JPS588282B2 - 移動床式「ろ」過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は上向流移動床式ろ過装置に関し、詳しくは沢過
槽と再生槽とを一体化したものについて上向流液体によ
り膨張や流動化を起こすことなく、大きな涙過速度で沢
過を行なうことができる上向流移動床式ろ過装置に関す
る。

上向流移動床式ろ過装置においては、ｒ材の物性、被処
理液に含まれる懸濁物質（以下、ＳＳという。

）の性質や量によって異なるが、単位沢過而積当りの戸
過液量（以下、沢過速度という。

）が一般にある許容値を越えると、涙材が上向流液体に
より膨張や流動化を起こし、このために、一度ｐ材に捕
捉されたＳＳがＰ材から遊離し、処理液を汚染すること
がある。

このように、従来の装置においては、沢過速度に限界が
あるので、大量の被処理液を迅速に沢過することができ
ず、また、処理すべき被処理液量や被処理液の性質の変
動に応じで、沢過速度を大幅に変動させることができな
かった。

又、特に上向流移動床式戸過装置の多くは単にＳＳを含
有する被処理液を戸過する機能は有するが、ＳＳの付着
した廃戸材の再生機能を有しない，従って、戸過装置と
別に廃沢材の再生装置が必要であり、廃炉材の再生装置
への搬送及び再生枦材の沢過槽への搬送のために多数の
管や弁からなる配管設備を要するばかりでなく、涙過と
廃ろ材再生を自動化するためには複雑な機器操作によら
なければならなかった。

本発明の主たる目的は、上向流移動床式炉過装置におい
て、戸材の下方移動を妨げず、しかも、上向流による戸
材の膨張や流動化を防止しながら、安定に、炉過槽内の
処理液の上向流速を増大させ、その結果、ろ過の能力を
大きくし、ろ材の洗滌再生が短時間でできる移動床弐ろ
過装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、きわめて簡単な装置と簡単な操作
により、涙過処理と廃炉材再生処理を切換えることがで
きる移動床弐ろ過装置を提供することにある。

本発明の装置は、炉過槽上部にＦ過槽内に連通ずる再生
槽を設け、弁操作によってＦ過処理された処理液の流路
を切換え、処理液を直接に再生槽内に導いて、再生槽内
の廃戸材を流動させ、洗滌するように構成するとともに
、肉厚に対して炉過槽の上下方向、即ち、処理液の流れ
方向に十分な高さを有する隔壁によって区画された多数
の貫通孔を備えた構造体を炉過槽上部の涙材層中に配設
し、ろ材の下方移動を妨げることなく、涙材と隔壁との
接触面積を大きくして、沖材の流動化を防止するように
したものである。

以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

先ず、一実施例を示す第１図において、戸過槽１は、例
えば、円筒形直胴部に逆円錐形の底部を付加して形成さ
れており、この枦過槽に充填されているＦ材層６の上域
には重力による炉材降下を妨げることなく、涙材６との
接触面積を大きくするための構造体２４が配設されてお
り、下部に被処理液供給口２を有し、下端の廃炉材抜出
し口３は廃ろ材抜出し弁４を介して水エゼクタ５に接続
されている。

炉過槽１の上部には、沖材層６を通過した処理液が装置
外に流出する処理液出口７が設けられていると共に、下
端がろ過槽１に連通ずる再生槽８が大気から密閉して設
けられている。

この再生槽８の下端開口部９から供給される再生ろ材は
、戸過槽１内でろ材層６０表面に直接に連なる。

尚、好ましくは、再生槽８下部は、その横断面積が下方
に向って減少するように円錐状部１０に形成される。

また、再生槽８の中段には、廃炉材供給口１１が設けら
れており、ろ過槽下端から抜出された廃炉材６が、前記
エゼクタ５により、搬送液と共に廃炉材搬送管１２を通
って上記供給口１１から再生槽８に供給される。

更に、再生槽８の上段には、再生槽における廃ろ材の再
生によって廃戸材から離脱したＳＳと共に、上記搬送液
と再生に要した洗滌液（処理液）とを再生槽から流出さ
せる排出口１３が設けられている。

処理液出迫には処理液管１４が接続され、この処理液管
１４は、上記再生槽の排出口１３から鉛直方向にΔｈ１
の間隔を有する位置にまで導かれ、処理液はこの高さで
サイフォンブレーカ１５によりサイフォンブレークされ
た後、系外に取り出される。

尚、第１図においては、処理液管１４は再生槽排出口１
３からΔｈ 高い位置にまで導かれている（この場合、
Δｈ１＞ｏとする。

）が、処理液管１４は再生槽出口１３と同じ高さにあっ
てもよく（即ち、Δｈ１＝０）、また、再生槽出口より
低い位置（即ち、Δｈ１＜ｏ ）にあってもよい。

一方、再生槽８の排出口１３は、排出弁１６と絞り弁２
３とを備えた排出管１７に接続され、排出口１３からΔ
ｈ２低い位置に液面を有する排液槽１８に導かれて、排
液槽中の排液により液シールされている。

この排液槽１８の排液は、廃炉材を再生槽８に搬送する
ための搬送液として使用され、ポンプ１９、搬送液弁２
０を介して、搬送液管２１により前記エゼクタ５に圧送
される。

又前記の構造体２４は、第４図に示すように、肉厚ｄに
対して、処理液の流れ方向に十分な高さｔを有する隔壁
２５によって区画された多数の貫通孔２６を備えている
。

，このような構造体２４は、例えば、鋼板、ポリ塩化ビ
ニル板に代表されるプラスチックス等の素材から、その
肉厚ｄに対して、高さｔが十分大きいように形成される
。

枦過槽の横断面積の大きさにもよるが、構造物２４の肉
厚ｄは、通常、１〜１０ｍＩＬ程度に薄く形成される。

この構造物２４の開口比（貫通孔２６の横断面積対貫通
孔２６の横断面積と隔壁２５の横断面積との和の比）及
び高さが大きい程、ろ過槽の単位横断面積当りの構造物
と枦材との接触面積が大きくなり、ｐ材の流動化に対す
る抵抗も大きくなる。

しかし、構造物は、一方において、毎分１〜１０ｃｍ程
度の速度で重力により降下するｐ材６の移動を妨げては
ならず、また、貫通孔内でｐ材が目詰まりを起こさない
ように開口比及び高さを設定する必要がある。

上記開口比は隔壁２５の厚さと隔壁が形成する貫通孔２
６の形状によって決定される。

実験の結果によれば、通常、隔壁２５間の最小間隔が枦
材粒径の５倍以上となるように隔壁を配して貫通孔２６
を形成すると共に、隔壁２５の高さを炉材層高の５％以
上とすれば、枦材の流動化が効果的に防止され、更に、
Ｐ材が構造物を円滑に通過し、下方に移動する。

尚、隔壁の高さは、通常、炉材層高の５０％以下が好ま
しい。

隔壁高さがＰ材層高の５０％以上になると、被処理液の
炉過槽内での均一な分散が困難になると共に、構造物の
製作コストがそれだけ高くなり、経済的でもないからで
ある。

構造物の開口比は、構造物配設位置での処理液の線速度
が実質的に増大しないように、できるだけ大きいことが
望ましい。

しかし、ｐ過速度によっては、構造物配設位置での処理
液線速度の増大によって、特に構造物近辺に位置する枦
材が流動，化や膨張が起こさない程度に、構造物の開口
比を小さくすることができる。

即ち、開口比は炉過速度に応じて、その最小値が相対的
に決定される。

例えば、後記実施例に示した枦過装置においては、構造
物配設位置での処理液線速度が４ ０ ｍ／時以．上の
ときに枦材が流動化し、或いは膨張するので、ｐ過速度
３ ０ ｍ／時で通水する場合には、開口比は７５％以
上であればよい。

また、沖過速度が２０ｍ／時である場合には、開口比は
５０％以上であればよい。

構造体は、例えば、鋼板、プラスチック板等をその面が
Ｐ過槽の軸方向に沿うように相互に平行に配設すること
により形成され、或いは、第４図に示したように、断面
形状が四角形になるように、板材を格子に組んで形成さ
れる。

更に、図示しないが、貫通孔は、断面形状が三角形、六
角形等であってもよい。

また、多重管を構造体として用いることもできる。

貫通孔２６は必らずしも厳密に鉛直に延びていなくとも
よく、第３図に示すように、傾斜させてもよく、第６図
に示す正うに、第５図の構造物を積層し、貫通孔を屈曲
させてもよい。

本発明の装置に使用されるｐ材としては、例えば、砂、
アンスラサイト、ガラス、活性炭、活性アルミナ、シリ
カゲル、ポルスレン、合成ゼオライト、合成樹脂等の粒
状吸着剤等が適している。

本発明の装置におけるｐ過及び廃沖材再生は次のように
して行なわれる。

先ず、一枦材抜出し弁４、搬送液弁２０及び排出弁１６
を閉じて、被処理液を供給口２からＰ過槽１内に供給す
ることにより、被処理液を上向流でＰ材層６を通過させ
、沖材層にＳＳを捕捉させた後、処理液出口７から処理
液として流出させる。

沖材は、ＳＳの捕捉量に応じて、又は一定時間ごとに、
廃炉材抜出し弁４、搬送液弁２０及び排出弁１６を開け
ると共に、ポンプ１ｇを駆動することにより、ｐ過槽１
下端から抜出され、エゼクタ５０作用で搬送管１２を経
て再生槽８に搬送される。

廃炉材６がこのようにして再生槽へ搬送された後、排出
管１７の排出弁１６は開いたままで、廃枦材抜出し弁４
と搬送液弁２０とが閉じられる。

絞り弁２３は、排出管１７を通る排液に一定の抵抗とし
て作用するように、予め適宜に開状態としたものであっ
て、再生槽に流入する処理液の流速を制御し、処理液が
再生槽内で枦材を安定に流動させるようにする。

尚、特に絞り弁２３を設けることなく、排出弁１６に絞
り弁の作用を兼ねさせることができるのはいうまでもな
い。

また、Ｐ材層６を通過した処理液を再生槽８に導くため
に、再生槽８下端から排出口１３に至る圧力損失ヘッド
ΔＰ（ただしΔｈ，ｌΔｈ２と同一ディメンション）と
、前記したΔｈ１１Δｈ２との間にΔｈ１＞ΔＰ一Δｈ
２なる関係が成り立つように、Δｈ１，Δｈ２を適宜に
設定することが必要である。

ΔＰは炉材の物性や量、処理液の速度等に依存する一方
、再生槽８の形状にも依存するので、Δｈ１，Δｈ２と
共に、ΔＰを変数として扱い、例えば、前記円錐状部１
０の高さや開口端の断面積を変化させるなどして、上記
関係が成り立つようにしてもよル）。

このように設定すれば、排出弁１６を開いたときに、処
理水は再生槽に流れ込む。

再生槽８の下端開口部９から再生槽内に導かれた処理水
は、このようにして再生槽内のｐ材を流動させ、ろ材に
付着していたＳＳをろ材から離脱させて、ろ材を洗滌再
生する。

枦材から離脱したＳＳは次いで処理液の押出し流れ内に
移行し、排出口１３から排出管１７を通って排液槽１８
に排，出される。

再生槽８内のｐ材滞留量は廃炉材の一回の抜出し量以上
とされ、且つ、再生槽内の炉材は再生槽の下端開口部か
ら直接にｐ過槽１内の枦材層６０表面に連なるようにす
る。

かくして、ろ過槽下端，から抜出された廃沖材量と同量
の再生ｐ材が再生槽から沖過槽内に供給され、再生槽に
は、常に一定量のろ材が滞留する。

従って、再生槽に供給された廃炉材が直ちにｐ過槽に入
ることはない。

また、廃戸材の再生洗滌時は勿論であるが、被処理．液
の枦過操作時においても、再生槽内の炉材と円錐状部１
０が通水抵抗として作用するので、再生槽に滞留してい
る搬送液や洗滌液が戸過槽内に降下して清澄な処理液と
混じることが阻止される。

このようにして再生槽内のろ材再生が完了するシと、排
出弁１６が閉じられ、処理液を再び処理液出口Ｔから流
出させ、漣過操作を開始させる。

また、再生槽８に処理液を送るために、第３図に示すよ
うに、処理液管１４から分岐させた分岐管２２を再生槽
８内で開口させてもよい。

“廃戸材の搬送液として処理液又は別の系から
供給される液体を用いてもよいが、本発明の装置におい
ては、図示したように、廃ろ材の搬送と洗滌に用いた排
液を排液槽を経て循環使用するのが好ましい。

第２図に、再生槽内の上向流処理液の流速Ｕと圧力損失
ヘッドとの関係を示す。

図において、実線は再生槽８下端から排出口１３に至る
圧力損失ヘッドΔろを表わし、一点鎖線は排液管１７に
設けた絞り弁２３の圧力損失ヘッドΔろｒを表わし、，
二点鎖線は（Δろ＋Δろｒ）を表わしている。

再生槽内の圧力損失ヘッドΔろは、ろ材が流動を開始す
る流速Ｕ１において極大値ΔＰ （ｍａｘ ）を示し、
ｐ材が流動状態になると顕著に減少する。

排液管１７を流れる排液の流速は再生槽内の上向流の流
弓速Ｕに比例するから、絞り弁２３の圧力損失ヘッドΔ
ろｒは図示のように流速Ｕに比例する。

そこで、再生槽内の流速Ｕ１に対応する絞り弁２３の圧
力損失ヘッドをΔろｒ１として、 液を循環使用することにより、排液槽からの排出量は洗
滌液として用いられた処理液量と同じ量であるから、Ｓ
Ｓが高度に濃縮されて、系外に排出され、後処理を効率
的に行なうことができる。

この様に本発明の装置は炉過と廃炉材再生を効果的な循
環系に構成しかつ、ろ過操作時のろ材の流動と膨張を防
止する構造物を枦過槽内に設けた簡便、省エネルギ的、
且つ、効率的な装置である。

試験例 内径５００朋の枦過槽に、厚さ３ ｍｍ，幅２００Ｕの
ポリ塩化ビニル板を、その面がｐ過槽の軸方向に沿うよ
うに、２７朋間隔で互いに平行に配設して構造物を形成
すると共に、ろ過槽に有効径０． ８ ３ ｍｍ，均等
係数１．４７及び平均径１．０８朋の砂ｐ材を１０００
ｉａｔ高さに充填し、上記構造物の上端が枦材層表面下
１００ｍｉＬに位置するようにした。

このように配設した構造物においては、開口比８９％、
単位枦過面積当りの構造物と沖材の接触面積は１． ４
ｄ／ｄであった。

又底部を逆円錐状にした直胴部内径１５０ｍ１ＩＬの．
再生槽を前記のｐ過槽上端に取付け、再生槽の下端をろ
過槽内上部に開口させた。

このろ過槽にＳＳ濃度１０ ０ ｐｐｍの被処理液を枦
過速度３０ｙｘ／時で枦過すると共に、ろ材をｐ過槽下
端より１時間ごとに抜き出したところ（Ｆ．材の瞬間移
動速度は約６ｃｒｎｌ分）、ｐ材層が流動、膨張を起こ
すことなく１０時間にわたって、正常なろ過を行なうこ
とができた。

比較のために、上記構造物を配設しない以外は上記と全
く同様にして炉過を行なったところ、炉過開始後１時間
で処理液のＳＳ濃度が増大すると同時に、ろ材層が膨張
した。

尚、上記の構造物を配設した場合、ｐ過速度が４０ｍ／
時以下ではｐ材層は流動、膨張しなかった。

前述にある様に沖過槽下端より抜きだされたｐ材は直ち
にエゼクタ−５によって再生槽８に搬送され、枦材は再
生槽内に滞積され、搬送水は排出口１３より排液槽１８
に返送させた。

即ちこの操作に於いては、廃炉材抜出し弁４、搬送液弁
２０、．排出弁１６は開の状態でポンプ１９は作動状態
にした。

この試験例の場合は前記の方法で８．０ｌの砂を再生槽
に搬送した後廃ｐ材抜出し弁４、搬送液弁２０、を閉の
状態にしポンプ１９を停止させた。

引続いて、被処理水をｐ過槽内に供給すると処理水とな
ってろ材上端より出て一部は再生槽開口部９より再生槽
に流れ排出口１３を通じて排液槽に排出された。

この時の再生槽を通過する液量を２ｄ／ｈにした。

即ち再生槽内の流速は１１３ ７１Ｌ／ｈであり、炉材
が流動化し、再生に充分な流速であった。

この間の残りの枦過水は処理水として処理液出口７より
排出された。

この操作を３０秒続けた後排水弁１６を閉じた。

このことによりｐ過水は全量処理水として処理液出口７
より排出されたがこの水は、この試験例を通じてＳＳ濃
度１ｐｐｍ以下を維持することができた。

再生操作時においては、再生槽内では水の線速度が３５
〜３７ｍ／時のときにｐ材は流動化し始め、ｐ材層高１
０００ｍｍでは最大圧力損失ヘッドΔろ（ｍａｘ）は０
．８ ６ｋｇ／ｃ４１Ｆ材層高５００ｍｍではΔろ（ｍ
ａｘ）は０． ７ ８ ｋｇ／ｃ４であった。

従って、Δろとして０． ８ ６ ｋｇ ｌｃｒｄをと
った場合、Δｈ２が５ｍのとき、Δｈ１＞Δろ−Δｈ
２ ＝ Ｏ− ３ ６ （ 檀４ｄ），即ち、Δｈ１を
３．６７ｎに設定した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例を示す略図、第２図は
再生槽内の処理液流速と圧力損失との関係を示すグラフ
、第３図は本発明の装置の別の実施例を示す要部略図、
第４図は構造体の実施例を示す部分斜視図、第５図及び
第６図は構造体の他の実施例を示す部分縦断面図である
。 １・・・・・・沖過槽、２・・・・・・被処理液供給口
、３・・・・・・廃ｐ材抜出し口、４・・・・・・廃沖
材抜出し弁、５・・・・・・エセクタ、６・・・・・・
炉材、７・・・・・・処理液出口、８・・・・・・再生
槽、９・・・・・・再生槽開口部、１０・・・・・・円
錐状部、１１・・・・・・廃炉材供給口、１２・・・・
・・廃ろ材搬送管、１３・・・・・・排出口、１４・・
・・・・処理液管、１５・・・・・・サイフォンブレー
カー、１６・・・・・・排出弁、１７・・・・・・排出
管、１８・・・・・・排液槽、１９・・・・・・ポンプ
、２０・・・・・・搬送液弁、２１・・・・・・搬送液
管、２２・・・・・・分岐管、２３・・・・・・絞り弁
、２４・・・・・・構造体、２５・・・・・・隔壁、２
６・・・・・・貫通孔、ｄ・・・・・・隔壁肉厚、ｔ・
・・・・・隔壁高さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 濾過槽上部より濾材が供給され、廃濾材が濾過槽下
   部より抜き出され、被処理液が濾過槽下部より供給され
   、処理液が濾過槽上部より抜き出されるようにした上向
   流移動床式濾過装置において、上記濾過槽上部の濾材層
   中に配設され、肉厚に対して上下方向に十分な高さを有
   する隔壁によって区画された多数の貫通孔を備えた構造
   体と、下端を濾過槽内に開口させ、亘つ、大気から遮断
   して濾過槽上部に設けた再生槽と、濾過槽下部から抜出
   された廃濾材を搬送液と共に上記再生槽に搬送する廃濾
   材搬送管と、この廃濾材搬送管に接続して、再生槽中段
   に設けた廃濾材供給口と、上記搬送液と廃濾材の洗滌液
   とを廃濾材から離脱した懸濁物質と共に再生槽から排出
   するために再生槽上段に設けた排出口と、濾過槽上部の
   処理液出口に接続し、且つ、再生槽の上記排出口から鉛
   直方向の間隔Δｈ１を有する位置で大気圧に開放してい
   る処理液管と、上記排出口に接続し、排出弁を介して排
   出口からΔｈ２低い位置でシールされている排出管とか
   ら構成され、再生槽への処理液入口から再生槽排出口に
   至る圧力損失ヘッドΔＰと上記Δｈ１及びΔＩｌ２との
   間にΔｈ１＞ΔＰ一Δｈ２なる関係を成立させて、上記
   排出弁を閉じることにより処理液を処理液管に導き、排
   出弁を開けることにより処理液を洗滌液として再生槽内
   に導いて、廃濾材を流動させ、洗滌再生するようにした
   ことを特徴とする上向流移動床式濾過装置。 ２ 再生槽の下部が逆円錐状に形成され、下端で開口し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の上
   向流移動床式濾過装置。 ３ 処理液管から分岐させた分岐管が再生槽の下部に導
   かれ、上記分岐管を通して少なくとも一部の処理液が洗
   滌液として再生槽内に送入されるようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の上向流移
   動床式濾過装置。