生物化学的に処理をし易くし、容器外
の流体に排出もしくは回収するものであり、重比重側流
体、濾過材に捕捉分離された懸濁物質及び生物処理に伴
う生成物が濾過材から流出するので、濾過材間隙が負圧
となり、軽比重側流体が濾過材の間隙に吸入される。

【００８０】例えば、排水処理における濾過材に対する
空気中からの酸素の補給のように、流体流通性容器の一
部分と濾過材を空気接触させ酸素の補給のため水面上に
露出させると、濾過材が液中から空中に露出する際、濾
過材間の液体が流体流通性容器より排出され、これに伴
い濾過材に捕捉分離された液体中の懸濁物質も放出す
る。更に濾過材から液体と懸濁物質が抜けるため、濾過
材の内部が負圧となり、空中より空気が吸入される。

【００８１】濾過材に付着した生物膜は、濾過材が薄く
（数１０μｍ）生物膜で覆われたときにその生物化学機
能が最大となり、厚くなると濾過材の表面近傍は、その
上層の生物膜により酸素が消費されてしまうため嫌気性
となり、メタンガス、炭酸ガス等のガスを発生させ濾過
材との付着力が弱くなり、濾過材表面から剥離脱落し、
汚泥となる。本発明の好適な態様では、流体流通性容器
を常時または必要に応じて前述のように移動させ、濾過
材を流動させるので、濾過材表面の生物膜が厚くなら
ず、生物膜を薄く維持して、生物膜の生物化学機能が最
大の状態を保持することができ、発生汚泥の量を少なく
して水質の浄化を達成できる。

【００８２】ここで、濾過材は、流動により一部磨滅す
るが、これにより、その物理化学機能を回復し、粒径が
小さくなることにより、微少懸濁物質を濾過材に捕捉分
離することができるようになる。そして、上記流体流通
性容器の流体流通間隙より小さくなれば、該流体流通性
容器から外部に排出される。なお、凝集・沈殿・土壌化
する濾過材を使用すれば、自然環境の中で浄化される機
能が促進される。上記流体流通性容器内の濾過材の量が
減少したら、好ましくは濾過材投入口より、補給を行
う。

【００８３】なお、上記態様において、初期の粒径と減
少した小さな粒径の濾過材が混在していても、流体流通
性容器の移動による濾過材の洗浄により、流体流通性容
器の目詰まりが発生することがないので、濾過性能に影
響はないが、この濾過材の洗浄は、流体流通性容器の移
動速度を適宜調整することにより、最適な状態とするこ
とができる。この場合、大小の濾過材による相互攪拌洗
浄により、濾過材に捕捉分離された懸濁物質を破砕し、
物理化学的、生物化学的処理を促進させる効果もある。

【００８４】また、湿式／液体の濾過・浄化、排水処理
にあっては、軽比重側流体が空気で、重比重流体の液体
が微生物生存環境に適した液体なら、物理化学的処理、
生物化学的処理をも同時に行うことができる。以上が比
重差を利用した流動濾過の態様であるが、２種類以上の
流体の例としては、気体−液体−液体、例えば、空気−
油−水等の比重差の有る非混和性流体である油排水処理
のような場合にも上記態様を適用できる。

【００８５】以上、本発明の装置並びに方法を、好適な
態様を種々挙げながら説明したが、本発明の装置と方法
が適用できる具体的な技術分野もしくは設備及び／また
は機器は広範にわたり、例えば次のような様々な分野を
挙げることができる。１、気体の濾過法として：１）気体−乾式固体分離（空気、ガス等）集塵装置、サイクロン、排ガス吸着・脱臭・浄化、清浄
機能付き給・排気熱交換機、換気扇・空気清浄機、ミス
トセパレータ、エンジン排ガス浄化等。２）気体−湿式固体分離（水、油脂類および薬液を利用
する方法）集塵装置、サイクロン、排ガス吸着・脱臭・浄化（スク
ラバ）、清浄機能付き給・排気熱交換機、（廃熱利用）
冷・暖房設備、湿度調整（殺菌）機能付き換気扇・空気
清浄機・クリーンルーム用フィルタ、ミストセパレー
タ、エンジン排ガス浄化等。２、液体−固体分離の濾過・浄化法として：１）河川、湖沼池、養魚飼育（淡水：鯉、川魚他、鰻
を含む、海水：ハマチ、鯛、平目他）等の自然環境水
（海）域等の水質濾過・浄化。２）下水および汚水・浄化槽等の廃水処理、汚泥等の脱
水・脱臭処理・メタンガス発生設備等。３）上水および遊泳施設、２次処理水等の水質浄化。４）廃液、廃油、液体化学製品類等の有機物、無機物、
重金属、イオン化物質等の懸濁物質の濾過・浄化・排水
処理（機械加工廃液、食品加工・飲食廃液、土木工事排
水、魚・動物解体処理廃液、家畜飼育排水他、油水分
離、廃油再生（洗浄油、潤滑油他）液体化学製品類等の
処理設備）。５）養魚、観賞魚用水槽等の取水、および水質浄化。６）生ゴミ等を含む合併処理槽等の濾過・浄化、メタン
ガス発生設備。

【００８６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照しながら説明するが、本発明の適用分野は
前述のように多岐にわたるものであり、以下の例はその
一例を示すにすぎない。しかし、濾過処理技術に関する
当業者であれば、前述の説明に基づいて本発明を前述の
各適用分野においてそれぞれ適した形で容易に応用でき
るであろう。また、以下の説明では、各実施形態の作用
効果はこれまでの説明から当業者には容易に理解できる
ところであるので、主として構成を具体的に説明するこ
ととする。

【００８７】図１及び図２は、本発明の第１実施形態と
して本発明を水質浄化装置に適用した場合の一例を示す
ものであり、図中１は、一対のフロート２が両側端の下
部に配設され、これにより水上に水面から上方に所定間
隔をあけて浮遊状態とされる略長方形のプラットホーム
である。該プラットホーム１の両短辺の幅方向中央部に
は一対の板状の支持腕３が垂下され、該一対の支持腕３
の間には、軸方向両端面が円形エンドプレート４ａで固
定して構成された中空円筒状の濾過槽本体（流体流通性
容器）４が、各エンドプレート４ａの軸心に固着された
枢軸４ｂ（回転軸）を支持板３に回転自在に支承され
て、配設されている。

【００８８】この濾過槽本体４は流体流通性容器を構成
するもので、その外壁は、外部の原水を濾過槽本体４内
に流入させるが濾過槽本体４の内部に充填される濾過材
５を外部に流出させないような一定のメッシュの金網で
形成されている。そして、上記プラットホーム１の上部
で一方の枢軸４ｂの上方にほぼ位置する部位には、回転
駆動モータ６が出力軸６ａを外側に向けて配設され、該
出力軸６ａと上記一方の枢軸４ｂとがベルト伝動機構７
によって連結されており、回転駆動モータ６の作動によ
り、濾過槽本体４が枢軸４ｂを中心に周方向に回転させ
られる構造とされている。

【００８９】また、上記濾過槽本体４の内部には、濾過
槽本体４の外径より十分に小なる径を有する集水管８
（集流体管路）が、該濾過槽本体４と同軸に固定して配
設されている。該集水管８は、一端が一方のエンドプレ
ート４ａに固定されて閉塞され、他端は他方のエンドプ
レート４ａに、該他方のエンドプレート４ａに形成され
た透孔（図示せず）に中空孔を連通させて、固定して取
り付けられており、外壁部は、多孔板により形成され、
濾過水は流通させるが濾過材は通過させないようになっ
ている。

【００９０】そして、上記濾過槽本体４の内部で集水管
８の外部の空間に、上記濾過材５が流動可能に充填され
ている。すなわち、濾過材は、濾過槽本体４中に一定の
空間容積を残して充填されており、濾過槽本体４の回転
等により濾過材５が落下等して流動するように構成され
ている。また、濾過槽本体４の内周壁には、濾過槽本体
４の長さ方向全体に渡って一定幅で延びる複数の板状の
掻き上げ板９が、濾過槽本体４の周方向に等間隔を開け
て分散されて固着して設けられている。ここで、濾過材
５については、既に詳細に説明したので説明を繰り返さ
ないが、好適には含水珪酸塩鉱物（ゼオライト族）を主
成分とする土壌成分などで、上記濾過槽本体４の外壁を
通過しない程度の粒径を持つものであれば良い。

【００９１】更に、上記プラットホーム１の上部で上記
回転駆動モータ６の配設位置とは反対側には、吸入側に
吸入管１０を、吐出側に吐出管１１をそれぞれ備えたポ
ンプ１２が載置されている。上記他方の枢軸４ｂ（図１
中、左側の枢軸）は、その中空孔が上記他方のエンドプ
レート４ａに形成された透孔に連通しているが、上記吸
入管１０は、上記支持腕３に取り付けられた回転継手１
３を介して該他方の枢軸４ｂに接続され、吸入管１０と
枢軸４ｂの中空孔を連通させた状態で、枢軸４ｂ側のみ
が回転可能とされており、濾過槽本体４を回転させなが
ら濾過水を集水管８から枢軸４ｂ、回転継手１３、吸入
管１０、ポンプ１２、吐出管１１へと順に流通させ、外
部に排出できるように構成されている。

【００９２】また、上記吐出管１１は、図１に最も明瞭
に示されているように、屈曲構造をなし、装置全体を水
面に浮遊させた状態としたときに、その先端部が水中に
浸せきされて下方に向けて延びるように形成されてい
る。また、該吐出管１１の先端部には、空気導入管１４
が、その開口する一端を吐出管１１の該先端部の開放方
向に向け、開口する他端を空気中に開放した状態で、付
設されている。

【００９３】また更に、上記プラットホーム１は、周囲
全体に渡って一定の高さの側壁１ａが形成された構造を
なすとともに、下部の板部１ｂが目皿状とされており、
この側壁１ａで画成される部分に土壌（図示せず）が入
れられ、適当な植栽が可能なようにされている。更に、
上記濾過槽本体４の外周壁には、着脱自在な蓋部を備
え、濾過材５を濾過槽本体４内に投入する投入口１５が
設けられ、上記プラットホーム１にも脱着自在な蓋部
（図示せず）が、濾過槽本体４が回転してその投入口１
５が濾過槽本体４の最上端位置に来たときにその丁度上
方に来る部位に、形成されている。

【００９４】しかして、上記水質浄化装置を、例えば湖
沼地、河川等の自然環境のなかの水の浄化に用いる場合
は、装置全体を例えば湖沼地に浮遊させ、適用な手段、
例えば係留索を用いてその浮遊状態に維持するようにす
る。上記水質浄化装置を対象場所に設置すると濾過槽本
体４内にも原水が流入した状態となるが、この状態でポ
ンプ１２を作動させると、濾過材５の層を通過した濾過
水が集水管８、吸入管１０を経て吐出管１１から排出さ
れると同時に、外部の原水が濾過槽本体４内に外周から
流入して濾過材５の層を通過し、懸濁物質等が濾過材に
捕捉分離されて、濾過水として集水管８から吸入管１０
を経て吐出管１１から原水中に連続的に吐出される。

【００９５】一方、一定期間の濾過を終えると、回転駆
動モータ６を駆動して、濾過槽本体４を周方向に低速度
で回転させる。濾過槽本体４が周方向に回転されると、
濾過材５は流動して攪拌され、これにより濾過材間及び
／または表面に付着した異物及び／または汚泥が濾過槽
本体外に放出されると同時に、濾過材の一部も摩滅して
原水中に溶出し拡散される。濾過材５が摩滅すると、そ
の物理化学的機能が回復させられ、また粒径が小さくな
ると、微小懸濁物質を濾過材に捕捉して分離することが
できるようになる。そして、濾過槽本体４の外壁の間隙
より小さくなった時点で、濾過槽本体４から外部に排出
される。濾過槽本体４内の濾過材５の量が減少したら、
投入口１４より濾過槽本体４内に新しい濾過材５を補給
する。

【００９６】このように、上記実施形態では、原水は円
筒状の濾過槽本体４の外周側から流入して軸心に設けら
れた集水管８に向けて移動し、円環状の収容空間に充填
収容されている濾過材５を放射状方向に移動して通過す
るようになっているので、原水に接する濾過材表面積
を、従来の濾過装置の場合と比較して、同じ体積であっ
ても格段に大きく取ることができ、濾過材体積当たりの
懸濁物質捕集効率が高くすることができる。また、濾過
槽本体４を周方向に回転させることにより、濾過材５を
攪拌流動させ、濾過材５の物理化学的機能を回復させる
ようにしているので、濾過性能を半永久的に維持するこ
とができ、運転コストも低く抑えることができる。

【００９７】なお、上記において、回転駆動モータによ
る濾過槽本体４の間欠回転運転は、実際の運転形態では
自動的に行う。また、本実施形態では、濾過槽本体４の
回転動力を回転駆動モータ６により得たが、河川のよう
に水が流れているような場所に装置を設置する場合は、
流水のエネルギーを利用して濾過槽本体４を回転させる
ようにすると、初期の設備費用だけで運転動力コスト無
しに運転することができ、更に好都合である。

【００９８】更に本実施形態では、吐出管１１の先端部
が原水中に浸され、また該先端部には空気導入管１４を
通じて空気が取り込まれるようになっているので、濾過
水排出時の騒音を防止できるとともに、水頭圧の減少に
より運転動力の削減が可能となり、しかも底水を好気性
環境に変え、底泥よりの腐敗ガス等の発生を防止するこ
ともできる等々の効果を奏する。

【００９９】ここで、吐出管１１の先端部を空中に向け
るように構成すると、浄化装置自体が噴水装置ともな
り、人々に潤いの場を提供することができ、しかも水へ
の酸素の補給も可能になる等の効果も期待できる。ま
た、吐出管１１の先端部に回動継手を介在させ、これを
自動的にあるいは手動で回動させて先端部の向きを適宜
変え得ることができるようにすると、前述の双方の利点
を同時に享受することが可能となる。

【０１００】図３は、本発明の第２実施形態を示すもの
で、図中２０は基本的には図１と図２で説明したものと
同様の構造を有し、一対の支持腕（図示せず）に回転自
在に保持された濾過槽本体であり、内部に集水管２１を
同軸状に備えている。この例では、濾過材２２は、濾過
槽本体２０の内部で集水管２１の外部の空間ばかりでな
く、集水管２１の内部にも流動可能に充填されており、
これにより集水管２１の内壁が洗浄できるようにされて
いる。また、濾過槽本体２０は、その上方部分が原水よ
り露出する状態で運転されるようになっている。

【０１０１】この実施形態における最も大きな特徴は、
濾過槽本体２０が、濾過槽本体２０と共に例えば浮遊状
態で原水中に保持される収容容器２３内に収容され、濾
過水が吐出管２４によって該収容容器２３の外部に吐出
されるように構成されている点にある。すなわち、詳細
には、濾過槽本体２０より大きな容積を持ち、上方が開
放されるとともに底部が一方向に向けて傾斜させられた
収容容器２３が、図示しない保持手段により池等の原水
中に保持され、該収容容器２３内に原水とともに濾過槽
本体２０が図示しない保持手段を介して収容されてい
る。

【０１０２】また、本実施形態では、収容容器２３内の
傾斜底部２３ａに堆積する汚泥等を外部に排出する汚泥
ポンプ（図示せず）が、その吸入管２５の先端のストレ
ーナー２５ａを傾斜底部２３ａに位置させて、配設され
ている。更に、収容容器２３の底部で上記傾斜底部２３
ａとは逆の位置には、原水導入管２６が接続されてお
り、該原水導入管２６の収容容器２３内の一端は上記濾
過槽本体２０の回転駆動力発生面方向すなわち外周面に
臨ませられ、収容容器２３外の他端は原水中で収容容器
２３より下方の所定位置まで延在させられている。ま
た、該原水導入管２６の収容容器２３内の一端には、一
端が空気中に開放された空気取り入れ管２７の他端が接
続されるとともに、収容容器２３外の他端にはサクショ
ンストレーナ２８が備えられている。

【０１０３】このような実施形態の装置では、装置の作
動に伴って、収容容器２３内の水位が低下すると、サイ
フォン作用により原水が原水導入管２６から収容容器２
３内に導入されるが、原水導入管２６の収容容器２３内
の開放端が、濾過槽本体２０の回転駆動力発生面方向す
なわち周面の接線方向に向けられているので、導入され
た原水の噴出により濾過槽本体２０が周方向に回転させ
られ、濾過・逆洗が行われる。従って、濾過槽本体２０
の回転駆動動力がほとんど不要になり、運転コストを大
幅に低減することができる。

【０１０４】更に、上記原水導入管２６により底部の溶
存酸素の少ない底水を濾過槽本体２０に導くことがで
き、また原水導入管２６の吸入端にはサクションストレ
ーナ２８が備えられているので、未分解有機物を含む底
水でも濾過槽本体２０内に導入することができ、しかも
水深による温度差を無くし、底部の水温を上昇させるこ
とにより、底部の微生物活性を高め、底質土の腐食化を
促進させ、土壌化させるとともに、水質を浄化すること
ができる。

【０１０５】ここで、上記収容容器２３は、上記のよう
に浮遊状態にあって移動可能なもの限るものではなく、
例えば湖沼地内に固定して設けられた槽であってもよ
く、原水中に配設されても原水とは離れた場所に配設さ
れていても良い。図４は、本発明の第３実施形態とし
て、収容容器を池の側傍に設けた水槽とした場合の実施
形態を示すものであり、図中、３０は池、３１は池３０
の側傍に設けられた収容容器となる水槽である。集水管
を同軸状に備え、図３における場合と同様の構造を有す
る濾過槽本体３２が、水槽３１中に配設され、該水槽３
１の近傍には、吸入管３３ａが濾過槽本体３２の集水管
に接続された濾過水吐出ポンプ３３が設置されている。

【０１０６】また、異物の混入を防止するストレーナー
板３４を取り外し可能に上部に備えた集水槽３５が池３
０の底部に設けられ、該集水槽３５の底部に一端を開放
し、他端を上記濾過槽本体３２の外周面に対して接線方
向に向けて開放した原水導入管３６が設けられ、図３の
実施形態の場合と同様に、原水がストレーナー板３４を
経て原水導入管３６によりサイフォン効果で導かれ、濾
過槽本体３２の外周面に噴出され、濾過槽本体３２が周
方向に回転させられるようになっている。なお、図３の
実施形態の場合と同様に、水槽３１の底部は傾斜されて
傾斜底部に汚泥が堆積するように構成され、該汚泥は、
水槽３１の近傍に設置された汚泥ポンプ３７によって系
外に除去されるようになっている。

【０１０７】図５は、本発明の第４実施形態として、濾
過槽本体を収容容器に収容した実施形態の例であって、
金魚等の鑑賞魚用の水槽に適用したものであり、図中４
０は、大きさは小さいが構造は図４のものと同様の集水
管を同軸状に備えた濾過槽本体である。該濾過槽本体４
０は、上方が解放されるとともに底部が一方向に向けて
傾斜させられた収容容器４１の水中に図示しない保持手
段により保持されている。そして、収容容器４１は傾斜
底部４１ａを有し、該底部に汚泥等が堆積するように構
成され、吸入管４２の先端にストレーナー４２ａを備え
た汚泥ポンプ４３が吸入管４２を傾斜底部４１ａに位置
させて配設されている。

【０１０８】更に、濾過槽本体４０内の集水管に吸入管
４４が接続され、吐出管４５が水槽４６内に臨ませられ
た濾過水吐出ポンプ４７が設けられている。また、水槽
４６の側壁近傍には、下部に開口を有する外管４８ａ
に、内管４８ｂが上端を外管４８ａの上端よりも下方に
ずらして同軸に組み合わされてなる２重管４８が設けら
れており、該２重管４８の内管４８ｂの下端は水槽４６
外に延長されてその開放端が上記濾過槽本体４０の回転
駆動力発生面方向すなわち外周面に臨ませられている。
この実施形態でも、装置の作動に伴って、水槽４６内の
原水が増えると、水頭圧差により水槽４６中の原水が２
重管を経由して濾過槽本体に噴出され、その結果、濾過
槽本体が周方向に回転させられて、濾過材が摩滅再生さ
れるとともに捕捉懸濁物質が下方に排出され、汚泥ポン
プ４３により系外に排出される。

【０１０９】図６は、濾過槽本体の集水管側から原水を
流して濾過槽本体の逆洗を行う場合の切り替え配管を例
示するものである。図中、５０は、既に述べた実施形態
におけるものと同様に、集水管に接続された吸入管５１
と吐出管５２を備えた濾過水の吐出ポンプである。吸入
管５１と吐出管５２には、通常の濾過運転時に開状態と
される入口弁５３と出口弁５４がそれぞれ備えられ、ま
た入口弁５３の上流側と出口弁５４の上流側をつなぐ第
１のバイパス配管５６が該第１のバイパス配管を開閉す
る第１バイパス弁５７とともに設けられ、更に、入口弁
５３の下流側と出口弁５４の下流側をつなぐ第２のバイ
パス配管５８が該第１のバイパス配管を開閉する第１バ
イパス弁５９とともに設けられている。

【０１１０】そして、通常の濾過運転時には、第１、第
２バイパス配管５６、５８は、各バイパス弁５７、５９
を閉止することにより閉状態とされており、濾過水は入
口弁５３を経由して吸入されて出口弁５４を経由して排
出されるようになっている。一方、逆洗浄が必要となっ
たときには、バイパス弁５７、５９が開放されると同時
に入口弁５３と出口弁５４が閉止される。

【０１１１】これにより、液中に先端が浸された吐出管
５２から原水が吸入され、第２バイパス配管５８を経由
して吐出ポンプ５０の吸入側に導かれ、吐出ポンプ５０
の作動により、吐出管５２から第１バイパス配管５６を
通じて吸入管５１の上流側に導かれ、図示しない集水管
に原水が供給される。このように、原水が濾過時とは逆
の方向に流通され、これによって集水管、濾過槽本体の
逆洗浄を行うことができる。

【０１１２】図７及び図８は、本発明の第５実施形態と
して気体濾過を行うための一実施形態を示すもので、特
に気体の湿式濾過を行う集塵装置を示すものである。図
中、６０は金網等で内部に集気体管６１を同軸状に形成
した円筒状の濾過槽本体であり、該濾過槽本体６０内で
集気体管６１の外部の円環状空間に濾過材６２が流動可
能に充填されている。

【０１１３】上記濾過槽本体６０は、上部と下部にコー
ン状の部分が設けられた収容容器６３内に水平姿勢で収
容され、一端には枢軸６４、他端には集気体管６１に連
通し、吐出管を兼ねる管体６５が付設され、該枢軸６４
と管体６５によって収容容器６３の壁面に回転自在に支
承されている。そして、上記管体６５には駆動装置６６
（図ではプーリのみを図示）が付設され、該駆動装置６
６によって濾過槽本体６０が周方向に回転させられるよ
うになっている。更に、上記管体６５には回転継手等を
介して図示しない吸引ブロアが接続されている。

【０１１４】また、上記収容容器６３の上部コーン部の
上端には濾過すべき気体を導入する気体導入管６７が接
続されると共に、下部コーン部の下端には、弁６８ａを
備えた汚泥排出等のための排出管６８が接続され、ま
た、収容容器６３の下方側の壁部で濾過槽本体６０の径
方向側方側には、弁６９ａを備えた水等の液体の供給管
６９と弁７０ａを備えた液体の排出管７０が直径方向の
反対位置に位置して接続されている。

【０１１５】さらに、上記収容容器６３内には液体が供
給されるようになっており、これにより濾過槽本体６０
の下方側が液中に浸されるようになっているが、収容容
器６３には、該液面を一定に保つオーバーフロー管が付
設され、また、液位の低下を補償するための液体供給管
７２が付設されている。

【０１１６】このような実施形態に係る装置において
は、流入する気体は濾過槽本体６０をその外周から軸心
方向に向けて通過し、その間に濾過材６２により濾過さ
れて清浄な気体となって集気体管６１から吸引ブロアに
より排気されるが、一定の時期あるいは間欠的あるいは
常時低速で濾過槽本体６０を周方向に回転させ、濾過材
６２を流動摩滅させてその機能を回復させると共に、捕
捉されたダスト等を液中に排出する。

【０１１７】図９から図１１は、本発明の第６実施形態
を示すもので、第２実施形態の浄化装置が、原水中に保
持された収容容器２３内に濾過槽本体２０を収容してい
るのに対して、第６実施形態の浄化装置は、原水外に収
容容器７０が設置されて原水を収容容器７０内に導いて
濾過槽本体７１で浄化するものである。第６実施形態と
第２実施形態との主たる構成上の相違点は、第２実施形
態では濾過槽本体２０が一対の支持腕に回転自在に保持
されているのに対し、第６実施形態の水質浄化装置は、
第２実施形態と同様に、濾過槽本体７１に略同心状に集
水管７２が配設されているが、濾過槽本体７１が回転せ
ず収容容器７０に弾性支持され、濾過槽本体７１に振動
を加え濾過材７３を流動させる加振機構７４を備えてい
る点である。

【０１１８】すなわち、収容容器７０の対向する一対の
側面７０ａにそれぞれ濾過槽本体７１を弾性支持する弾
性支持部（弾性継手）７５が設けられ、一対の側面７０
ａのうち一方の側面７０ａに設けられた弾性支持部７５
に加振機構７４が接続されている。弾性支持部７５は、
一方の側面７０ａに１箇所および他方の側面７０ａに２
箇所設けられており、両側面７０ａにおける支持位置が
濾過槽本体７１の軸線に対して偏って設定されている。

【０１１９】前記弾性支持部７５は、収容容器７０の側
面から突出して設けられた側面側突出部７５ａと、該側
面側突出部７５ａの上部に設置されたゴム等の弾性部材
７５ｂとを備えている。濾過槽本体７１は、その外周面
に半径方向に突出して各側面側突出部７５ａに対応した
位置に本体側突出部７１ａが複数設けられ、該本体側突
出部７１ａと側面側突出部７５ａとの間に弾性部材７５
ｂを挟んだ状態で弾性支持部７５上に弾性的に支持され
る。

【０１２０】前記加振機構７４は、一方の側面７０ａの
弾性支持部７５に配される本体側突出部７１ａ上に立設
された加振用支柱７６と、該加振用支柱７６の上端に配
置され収容容器７０の上方に設けられた加振機７７とを
備えている。すなわち、加振機７７による振動が、加振
用支柱７６および本体側突出部７１ａを介して、弾性支
持部７５により弾性支持された濾過槽本体７１に伝達さ
れる。

【０１２１】また、前記濾過槽本体７１は、軸線方向一
端において収容容器７０とベローズ状の管状弾性継手７
８で弾性的に接続されている。なお、濾過槽本体７１の
上部には、濾過材７３を補給するための濾過材投入口７
１ｂが設けられている。前記収容容器７０の側面７０ａ
には、濾過すべき流水を収容容器７０内に入れるための
流入管７９が接続されているとともに、管状弾性継手７
８を介して集水管７２に接続され該集水管７２からの濾
過水を排出する流出管８０が接続され、該流出管８０に
は図示しないポンプが接続されている。

【０１２２】また、集水管７２には、紫外線照射手段８
１の４本のＵＶランプ（紫外線発生源）８１ａが収容容
器７０の側面７０ｂの貫通孔７０ｃおよび管状弾性継手
７８を貫通状態に集水管７２に挿入されて配設されてい
る。前記ＵＶランプ８１ａは、それぞれ所定間隔をあけ
て水平状態に配されているとともに、その外面に光触媒
の機能を有するＴｉＯ2（８０％）−ＳｉＣ（２０％）
が光透過性非晶質として被覆されている。

【０１２３】さらに、前記収容容器７０の下部には、上
部とスクリーン８２で仕切られ傾斜底面を有する沈殿槽
部７０ｄが設けられ、該沈殿槽部７０ｄの最下部には、
懸濁物質を捕捉した濾過材７３等の沈殿物を外部に排出
する排出管８３が接続されている。また、前記沈殿槽部
７０ｄ内には、加圧空気を濾過槽本体７１内に下方から
供給する空気供給手段８４のエアパイプ８４ａが側面を
貫通させて配されている。該エアパイプ８４ａは、図示
しない加圧空気供給源に接続され、収容容器７０内にお
いて、一方または他方の側面７０ａ側に多くのエアを供
給するように設定されている。

【０１２４】この実施形態における濾過方法について、
以下に説明する。まず、ポンプを作動させ、濾過すべき
原水（流体）を流入管７９から収容容器７０内に吸入す
るとともに、濾過槽本体７１内の濾過材７３で濾過され
た濾過水を集水管７２を介して流出管８０から外部に吐
出、流出させる。また、同時に、紫外線照射手段８１の
ＵＶランプ８１ａから紫外線を集水管７２内の濾過水に
照射して、含まれる有機物の分解および細菌等の殺菌を
行う。これによって、懸濁物質が取り除かれるととも
に、有機物分解および殺菌処理された濾過水を得ること
ができる。

【０１２５】さらに、加振機構７４の加振機７７を定期
的に駆動させて、濾過槽本体７１に振動を加える。すな
わち、濾過槽本体７１は、弾性支持部７５によって弾性
支持されており、振動で内部の濾過材７３に運動エネル
ギーを与えて濾過材７３を流動させる。特に、濾過槽本
体７１がその軸線に対して偏って３点支持されているの
で、濾過材７３が特に濾過槽本体７１の周方向に流動す
る。

【０１２６】この際、濾過材７３が摩滅再生されるとと
もに、捕捉懸濁物質が下方に降下して沈殿槽部７０ｄに
沈殿する。この沈殿物は、排出管８３から外部に排出さ
れる。なお、濾過材７３の充填量の減少に伴って、濾過
材投入口７１ｂから濾過材７３を適宜補充する。

【０１２７】図１２および図１３は、本発明の第７実施
形態を示すもので、第２実施形態と同様に、原水中に保
持された収容容器９０内に濾過槽本体９１を収容してい
る浄化装置である。第７実施形態と第６実施形態との主
たる構成上の相違点は、第７実施形態には第６実施形態
に備えられた紫外線照射手段８１および空気供給手段８
４がないとともに、収容容器９０自体に集水管９２に接
続された水中ポンプ９３が設けられている点である。

【０１２８】すなわち、前記水中ポンプ９３は、集水管
９２の一端に管状弾性継手９４を介して接続され、収容
容器９０の側面９０ａに固定されている。また、水中ポ
ンプ９３と管状弾性継手９４との間には、集水管９２か
らの濾過水を原水中に排出して戻すエゼクター９５が接
続されている。

【０１２９】なお、収容容器９０に接続された流入管９
６には、流入側空気管９７が接続されるとともに、エゼ
クター９５には、空気取入管９８が開口上端部９８ａを
原水上に突出させた状態で接続されている。また、沈殿
槽部９０ｂに接続された排出管９９には、ストレーナー
１００が接続されている。

【０１３０】この実施形態の濾過方法を、以下に説明す
る。まず、水中ポンプ９３を作動させ、濾過すべき原水
を流入管９６から収容容器９０内に吸入するとともに、
濾過槽本体９１内の濾過材１０１で濾過された濾過水を
集水管９２を介してエゼクター９５から原水中に吐出、
流出させる。また、第６実施形態と同様に構成された加
振機構１０２の加振機１０３を定期的に駆動させて、弾
性支持部１０４で弾性支持された濾過槽本体９１に振動
を加え、内部の濾過材１０１を流動させて摩滅再生させ
る。

【０１３１】

【発明の効果】本発明は、略円筒状流体流通性容器の内
部に流体流通性集流体管路を配設し、流体流通性容器の
内部で集流体管路の外部の空間に濾過材を流動可能に収
容し、流体吐出手段により、濾過材を通過した濾過流体
を集流体管路に集めて流体流通性容器の外部に吐出する
ようにしたものであるから、最小限の濾過材で、流体中
の懸濁物質を濾過分離することができるとともに、最小
限の運転動力で濾過材を均一にムラ無く洗浄することが
でき、これにより捕捉分離された流体中の懸濁物質等を
流体中に排除するようにし、安価な設備費・運転費で実
施することができる。

【０１３２】また、自然環境の中にあっては、自然界の
エネルギーで運転し、流体の濾過により生ずる流体中の
懸濁物質、発生汚泥の量を最小にし、保守管理・運転費
用を可能な限り削減し、排出物を自然の自己浄化機能の
中での循環サイクルに組み込むことも可能となる等の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る濾過装置の第１実施形態として
本発明を水質浄化装置に応用した場合の実施形態を示す
もので、水質浄化装置の一部切り欠き側面図である。

【図２】図１の水質浄化装置の横断面図である。

【図３】本発明に係る濾過装置の第２実施形態として
本発明を水質浄化装置に応用した場合の実施形態を示す
側断面図である。

【図４】本発明に係る濾過装置の第３実施形態として
本発明を水質浄化装置に応用した場合の実施形態を示す
側断面図である。

【図５】本発明に係る濾過装置の第４実施形態として
本発明を鑑賞魚等の水槽に応用した場合の実施形態を示
す側断面図である。

【図６】本発明に係る濾過装置において逆洗浄機構を
達成するための切り替え配管を示す配管構成図である。

【図７】本発明に係る濾過装置の第５実施形態として
本発明を湿式集塵装置に応用した場合の実施形態を示す
縦断面図である。

【図８】図７の装置の横断面図である。

【図９】本発明に係る濾過装置の第６実施形態として
本発明を水質浄化装置に応用した場合の実施形態を示す
横断面図である。

【図１０】図９の装置の縦断面図である。

【図１１】図９の装置の平面図である。

【図１２】本発明に係る濾過装置の第７実施形態とし
て本発明を水質浄化装置に応用した場合の実施形態を示
す横断面図である。

【図１３】図１２の装置の平面図である。

【符号の説明】

４、２０、３２、６０、７１、９１濾過槽本体（流体
流通性容器）８、２１、７２、９２集水管（集流体管路）６１集気体管（集流体管路）５、２２、６２濾過材６回転駆動モータ１１、２４吐出管２３、６３、７０、９０収容容器３１水槽（収容容器）５６第１のバイパス配管５８第２のバイパス配管７４加振機構７５弾性支持部８１紫外線照射手段８１ａＵＶランプ（紫外線発生源）８４空気供給手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円筒状の流体流通性容器の内部に、流
体流通性の集流体管路が、流体流通性容器と略同心状に
配設され、上記流体流通性容器の内部で上記集流体管路
の外部の空間には、流体流通性容器の外壁から流入する
流体中の懸濁物質を捕捉分離する濾過材が流動可能に収
容されるとともに、上記集流体管路には、上記濾過材を
通過した濾過流体を集流体管路に集めて流体流通性容器
の外部に吐出する流体吐出手段が付設されてなることを
特徴とする流体濾過装置。
【請求項２】上記集流体管路は、上記流体流通性容器
の内部に、流体流通性容器の軸心を中心として周方向に
回転自在に配設されていることを特徴とする請求項１記
載の流体濾過装置。
【請求項３】上記流体流通性容器には、該流体流通性
容器を周方向に回転させる回転駆動手段が付設されてな
ることを特徴とする請求項２記載の流体濾過装置。
【請求項４】上記流体吐出手段は、濾過流体を吐出す
る吐出管路を備え、該吐出管路の先端部は、濾過される
流体よりも軽比重の流体中に濾過流体を吐出するように
配されたことを特徴とする請求項２または３に記載の流
体濾過装置。
【請求項５】上記流体吐出手段は、濾過流体を吐出す
る吐出管路を備え、該吐出管路の先端部は、濾過される
流体中に濾過流体を吐出するように配されるとともに、
該吐出管路には、濾過される流体よりも軽比重の流体を
吐出管路内に取り込む取入れ管路が接続されてなること
を特徴とする請求項２または３に記載の流体濾過装置。
【請求項６】上記流体吐出手段は、先端部が回動自在
に取り付けられた吐出管路を具備し、該先端部には先端
部を回動させて吐出方向を切り替える切り替え手段が付
設され、該切り替え手段により、吐出管路の先端部が、
濾過される流体よりも軽比重の流体中に濾過流体を吐出
する位置と、濾過される流体中に濾過流体を吐出する位
置との間で切り替えができるように構成されたことを特
徴とする請求項２または３に記載の流体濾過装置。
【請求項７】上記流体吐出手段の作動を停止する停止
手段を備えるとともに、流体を上記集流体管路側から周
方向外方に向けて供給する流体供給手段を備え、該流体
供給手段により流体を供給して、濾過材に捕捉された懸
濁物質を流体流通性容器外に排出するように構成された
ことを特徴とする請求項２ないし６の何れか１項に記載
の流体濾過装置。
【請求項８】上記流体流通性容器は、濾過すべき流体
中に配設される収容容器内に設けられ、上記流体吐出手
段は、濾過流体を該収容容器の外部に吐出するように構
成されてなることを特徴とする請求項２ないし７の何れ
か１項に記載の流体濾過装置。
【請求項９】上記収容容器には、収容容器外の濾過す
べき流体を収容容器内に導く流体導入管路が付設され、
該流体導入管路の収容容器内の開口端は上記流体流通性
容器の外周壁に臨ませられて配設され、流体吐出手段に
より濾過流体が収容容器の外部に吐出されることによ
り、導入管に濾過すべき流体が導かれ、流体流通性容器
の外周壁に噴出され、流体流通性容器が回転される構成
とされた請求項８記載の流体濾過装置。
【請求項１０】上記収容容器内には、収容容器内に排
出された捕捉懸濁物質を排出する排出手段が配設されて
なることを特徴とする請求項８または９に記載の流体濾
過装置。
【請求項１１】上記集流体管路には、管路内壁面を接
触洗浄する洗浄手段が付設されてなることを特徴とする
請求項２ないし１０の何れか１項に記載の流体濾過装
置。
【請求項１２】上記洗浄手段は、上記集流体管路内に
流動可能に充填された濾過材であることを特徴とする請
求項１１に記載の流体濾過装置。
【請求項１３】上記流体流通性容器内部の濾過材を流
動させ、該濾過材に捕捉分離された懸濁物質を流体流通
性容器外部に排出させる運動エネルギー供給手段を備え
ていることを特徴とする請求項１記載の流体濾過装置。
【請求項１４】上記運動エネルギー供給手段は、弾性
支持された上記流体流通性容器に振動を加え上記濾過材
を流動させる加振機構を備えていることを特徴とする請
求項１３記載の流体濾過装置。
【請求項１５】上記流体流通性容器を収容する収容容
器を備え、上記収容容器と上記流体流通性容器とを接続する部材お
よび管路に弾性継手を設けていることを特徴とする請求
項１４記載の流体濾過装置。
【請求項１６】上記流体が液体とされ、上記運動エネルギー供給手段は、上記流体流通性容器の
下方から空気を供給することにより上記濾過材を流動さ
せる空気供給手段を備えていることを特徴とする請求項
１３記載の流体濾過装置。
【請求項１７】上記集流体管路の内部に少なくとも１
以上設けられた紫外線発生源により集流体管路内を通過
する流体の有機物の分解および殺菌を行う紫外線照射手
段を備えていることを特徴とする請求項１ないし１６の
何れか１項に記載の流体濾過装置。
【請求項１８】上記紫外線照射手段は、上記集流体管
路の内面および上記紫外線発生源の外面の少なくとも何
れか一方が酸化チタンを含む塗膜で被覆されていること
を特徴とする請求項１７記載の流体濾過装置。
【請求項１９】上記流体流通性容器は、濾過材の粒径
より小の流体流通間隙を持つ外壁面を有する容器であ
り、上記流体流通性の集流体管路は濾過材の粒径より小
の流体流通間隙を持つ外壁面を有する管路であることを
特徴とする請求項１ないし１８の何れか１項に記載の流
体濾過装置。
【請求項２０】上記濾過材が、含水珪酸塩鉱物（ゼオ
ライト族）を主成分とする土壌成分、天然もしくは人工
の珪酸塩鉱物の塊粒状物質、多孔質で吸着性を有する炭
化物の塊粒状物質、高分子材料の顆粒状もしくは立体網
目構造状塊粒もしくはブラシ状団塊物質、無機もしくは
有機材料の中空円柱状もしくは中空球状体物資からなる
群から、単独もしくは混合状態で、選ばれてなることを
特徴とする請求項１ないし１９の何れか１項に記載の流
体濾過装置。
【請求項２１】内部に流体流通性の集流体管路が同軸
に配設された略円筒状の流体流通性容器内に濾過材を収
容し、濾過すべき流体を流体流通性容器内に外周部から
導いて濾過材を通過させ、流体中の懸濁物質を捕捉分離
するとともに、濾過した流体を上記集流体管路を通じて
外部に吐出し、流体流通性容器内の濾過材を流動させ、
濾過材に捕捉された懸濁物質を流体流通性容器の外部に
排出することを特徴とする流体の濾過方法。
【請求項２２】上記流体流通性容器を軸心を中心とし
て回転させて濾過材を流動させることを特徴とする請求
項２１記載の流体の濾過方法。
【請求項２３】上記流体流通性容器に振動を加えて濾
過材を流動させることを特徴とする請求項２１記載の流
体の濾過方法。
【請求項２４】流体が液体で、液体中の固体の懸濁物
質を濾過することを特徴とする請求項２１ないし２３の
何れか１項に記載の流体の濾過方法。
【請求項２５】上記流体流通性容器内に下方から空気
を供給して濾過材を流動させることを特徴とする請求項
２４記載の流体の濾過方法。
【請求項２６】流体が気体で、気体中の固体の懸濁物
質を濾過することを特徴とする請求項２１ないし２３の
何れか１項に記載の流体の濾過方法。
【請求項２７】流体が重比重流体と軽比重流体を含
み、重比重流体を濾過することを特徴とする請求項２１
ないし２３の何れか１項に記載の流体の濾過方法。
【請求項２８】流体が重比重流体と軽比重流体を含
み、軽比重流体を濾過することを特徴とする請求項２１
ないし２３の何れか１項に記載の流体の濾過方法。
【請求項２９】重比重流体が液体で軽比重流体が気体
である請求項２７または２８記載の流体の濾過方法。