JPS62237915A - 砂ろ過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体を砂ろ過層中水平方向に通過させて清澄
にろ過する装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

砂ろ過して清澄水を得る手段としては、特許第１５５，
７５６号の発明があり、近年では特公昭４８−２００７
０号公報や特公昭５１−３４５８７号公報で開示された
ものが代表例としである。しかして、これらに共通して
いえることは次のとおりである。

■　槽内に外壁と内壁と内壁内の集水室とを同心に設け
て外壁と内壁の間にろ送砂を充填して汚染水を輻流させ
る。

■　充填したろ送砂が下降して水圧またはエヤーによっ
て集水室内の管路内を上昇し、ろ送砂層のろ送砂が下降
移動する。

■　外壁と内壁には開口部を設けて汚染水と清澄水は通
過させるがろ過層を形成するろ送砂を支持している。

■　管路内を上昇したろ送砂は、管路出目下のシュート
を転がるか、または直接的にろ送砂層の上表面に水中沈
降する。ろ送砂の転動作用によって、粗粒と細粒の分布
に別れるような傾向が発生する。

■　ろ送砂に捕捉された懸濁物（大・小の混入物を含め
て）は水表面から系外へ除去する。

特に整流効果をもたせる櫛歯状の溢流樋を設けているの
もある。

これらの説明によって次のことが理解できる。

すなわち、ろ送砂層を通過する通水によって砂層が懸濁
物を捕捉して清澄水を得ることができること。砂が循環
して移動する間に懸濁物を砂から分離させで除去すると
いう作用をすること。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの砂ろ過装置は幾つかの技術的欠点があって、よ
り高度な清澄水が得られなかった。

すなわち、ろ送砂と懸濁物との分離効果がよくなかった
のである。

また、ろ送砂の返送においては系外がらの水を使用する
がエヤー装置が必要であり、構造がコンパクトで簡易操
作可能という条件を満たしていない。

特にエヤー吹か込みの場合には細気泡がろ送砂に付着す
るのでろ送砂の沈降、転勤を阻害し、浮遊するので懸濁
物を含んだ水と共に逸失するすることが発生する。また
、汚染水を供給する量とか圧力の変動によって槽内の水
表面が変位し、初期・終期の運転に際しては清澄水にろ
送砂が混入したり、乾燥砂であるが故に空気が接触して
いることから気泡が砂に付着した状態となったりしてろ
送砂が逸失することもあった。

したがって、本発明の目的はコンパクトな構造で、簡易
操作によって高度な清澄水を安価に得られる砂ろ過装置
を提供することにある。

更に目的とするところは、砂の逸失をなくし、砂を循環
する水質を選ばずに有効な清澄水を多く得て多用途に適
する砂ろ過装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために原水の流入量を適切にし、転
勤と沈降によってろ送砂を強制的に洗浄分離するように
し、水表面に浮遊するスカムを適切に除去することを特
徴とする。

このため、筒状外壁の下方をジＢウゴ状に紋ったタンク
ボディ内に通水可能な外支持壁と内支持壁を設け、これ
らの壁間にろ送砂を充填する。内支持壁の内方には同心
に３重の管を設けて、タンクボディ側から原水室、ろ過
室。集水室、排出室、滞留室と上昇管を構成する。上昇
管内の水をエヤーリフトによって、タンクボディ内の上
域にある」二基の洗浄筒の中央に導き入れることによっ
て充填したろ送砂も同時に供給される。洗浄筒内では対
向しで設けられた斜面に順次衝突しながら転勤と沈降を
繰り返すことによりろ送砂と懸濁物とが分離する。

ろ送砂はさらに」ニシュートを転動してろ過室に沈積し
、懸濁物は高濃度の汚濁水となってタンクボディ外へ吐
出する。上室での水表面に浮遊するスカムは上下動自在
なファネルに流入し前記汚濁水と共にタンクボディ外へ
吐出する。

タンクボディには更に原水室と連通する溢流管を設けて
外支持壁を通過する原水の量を一定にし、内支持壁の下
方には砂の沈澱室を設けてドレン管から排出する。本発
明はこれらを具備した清澄水を得る装置である。

〔実施例〕

第１図〜第３図を以て本発明の外観を簡単に説明する。

タンクボディ１に安全枠３７付とのハシゴ３８を固着し
て設け、サポート３９を介して床４０に固定する。

タンクボディ１の上方には手摺４１を設けてハシゴ３８
を登って点検とか保守が安全にでさるようにし、集水マ
ス４２と溢流口２９を設け、中程には排出口１５、吐出
口１６、エヤー供給１］１９を設ける。

タンクボディ１の下方には、汚染されて懸濁物を多く含
む原水の供給口１４、ドレン管１７及び給水と砂の排出
を兼用するノズル４５を設ける。

第４図に発明の概略構成を示し、第５〜１４図でその詳
細な構成についで説明する。

第４図において、タンクボディ１は垂立する筒状で円筒
または多角形部でもよく、タンクボディ１内に外支持壁
２と内支持壁３と集水筒５と上昇管８をほぼ同心に設け
る。内支持壁３の下方ｌ二は沈澱筒６と下シュート７を
設はサポート４などで適宜にタンクボディ１へ固定し、
沈澱筒６と連通したドレン管１７をタンクボディ１外へ
導き弁１８を設ける。

上昇管８と集水筒５の間には隅筒４６を設けて、隅筒４
６と外支持壁２が成す空間を原水室３０とし、外支持壁
２と内支持壁３がなす空間をろ過室３１としてろ材であ
るろ送砂１３を充填する。同じく、内支持壁３と集水筒
５がなす空間を集水室３２とし、集水筒５と隅筒４６が
なす空間を排出室３４とし、隅筒４６と上昇管８とが成
す空間は滞留室４７とする。

隅筒４６の上方には上シユート１０と洗浄筒９を設ける
。

洗浄筒９の一方には吐出管４Ｂを介して吐出口１６に連
通して設け、吐出管４８路の途中に伸縮管１２を介して
ファネル１１を連通して設ける。

タンクボディ１の中心下方から洗浄筒９の中心に向けて
設けた上昇管８の下方にはエヤー室５０を設け、エヤー
供給口１９とエヤー室５０を連通する管路４９を配する
。

前記した弁２１と連通して弁２４と流量計２５を給水管
２８に設けてノズル４５に結合し、ポンプ２０と上昇管
８下端及びろ過室３１とを連通する。

タンクボディ１内は上から上室３６、ろ過室３１、下室
３５の順に配置し、タンクボディ１の下面は中心に向か
って絞った７アネル状の底５１とする。

次に第５図に基づいて本発明装置の上室３６部について
説明する。

洗浄筒９は、上昇管８の吐出口５７の外周に同心で下方
拡がりの傘５４を設け、この傘５４の下方にその外径よ
り小径の内筒５２を設け、この内筒５２の外周に円錐状
の斜面５３ａを有する凸部５３を適当間隔で設けて外表
面に山形’−８−’ の凸部５３を有する円筒にするとともに、その外側に適
宜の間隔をあけで、水面Ａ６１を頂部として上記凸部５
３を有する内筒５２と同心の外筒５５を設け、その内面
に上記内筒５２の各凸部５３の中間位置に突出する逆向
円錐状の斜面５６ａを有する凸部５６を形成して内表面
に山形の凸部５６有し下方を開放した円筒にし、第５図
に示すように両円筒すなわち内筒５２と外筒５５を組み
合わせたものである６ 一方、排出管６０は外筒５５を貫通して吐出管４８に係
合し、さらに吐出管４８はタンクボディ１を貫通して吐
出口１６と連通して設ける。

なお、排出管６０には常に大気へ開口する管８４を設け
てサイホンブレーカとしである。

タンクボディ１の上室３６には前記した洗浄筒９とファ
ネル１１を設けることを明らかにしたがファネル１１に
ついて次に述べる。

原水室３０へはポンプによるか自然流下によるかまたは
それらの兼用によって原水を流入させる。すると上室３
６部に水面Ａ６１が形成され、ろ過操作の運転を開始す
るとスカムが水面Ａ６１の表層近くに浮遊する。このス
カムを効率よく表層に追随して除去するために７γネル
１１を設け、この７アネル１１をタンクボディ１に固着
したブラケット６２にスピンドル６３とナツト６４で位
置調整可能に固定する。

ファネル１１と吐出管４８は伸縮管１２を介して連通し
ているので、スピンドル６３の上下動によってファネル
１１は自由に水面Ａ６１に追随することができる。

一方、原水室３０と連通する全流管６５を設けて集水マ
ス４２内に噴出口１２０を設け、水面Ａ６１からせき板
６６をオーバーフローして水面Ｂ６７を形成するように
する。

せき板６６には水面Ａ６１のレベルを調整しつつ整流す
る機能をもたせることはいうまでもないが、集水マス４
２では上室３６の表層水と原水の余剰水が合わさって水
面Ｂ６７を形成し、溢流口２９に集まり、他へと流水す
るようにする。

なお、タンクボディ１に洗浄筒９や吐出管４８とか７ア
ネル１１を固着しても取り外し易いように種々の考慮を
払っている。

それは、７ラン：）Ａ２Ｂとか７ランシＢ６９、ネジ継
手Ａ７０ネジ継手Ｂ７１などであり、特に７ランジＡ６
８はタンクボディ１に管座を固着しておいてパツキンを
介して吐出口１６の管に固着の７ランノをネジで締結す
るようにしているで、組み立てと保修分解が容易な手段
を構成している。

第６〜ｆＩＳ９図に基づいてろ過室３１の周辺構成を更
に詳細に述べる。

原水の流れをＷ　ａ　−Ｗ　ｇの矢印で表わし、ろ過性
の流れ５ａ−８ｅの矢印で表わし、水とろ過性の混った
流れをＷｓの矢印で表わしでいる。

これらの流れは構成とともに後述する。

外支持壁２は下見板７２と孔７３で構成した第７．８図
に示すような部材を複数個設ける円弧状または折板状の
断面をした下見板７２はろ過室３１側に設け、下端７７
と接する水平線７−１に ６からα１なる仰角Ａｌ７５より上方に孔７３を設ける
。

ａ、はろ過性の形状・質とが下端７７がらの吐出流速、
圧力などによって一定ではないが、約２５〜４５度であ
る。孔７３を通過した原水は滞留室７４を経て下見板７
２に沿って下ｉ７７に至り、この周辺からろ過室３１へ
流入する。

第９図に内支持壁３部分の断面を示す。

ろ過室３１には内方へ行くに従って細粒となるようにろ
過性１３が充填され、内支持壁３で集水室３２と隔てら
れるが、細粒のろ過性１３は内支持壁３を通過しないが
水のみが通過する構成が望ましい。

本発明では第９図を一実施例としで、外面７８の空隙８
０を小さくし内面７９の空隙８１を大きくした個々の断
面がほぼ三角形をしたバースクリーン状のものを例示す
る。この場合、空ｒ４８０を小さくすればするほどろ過
性１３が細粒でも通過しないＬ１空隙８０と空Ｆｊｔ８
１の間隔は漸増するのでろ過性１３が詰まらない。

°−１２二 他の例としては、多孔質のセラミックで内支持壁３を形
成してもよいし、また活性炭などより細孔を有して水の
連通する物質を用いるとろ過の効果が上がる。

特に外面７８の空隙８０にはろ過性１３の詰まり、プリ
ツノが水圧とろ過性の土庄によって発生し易く、二次ス
クリーンを形成する。この詰まりとブリッジ現象によっ
て更に懸濁物がここに捕捉されて三次スクリーンを形成
すると原水の処理量が低下する。原水質とか砂質によっ
てこのような現象が発生するので、内支持壁３にモータ
による振動とか超音波などによる微振動を付加すると二
次スクリーン、三次スクリーンを回避することができる
。図示はしないがこれらを以て構成するとさらに効果が
上昇する。

第１０図はタンクボディ１の吐出口９０へ圧送する吐出
水を得る部分の詳細図で、タンクボディ１を貫通して、
吸引管２６を上室３６に臨ませて設け、先端にラッパ状
の吸入口８２を固着する。

上室３６の水表面近くは懸濁物が多く浮遊しているし、
上室の下辺ではろ送砂１３が沈降する域であるので、吸
引口８２はこの沈降域の直上辺が最適である。この位置
に吸入口８２の開口８３を臨ませて吸引管２６と連通し
、水を集水してポンプ２０で圧送するのである。

吸引管２６の固定は、前述したように７ランノＡ６８と
同等の方法を用いる。

第１１図に基づいて、タンクボディ１の下室３５付近を
詳述する。

ろ過室３１の下方に下拡がりの傘状の下シュート７を設
けその上端は内支持壁３の下方に設けた沈澱ｆｉ２１６
に接しないように空隙８５をもたせ、その下端は底５１
に接しないように空隙８６を設ける。沈澱筒６の下部は
微細なろ送砂１３が溜まるように内方へ絞った底８７を
設けて隅筒４６に固定し下室３５と流通しないようにす
る。

隔管４６の内方に設けた上昇管８は、これを取り除いて
も排出室３４の水質が変わらないようにするための滞留
室４７を設ける。

上昇管８外部にエヤー室５０を設けてエヤーの管路４９
と連通し、エヤー室５０と上昇管８内を連通する細孔８
８を複数個設けて均等な圧力と流量のエヤーが細孔８８
を通って上碧管８内に通気可能にする。

ポンプ２０と連通する給水管２８は底５１の最下部で中
心位置に７ランジ８９を設けて吐出口９０に臨ませ、水
が堆積ろ送砂９２を浮揚させるようにする。

第１２図は原水の供給口１４付近を示し、第１３図は第
１２図のタンクボディ１の中心に対して反対側付近を示
す。

タンクボディ１に原水の供給口１４を設けて原水室３０
に原水が入るようにする。タンクボディ１の内面９３と
ほぼ平行で一周する胴板９５を設けて円板９４でこれら
の間を継ぎ固定する。こうして円筒状の空間９６が形成
される。

空間９６の下端９７は原水室３０へ開放とするが、供給
口１４付近にのみ円弧板９８を設けて、−］’）”一 孔７３への直流を回避し、対向する位置９９にまで均等
流となるようにする。

なお、空間９６は供給口１４から対向する位置９９に行
くに従って空間９６の断面積が漸減するようにすると、
原水室３０内均−の圧力・流速となる。また、空間９６
の下部の円弧板９８を一周させて下方に孔を明け、この
孔の個数または孔径を選択しても同等の効果がある。

第５図〜第１３図に基づいて、本発明装置の作用、特に
水と懸濁物とろ過巣なの動きを説明する。

懸濁物を含んで汚染している原水は供給口１４がら空間
９６に入り込み、下端９　’７から原水室３０へ均等な
流量・圧力で充満する。

外支持壁２の孔７３を通過した原水は下見板７２で下向
流になるように整流され、充填されているろ送砂１３は
仰角１７１７５を安息角として保持される。

外支持壁２側により天外なろ送砂が配置され、内支持壁
３側により小さなろ送砂が配置されて°−１６＝ いるので、これらの大空隙を通って小空隙へと至る間に
、原水の懸濁物は大きさの順に捕捉される。

第６図に示した矢印Ｗａ　　、Ｗｂ　　、Ｗｃの動きを
し、懸濁物を除去した清澄水は内支持壁３の空隙８０．
８１を通って集水室３２に至り矢印ＷｄとＷｅの動トを
する。

次に第１１図に基づいて清澄水とろ送砂１３の動きを説
明する。

清澄水は集水室３２を矢印Ｗｆの方向に下降し、沈澱筒
６内で矢印ＷｇのようにＵターンして排出室３４に至る
。そして、第６図に示す矢印ｗｈから排出口１５へ至る
矢印Ｗｉの方向へ清澄水は流れる。

内支持壁３を清澄水が通過するとき、この清澄水と共に
若干量のろ送砂が通過するので、この砂は、沈澱筒６内
に沈澱砂９１として堆積する。

第４図はろ送砂１３と水を循環流によって動かす構成を
示している ホンプ２０の運転（：よって上室３６の水を第１０図に
示す吸入口８２で吸入し吸入管２６を通してタンクボデ
ィ１最下部に設けた吐出口９０へ圧送する水の量は弁２
４を操作し、流量計２５で検出する。

」二外管８内には水が充満していて、エヤーの管路４つ
とエヤー室５０と細孔８８を経てエヤーを上昇管８内に
吐出すると、気泡が−Ｌ昇管８内を上界し、この」二昇
気泡によって充満している水に上昇流が発生する。

一方、ろ過室３１内のろ送砂１３は下シュート７の空隙
８５．８６から少量宛落下Ｌ　（矢印Ｓｇ、Ｓｆで示す
。）底５１を＠動じて下方域で堆積砂９２となる。

上昇管８内の流速に４１：っで、堆０マ砂９２は浮揚ｌ
１、矢印Ｓ　ｈ方向に上昇する。

ろ過室３１内で捕捉した原水中の懸濁物はろ送砂１３の
下降に連れて下降を【７、その多くはろ送砂と懸濁物で
ある。

堆積砂９２の汚濁度、量により、あるいはろ送砂の圧密
を防止するため、下室３５全域に噴流を発生させで浄化
する場合には吐出口９０から水を吐出させる。

この吐出水は非常に有効で、空隙８５．８６を確実に確
保する効果があるし、また下シュート７の内面とか沈澱
筒６の外周に生長するスライムの付着を除去する効果な
どもある。

これは、原水の処理量が低下したときにポンプ２０と弁
２４を操作しても、定期的に操作しても効果があり、処
理量を一定に保って清澄水を得るために有効手段である
。

沈澱筒６内の沈澱砂９１は定期的またはろ送砂１３の入
替などのときに弁１８を操作して抜き去る。

上昇した汚濁水（矢印Ｖ／４）は上昇管８の吐出口５７
から噴出し、気泡は大気に開放され、懸濁物とろ送砂１
３を含む水により水面Ｃ７１を形成し、水と懸濁物は外
筒５５の頂部５８か−１９二 ら水面Ａ６１側へ溢流する。

一方、ろ送砂分は傘５４を滑動または転動して落ち、つ
いで矢印Ｓａで示すように外筒５５の斜面５６ａ１内筒
５２の斜面５３ａ１下段の外筒５５の斜面５６ａ・・・
・・・・・・・・・に順次衝突して転動したり水中沈降
したりしながら、外筒５５の下方の開放された口から矢
印ｓｂの方向に落下する。

上記のように、ろ送砂が水中で重力作用により転勤と沈
降とを繰り返す間に砂と懸濁物との分離作用が促進され
、ろ送砂の洗浄が効果的になされるのである。

落下したろ送砂は第６図の矢印Ｓｃで示すように上シュ
ー）１０を転動して、集水筒５の上板１０に落下するか
転動矢印Ｓｄ　、Ｓｅを経てろ送砂の水中での安息角を
形成する。矢印ＳｄやＳｅを経る間に粗粒なろ送砂はど
転動をし続けて外支持壁２側に集まる。

この粗粒はど外支持壁２側に集まる構成が砂ろ過プロセ
スとして最大効果が上がる。懸濁物−−２０’− を捕捉する一次スクリーンを粗粒なろ送砂とすると、砂
と砂との間隙に大きい懸濁物が捕捉されて二次スクリー
ンは形成されるが、小さい懸濁物はこの二次スクリーン
を通過するので三次スクリーンが形成されない。従って
、砂ろ過する流速が速くなり、同等の原水質であれば、
充填する砂の量を少なくできるし、ろ過室をコンパクト
にすることも可能になるのである。

原水室３０に流入した原水は外支持壁２を通過するか、
第５図、第６図に示す矢印ｗｈ力方向清澄水となり、余
剰原水は全流管６５を経て集中マス４２内に開口した噴
出口１２０から噴出するように分流する。

この分流は、原水供給口１４に供給する手段としてポン
プあるいは自然流下によるが、原水室３０の空間９６へ
の供給量、供給圧力を一定化するのに有効である。従っ
て、空間９６への原水の設定供給量の確保が容易にでき
るのである。

また、さらにはろ過操作を継続してろ過室３１内がＲｉ
！ｉまったり、他の多くの管路が詰まったりしたときは
、空間９６への原水供給を停止しないと、異常事態が発
生することがある。

この分流方法を用いると自動的に噴出口１２０から原水
が噴出するので安全な操作をすることができる。

〔発明の効果〕

本発明の砂ろ過装置はろ過するためのろ送砂粒径を理想
的に配列するし、ろ過砂を下端部、上昇管内および洗浄
筒内で洗浄するので、ろ過砂に付着した懸濁物とかろ過
砂に混在している懸濁物を分離する効果が大である。

懸濁物を含む濃縮された汚濁水とスカムを系外に除去す
る手段を設け、ろ送砂洗浄後の水を上室から取り出して
内部循環させるので、水の有効利用が図れる効果がある
。

さらに、コンパクトで簡易なろ過装置をもって高度な清
澄水を得ることができ、時間的にも経済的にもより良い
効果を得ることができるものである。

′−２３二 上昇管の吐出口、　６１　：水面Ａ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の外観正面図、第２図は側面図、第３図
は平面図、第４図は本発明の一実施例を示す断面図、第
５図は」二重部分を示す断面図、第６図は砂層上方を示
す断面図、ＰＩＳ７図は下見板の斜視図、第８図は外支
持壁の部分断面図、第９図は内支持壁の部分断面図、第
１０図は上部から吐出水を得る部分の断面図、第１１図
は下室部分を示す断面図、第１２図は原水の供給口付近
を示す部分断面図、第１３図は第１２図の対向位置を示
す部分断面図である。 １　：タンクボディ、　２　：外支持壁、３　：内支持
壁、　５　：集水筒、　８　：」二昇管、　９　：洗浄
筒、　　１３　：砂、　　３０　：原水室、　３１　：
ろ過室、　３２　：集水室、３３　：下室、　３４　：
排出室、　３５　：下室、３６　二　上室、　４６　：
隅筒、　５２　：内筒、５３　：内筒の凸部、　５３ａ
：円錐状の斜面、５４　：傘、　５５　：外筒、　５６
　：外筒の凸部、　　５６ａ　：　逆円錐状の斜面、　
５７　：°−２４＝ 代理人　弁理士　　本　　間　　　　　崇第７図　　　
　第８図 悴１０図 悴７２　図　　　　　　悴／３＠ り４　ビ“ ・・粂弧　　　漏 ９６　　　　：、、　　　　　　　。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂立する筒状のタンクボディ内にこれと同心状に
   外方から内方へ外支持壁と内支持壁と集水筒と隅筒と上
   昇管を設け、タンクボディと外支持壁外周面とがなす空
   間を原水室とし外支持壁と内支持壁とがなす空間をろ過
   室として砂を充填し、内支持壁と集水筒の外周面とでな
   す空間を集水室とし、集水室と隅筒外周面とでなす空間
   を排出室とし、隅筒と上昇管外周面とでなす空間と前記
   ろ過室とは下方で連通し、タンクボディの上方には上室
   を設けて水表面を形成し下方に下室を設けた砂ろ過装置
   において、前記上室内に伸びた上昇管の上端吐出口の外
   周に円錐状の傘を取り付け、該傘の下方に、円錐状の斜
   面を有する突出部を外周に適当間隔で形成した内筒を設
   けるとともに、逆円錐状の斜面を有し前記各突出部の中
   間位置に突出する突出部を内周に形成し、かつ上端が上
   室の水面位置まで伸びた外筒を設け、該外筒と前記傘と
   内筒とにより洗浄筒を形成したことを特徴とする砂ろ過
   装置。
2. （２）前記上室の水平面上にファネルを位置調整可能に
   取り付け、前記ファネル下方に伸縮管、さらに前記伸縮
   管下方に吐出管を連結したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の砂ろ過装置。
3. （３）下室は下拡がりの下シュートとタンクボディの底
   とで形成し、前記下室内に集水室と連通する沈澱筒を設
   け、この沈澱筒とタンクボディの底を貫通するドレン管
   に弁を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の砂ろ過装置。