TWI473641B - 在過濾基材積層方法上具有獨特性之上流式過濾裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於用於過濾含有濁質之待過濾水的過濾裝置，雖非限定，但本發明係關於適於做為從取自河川、湖沼、水壩等的原水除去粒徑較大的濁質之過濾裝置，或從經由慢濾池、快濾池等處理過的處理水除去隱孢子蟲(Cryptosporidium)等微細濁質之過濾裝置。
在用於過濾含有濁質之待過濾水的過濾池或過濾裝置，係設置有濾除濁質的過濾基材。做為過濾基材，有膜、專用的過濾元件等較價格昂貴者，但由砂石、濾砂等構成的過濾基材在價格低廉的同時，若予以清洗還可以反複使用。在設置於淨水場的快濾池或慢濾池，係設置有這種由砂石、濾砂等構成的過濾基材。快濾池的過濾基材係由以粒徑往上變小的方式積層之砂石層以及積層在該砂石層上之平均粒徑0.45~0.7mm之濾砂層所構成。取自河川、湖沼、水壩等的原水係於沈澱池中被注入凝集劑而被除去一定程度的濁質，然後於注入殺菌用的次氯酸鈉、氯等之後，在快濾池中向下被過濾。慢濾池的過濾基材也是由以粒徑往上變小的方式積層之砂石層以及積層在該砂石層上之平均粒徑0.3~0.45mm之濾砂層所構成。而且，即使在慢濾池中，原水雖與在快濾池中同樣地向下被過濾，但不需要沈澱池，亦不注入次氯酸鈉、氯等。已知因而在濾砂層形成由微生物構成的生物膜，使水中的有機物被分解而可得到美味的清水。於過濾基材中將原水向上過濾之上流式過濾裝置亦為眾所皆知，例如專利文獻1所記載。上流式過濾裝
置的過濾基材係由以粒徑往上變小的方式積層之砂石層以及積層在該砂石層上之濾砂層所構成，原水係於此過濾基材中朝上方被過濾。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3769561號公報
如前述般慢濾池係藉由生物膜而能得到美味的清水，快濾池則能以良好的效率過濾清水，各自有優異之處。而上流式過濾裝置能有效率地捕捉濁質係為其優異之處。然而，此等過濾池或上流式過濾裝置也被看出問題。關於慢濾池或快濾池，係於過濾基材的最上層設置有最小粒子之濾砂層，因向下過濾待過濾水，使得濾除的濁質集中在最上層。於是，很快地即有容易阻塞之問題。為了解決阻塞，在慢濾池中必須藉由人力刮除阻塞的最上層之濾砂，維修費用龐大。而在快濾池中必須從過濾基材下方強勢地噴出清水進行清洗，即所謂的逆洗，因而浪費大量的清水。亦即，在慢濾池、快濾池會有過濾基材的清洗費用龐大之問題。且，此等過濾池之過濾速度慢，即便是較高速的快濾池，過濾速度亦只有每天大約120m。亦即，也有過濾效率低之問題。因此，為了得到大量的清水而必須有複數個過濾池。關於上流式過濾裝置，由於待過濾水在以粒徑往上變小的方式積層之過濾基材中向上過濾，因此在各層中能捕捉粒徑不同的濁質。因而較不易阻塞，此點為優異之處。然而因若加快過濾速度，則會造成最上層之濾砂層揚起，
故無法加快過濾速度。亦即過濾效率無法稱之為高。又，於清洗過濾基材時，必須以不改變構成過濾基材的各層之積層順序之方式進行，因而不容易維修。又，在該等過濾池、上流式過濾裝置中，亦有無法確實地除去隱孢子蟲之問題。隱孢子蟲係混入在清水中，飲用後會引起痢疾之原蟲，而其大小為小至3~8μm，藉由濾砂層無法確實地予以濾除。
本發明之目的在於提供解決如上述問題點的過濾裝置。具體而言，本發明之目的在於提供一種過濾裝置，儘管其係價格低廉的裝置，仍能以良好的效率過濾大量的待過濾水，且過濾基材不易阻塞，即使阻塞亦可容易地清洗該過濾基材。而且，發明之目的亦係使該過濾裝置藉由適當選擇過濾基材而也能適用於做為各種用途之過濾裝置。亦即，使其能適用於做為以良好的效率從取自河川、湖沼、水壩等的原水除去較大的濁質之過濾裝置，或能適用於做為過濾濁質較少的待過濾水且實質上完全除去隱孢子蟲之過濾裝置。接著，發明之目的為使該過濾裝置在過濾基材阻塞時能以良好的效率清洗過濾基材。進一步目的為使該過濾裝置於過濾基材中以良好的效率形成生物膜，且將有機物以良好的效率分解而獲得美味的清水。
本發明為了達成上述目的，以壓力容器和由放入該壓力容器的砂石、濾砂及粒子構成的過濾基材構成過濾裝置，並將其構成為從壓力容器的下部供給待過濾水向上過濾時，可從前述壓力容器的上部得到過濾水之上流式過濾裝置。而過濾基材係由過濾部和濾砂流出防止部構成，該
過濾部係以粒徑由下往上依序變小的方式積層，該濾砂流出防止部係在該過濾部上以粒徑由下往上依序變大的方式積層。此種過濾基材係填充至達到壓力容器的頂部。或者，藉由加壓構件或重物將過濾基材從上方強制地向下壓來抑制水壓造成的過濾基材浮起。而且，待過濾水係以0.05MPa以上之水壓供給到壓力容器內。適當地將直徑80μm以下之空氣氣泡混入待過濾水，供給到壓力容器。
因此，申請專利範圍第1項記載之發明為了達成上述目的，係一種上流式過濾裝置，係由壓力容器和由放入該壓力容器的砂石、濾砂及粒子構成的過濾基材所構成，且當自前述壓力容器的下部供給待過濾水而朝上方過濾時，自前述壓力容器的上部獲得過濾水，其特徴為：前述過濾基材係由過濾部和濾砂流出防止部構成，該過濾部係以粒徑由下往上依序變小的方式積層，該濾砂流出防止部係在該過濾部上以粒徑由下往上依序變大的方式積層，而前述過濾基材係被填充到達前述壓力容器的頂部；前述待過濾水係以0.05MPa以上之水壓，被供給到前述壓力容器內。
申請專利範圍第2項記載之發明係一種上流式過濾裝置，係由壓力容器和由放入該壓力容器的砂石、濾砂及粒子構成的過濾基材所構成，且當自前述壓力容器的下部供給待過濾水而朝上方過濾時，自前述壓力容器的上部獲得過濾水，其特徴為：前述過濾基材係由過濾部和濾砂流出防止部構成，該過濾部係以粒徑由下往上依序變小的方式積層，該濾砂流出防止部係在該過濾部上以粒徑由下往上依序變大的方式積層；前述待過濾水係以0.05MPa以上之水壓，被供給到前述壓力容器內；前述過濾基材係被加壓
構件或重物從上方強制地推壓至下方來抑制水壓造成的浮起。
申請專利範圍第3項記載之發明係如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述過濾部的最小粒子層係由粒徑0.1~0.5mm之濾砂層構成。
申請專利範圍第4項記載之發明係如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述過濾部的最小粒子層係由粒徑1~50μm之粒子層構成。
申請專利範圍第5項記載之發明係如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述待過濾水係混入有直徑80μm以下之空氣氣泡且被供給到前述壓力容器。
申請專利範圍第6項記載之發明係如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述壓力容器的下部設置有介設有供給管閥之待過濾水供給管以及介設有排水管閥之排水管，前述壓力容器的上部設置有介設有送水管閥之送水管，且在相鄰於前述過濾部之前述最小粒子層下方的層埋設著開有複數個孔之清洗管；打開前述供給管閥和前述送水管閥並且關閉前述排水管閥，自前述待過濾水供給管供給待過濾水時，經前述過濾基材過濾之過濾水自前述送水管被供給至外部；關閉前述供給管閥和前述送水管閥並且打開前述排水管閥，自前述清洗管供給待過濾水時，藉由待過濾水清洗前述過濾基材且自前述排水管排水。
申請專利範圍第7項記載之發明係一種過濾裝置，係將由如申請專利範圍第1至5項中任一項所記載之上流式
過濾裝置構成的第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置予以組合而成，其特徴為：在前述第1上流式過濾裝置的下部設置有介設有第1供給管閥之第1待過濾水供給管以及介設有第1排水管閥之第1排水管，且在前述第1上流式過濾裝置的上部設置有第1送水管；在前述第2上流式過濾裝置的下部設置有介設有第2供給管閥之第2待過濾水供給管以及介設有第2排水管閥之第2排水管，且在前述第2上流式過濾裝置的上部設置有第2送水管；待過濾水被前述第1待過濾水供給管及第2待過濾水供給管以0.05MPa以上之水壓供給，前述第1送水管及第2送水管係互相地連通並且連接著介設有送水主管道閥之送水主管道；前述第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置係從上部供給過濾水時逆洗前述過濾基材，且從下部排出洗滌水。
如上所述，本發明係構成一種上流式過濾裝置，其係由壓力容器和由置放在該壓力容器的砂石、濾砂及粒子構成的過濾基材所構成，且當從壓力容器的下部供給待過濾水向上過濾時，可從壓力容器的上部獲得過濾水。而過濾基材係由過濾部和濾砂流出防止部構成，該過濾部係以粒徑由下往上依序變小的方式積層，該濾砂流出防止部係在該過濾部上方以粒徑由下往上依序變大的方式積層。因而，含有濁質之待過濾水在過濾部過濾時，首先在粒徑大的層過濾，依序在粒徑小的層過濾，濁質係於各層被濾除且使用過濾部全體以良好的效率過濾。藉此使過濾基材不易阻塞。又，過濾基材被填充到達壓力容器的頂部，待過
濾水係以0.05MPa以上之水壓，被供給到前述壓力容器內。因而，由於待過濾水係利用高壓供給，所以不僅能使過濾速度較大，且即使過濾基材中積存有濁質仍能穩定地進行過濾。亦即，可在長期間獲得大量的過濾水。此時由於過濾基材已到達壓力容器的頂部，使得因水壓而造成的浮起被抑制，過濾基材不會在水中揚起。因而即使水壓十分地高，仍能穩定地進行過濾。又，根據其他發明，由於係藉由加壓構件或重物將過濾基材從上方強制地推壓至下方來抑制水壓造成的浮起，因此與過濾基材被填充到達壓力容器的頂部之發明同樣地，過濾基材不會在水中揚起，而能穩定地進行過濾。
又，根據其他發明，在如申請專利範圍第1項或第2項記載的上流式過濾裝置中，過濾部的最小粒子層係以由粒徑0.1~0.5mm之濾砂層構成的方式所構成。因此，可適用於做為能以取自河川、湖沼、或水壩之原水為對象直接進行過濾，濾除粒徑較大的濁質之上流式過濾裝置。若藉由這種上流式過濾裝置進行過濾，即使是濁質較多的原水，仍能獲得例如濁度為10度前後之過濾水。因此，不僅能替代以往的沈澱池且能充分地除去濁質。若於慢濾池或快濾池的上流設置這種上流式過濾裝置，則該等過濾池能獲得不易阻塞之效果。而且，由於不須特別在原水中添加藥品，所以可減少成本且最後能獲得美味的清水。又，根據其他發明，如申請專利範圍第1項或第2項記載的上流式過濾裝置中，過濾部的最小粒子層係以由粒徑1~50μm之粒子層構成的方式所構成。因此能除去微細的濁質，而能實質上完全地除去隱孢子蟲。例如藉由慢濾池或快濾池、或其
他過濾裝置，將已過濾之水藉由這種過濾裝置進行過濾，則能保障獲得安全的清水。
又，根據其他發明，在如申請專利範圍第1至5項中任一項記載的上流式過濾裝置中，壓力容器的下部設置有介設有供給管閥之待過濾水供給管以及介設有排水管閥之排水管，壓力容器的上部設置有介設有送水管閥之送水管，而且在相鄰於過濾部之最小粒子層下方的層，係埋設著開有複數個孔之清洗管，打開供給管閥和送水管閥並且關閉排水管閥，從待過濾水供給管供給待過濾水時，經過濾基材過濾之過濾水從送水管被供給至外部，關閉供給管閥和送水管閥並且打開排水管閥，從清洗管供給待過濾水時，藉由待過濾水清洗前述過濾基材且從排水管排水。亦即，能以良好的效率清洗過濾基材中最容易積存濁質的部分，清洗排水係從下方被排出，而不是從上部被排出。亦即，沒有污染過濾水之虞且能安全地進行清洗。而且，由於清洗係藉由待過濾水進行，因此不須特別準備清洗用的水。此外，其他發明係一種過濾裝置，其係組合由如申請專利範圍第1至5項中任一項記載之上流式過濾裝置所構成的第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置，第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置係從上部供給過濾水時逆洗前述過濾基材，且從下部排出洗滌水，在第1上流式過濾裝置的下部設置有介設有第1供給管閥之第1待過濾水供給管以及介設有第1排水管閥之第1排水管，且在前述第1上流式過濾裝置的上部設置有第1送水管，在第2上流式過濾裝置的下部設置有介設有第2供給管閥之第2待過濾水供給管以及介設有第2排水管閥之第2排水管，
且在前述第2上流式過濾裝置的上部設置有第2送水管，待過濾水係形成為從第1待過濾水供給管及第2待過濾水供給管以0.05MPa以上之水壓供給，第1送水管及第2送水管係互相地連通並且連接著介設有送水主管道閥之送水主管道。因而，如後述之詳細說明，可同時地使用第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置來過濾待過濾水，亦可利用一方之上流式過濾裝置，藉由經過濾之過濾水來逆洗另一方之上流式過濾裝置。此時，亦能獲得不須為了逆洗而特別地先儲存清水，或不須逆洗用的泵之效果。
以下，說明有關本實施形態之上流式過濾裝置。如圖1所示，有關本實施形態之上流式過濾裝置1係由預定形狀之中空的壓力容器2、設置在該壓力容器2內的過濾基材3等所構成。壓力容器2係由具有預定壁厚的鋼板構成，且由圓筒狀的胴部5，及液密地安裝在該胴部5的上部且呈圓頂狀的頭部6，及同樣地被液密地安裝在胴部5的下部之圓頂狀的底部7所構成。由於形成這種形狀，因此壓力容器2對內壓具備高耐性。又，由於能容易地分解壓力容器2，因此可維修過濾基材3或替換內部的構件。
本發明之實施形態之上流式過濾裝置1的特徴在於過濾基材3的積層方法。從功能面來看過濾基材3時，可區分為下方之過濾部9和濾砂流出防止部10，該下方之過濾部9係用於過濾待過濾水，該濾砂流出防止部10係積層在
該過濾部9上，壓著構成過濾部的粒子以使其不在水中揚起。過濾部3係由以粒徑從下層往上層變小的方式積層之複數的層所構成。而且，濾砂流出防止部10係積層在過濾部9的上方，由以粒徑從下層朝向上層變大的方式積層之複數的層所構成。亦即，最小粒子層11係配置在過濾基材3的中間，被上下之粒徑大的層夾住。由於過濾部9係粒徑朝向待過濾水流動的方向變小，因此不易阻塞過濾，且由於設置有濾砂流出防止部10，因此能防止過濾部9的粒子流出。本實施形態中，如此積層的過濾基材3係被填充到達壓力容器2的頂部，亦即頭部6。由於過濾部3係被如此構成，即使對待過濾水施以預定之水壓，亦能防止過濾基材3浮起或揚起。又，在本實施形態之上流式過濾裝置1中，過濾基材3不僅是在進行過濾時，即使在清洗時也不會在水中揚起，而能維持積層狀態。
在壓力容器2的下端部13設置有：用於將待過濾水供給至壓力容器2內之待過濾水供給管14，及用於將清洗過濾基材3後的清洗排水排出至外部之排出管15。實際上該等管14、15被結合形成共通管路，此共通管路被連接在壓力容器2的下端部13。利用0.05MPa以上之水壓供給待過濾水的泵16以及供給管閥17，係夾在其間裝設於待過濾水供給管14。又，排水管閥18係夾在其間裝設於排水管15。又，用於將過濾水輸送至外部的送水管21係被連接至壓力
容器2的上方端部20。
接著說明本實施形態之上流式過濾裝置1的作用。在上流式過濾裝置1中，打開供給管閥17、關閉排水管閥18。驅動泵16，以0.05MPa以上之水壓供給待過濾水。接著從壓力容器2的下部供給待過濾水，且在過濾基材3的過濾部9中朝向上方流動。待過濾水所含的濁質係根據其粒徑大小而在過濾部9的各層被濾除。因而，待過濾水經由過濾部9全體過濾，濁質不會僅集中於局部的層中。過濾水在濾砂流出防止部10向上流動，經由送水管21從壓力容器2的上方部被送出至外部。由於待過濾水係藉由泵16壓送，即使過濾部9積存有濁質亦能穩定地過濾。若過濾基材3積存了大量濁質，則清洗過濾基材3。具體而言係停止泵16且關閉供給管閥17。打開排水管閥18。如此進行即能從送水管21逆向地壓送清水。因此，清水在過濾基材3中向下方流動。雖係藉由清水推壓濁質使其朝下方流動，但因一般而言濁質的比重係比水的比重還大，故濁質會順暢地朝下方流動。亦即清洗過濾基材3。透過排水管15排出含有濁質的水。
本實施形態之上流式過濾裝置1係適用於各種用途，過濾基材3係配合用途適當選擇。例如在將上流式過濾裝置1應用在做為過濾取自河川等之原水以除去粒徑較大的濁質之上流式過濾裝置之情形，過濾部9的最上層，亦即
最小粒子層11，係以粒徑0.1~0.5mm之濾砂層構成。利用具備這種過濾部9的過濾基材3進行過濾時，即使原水的濁度為100以上，過濾水的濁度仍降低至大約10。例如在於慢濾池、快濾池進行處理前，若先利用本實施形態之上流式過濾裝置1過濾原水，則能獲得慢濾池、快濾池過濾不易阻塞之效果。又，上流式過濾裝置1亦可適用於做為除去隱孢子蟲之上流式過濾裝置。於此情形，粒徑1~50μm之粒子層係設置做為過濾部9的最小粒子層11。這種粒子例如可採用陶瓷粒子、金屬粉、玻璃粒子等。若如此地構成過濾基材3，因能確實地除去隱孢子蟲，故可適用於做為將經其他過濾裝置、慢濾池、快濾池等過濾之水，進一步進行處理之上流式過濾裝置1。此外，上流式過濾裝置1亦可適用於做為能有效地分解有機物之過濾裝置。具體而言，係由矽藻土構成過濾部9的最小粒子層11。構成矽藻土的粒子因形成有微細孔，故有表面積大之特徴。因此，好氧菌容易繁殖，待過濾水中的有機物被適當地分解而能獲得美味的清水。
圖2顯示第2實施形態之上流式過濾裝置1’。第2實施形態之上流式過濾裝置1’，係將前實施形態之上流式過濾裝置1予以變形後之過濾裝置，對於發揮相同作用的構件附加相同符號而省略說明。第2實施形態之上流式過濾裝置1’在以下各點與前實施形態之上流式過濾裝置1不
同。第1相異點係過濾基材3未被填充到達壓力容器2的頂部。第2實施形態係於過濾基材3的上方設置有壓板26，且藉由彈簧25、25將壓板26朝下方彈推。藉此將過濾基材3朝下方推壓。於壓板26預先開有複數個孔，雖過濾水能夠通過，但構成濾砂流出部10的最上層之砂石不能通過。第2實施形態中，待過濾水雖亦利用0.05MPa以上水壓壓送至壓力容器2內，但係藉由壓板26抑制過濾基材3之浮起。第2相異點為待過濾水供給管14和排出管15被各自分別引入壓力容器2內，並埋設於過濾部9的下層部。此等管14、15開有複數個孔，用於讓待過濾水或排水通過。只要是熟習此技藝人士即能輕易理解：第2實施形態之上流式過濾裝置1’亦能發揮與前實施形態之上流式過濾裝置1相同的作用。此外，第2實施形態之上流式過濾裝置1’雖係藉由被彈簧25、25彈推的壓板26將過濾基材3朝下方推壓，但亦可藉由指定的重物將過濾基材3朝下方推壓。只要是能對抗被供給的待過濾水之水壓、抑制過濾基材3之浮起的構件，由任何構件構成皆可。
本實施形態之上流式過濾裝置1或上流式過濾裝置1，中，亦可變化所供給的待過濾水。亦即，供給至上流式過濾裝置1的待過濾水中，亦可注入次氯酸鈉等殺菌劑，亦可不注入藥品。於注入次氯酸鈉，將待過濾水供給至上流式過濾裝置1的情形，由於微生物不會在過濾基材3繁殖，
因此能獲過長期間不易阻塞的效果。另一方面，於未注入藥品，將待過濾水供給至上流式過濾裝置1的情形，微生物在過濾基材3內繁殖，形成生物膜。因此，能獲得藉由生物膜分解有機物的效果。生物膜的微生物為好氧性，但待過濾水所含的氧少時，僅形成薄的生物膜，不能充分地分解有機物。只要在待過濾水中混入充分的氧後供給至上流式過濾裝置1，即能形成較厚的生物膜，以良好的效率分解有機物。圖3顯示發揮這種作用的上流式過濾裝置1。於此構成，微氣泡產生槽28設置於上流式過濾裝置1的上流側，該微氣泡產生槽28置入有產生80μm以下之空氣氣泡的微氣泡產生裝置29。例如微氣泡產生裝置29可採用日本專利第3397154號公報(JP3397154)中記載的旋迴式微氣泡產生裝置。接著，亦將把待過濾水壓送至待過濾水供給管14的泵16置入微氣泡產生槽28。若如此地構成，則待過濾水一旦被加入微氣泡產生槽28，即被混入混入200個/ml以上出自微氣泡產生裝置29之10~80μm的空氣氣泡。含有微氣泡的待過濾水係經由泵16、待過濾水供給管14供給至上流式過濾裝置1。由於氣泡十分微小，因此氣泡和待過濾水一起在過濾基材3中流動，亦不會妨礙過濾。由於待過濾水含有充分的氧，因此過濾基材3中形成較厚的由好氧菌構成的生物膜。因此，待過濾水中的有機物被以良好的效率分解。
接著，說明過濾基材3容易清洗的上流式過濾裝置。首先說明之例係組合2個本實施形態之上流式過濾裝置1a、1b的過濾裝置，如圖4所示。各構件的符號係分別對屬於第1上流式過濾裝置1a的構件附加「a」，對屬於第2上流式過濾裝置2b的構件附加「b」。將待過濾水供給至分別供給至第1上流式過濾裝置1a、1b的第1待過濾水供給管及第2待過濾水供給管14a、14b，係1支從待過濾水供給主管道31分歧而來的管路，泵16被夾在其間裝設在該待過濾水供給主管道31。第1供給管閥及第2供給管閥17a、17b係分別夾在其間裝設於此等第1待過濾水供給管及第2待過濾水供給管14a、14b。又，第1排水管閥及第2排水管閥18a、18b係分別夾在其間裝設於分別連接在第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置1a、1b的第1排水管及第2排水管15a、15b，並合流於下流之排水主管道32。接著，分別連接在第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置1a、1b的第1送水管及第2送水管21a、21b，係相互連通並且連接在送水主管道33。送水主管道閥34被夾在其間裝設於送水主管道33。
接著說明由2個上流式過濾裝置1a、1b組合所構成的過濾裝置之作用。首先，過濾待過濾水時進行以下動作。打開第1供給管閥及第2供給管閥17a、17b及送水主管道閥34，關閉第1排水管閥及第2排水管閥18a、18b。圖5
之(A)中，以白色顯示打開狀態的閥，以黒色顯示關閉狀態的閥。待過濾水係從第1待過濾水供給管及第2待過濾水供給管14a、14b供給至第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置1a、1b。待過濾水在過濾基材3a、3b被向上過濾，過濾水係從第1送水管及第2送水管21a、21b流到送水主管道33且被送到外部。
過濾時間到達預定時間時，將第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置1a、1b的任一者予以逆洗以清洗過濾基材3a、3b。於清洗第2上流式過濾裝置1b的情形，如圖5之(B)所示，打開第1供給管閥17a、第2排水管閥18b，關閉第2供給管閥17b、第1排水管閥18a及送水主管道閥34。因此，待過濾水係從第1待過濾水供給管14a供給至第1上流式過濾裝置1a被過濾，過濾水係從第1送水管21a輸送至第2送水管21b。所輸送的過濾水被供給至第2上流式過濾裝置1b，在過濾基材3b向下流動。亦即逆洗過濾基材3b。蓄積在過濾基材3b的濁質和過濾水一起流進下方，從第2排水管15b排出，經由排水主管道32排出至外部。另一方面，於清洗第1上流式過濾裝置1a的情形，如圖5之(C)所示，打開第2供給管閥17b、第1排水管閥18a，關閉第1供給管閥17a、第2排水管閥18b及送水主管道閥34。接著，待過濾水從第2供給管閥17b被供給至第2上流式過濾裝置1b過濾，過濾水從第2送水管21b被輸送至
第1送水管21a。第1上流式過濾裝置1a的過濾基材3a被所輸送的過濾水逆洗，洗滌水從第1排水管15a被排出，經由排水主管道32排出至外部。
逆洗結束後，打開第1供給管閥及第2供給管閥17a、17b和送水主管道閥34，關閉第1排水管閥及第2排水管閥18a、18b。驅動泵16後可再度進行過濾。藉由具備計時器之指定的控制器來驅動各閥17a、17b、18a、…，可自動地且定期地進行逆洗。若組合像這樣的第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置1a、1b，不僅可輕易實施清洗，也不須儲備清洗用的清水。
接著，做為過濾基材3之清洗較為容易的上流式過濾裝置之例，針對能以待過濾水清洗過濾基材3的第3實施形態之上流式過濾裝置1c進行說明。第3實施形態之上流式過濾裝置1c亦構成為與本實施形態之上流式過濾裝置1相同，如圖6所示，針對發揮與本實施形態之上流式過濾裝置1相同作用的構件，附加相同符號。在第3實施形態之上流式過濾裝置1c，於過濾基材3的過濾部9埋設有清洗管38用於供給清洗用的待過濾水。更詳細地說明，在過濾部9的最小粒子層11下層、相鄰於最小粒子層11之層37，埋設有清洗管38。此清洗管38開有複數個小直徑的孔40、40、…，待過濾水從此孔噴出至過濾基材3中，但構成層37的粒子不能從孔40、40、…侵入清洗管38內。於
第3實施形態，送水管閥36係夾在期間裝設於送水管21。
接著說明第3實施形態之上流式過濾裝置1c的作用。於過濾待過濾水的情形，如圖7之(A)所示，打開供給管閥17和送水管閥36。接著關閉排水管閥18。驅動泵16。接著，以0.05MPa以上之水壓將待過濾水從待過濾水供給管14供給至壓力容器2。待過濾水在過濾基材3向上流動並被過濾，過濾水則從送水管21輸送至外部。過濾基材3逐漸蓄積了濁質後，過濾效率降低。以如下之方式清洗過濾基材3。亦即停止泵16，如圖7之(B)所示，關閉供給管閥17和送水管閥36。接著打開排水管閥18。接著以預定的水壓例如0.05MPa以上，從清洗管38供給待過濾水。因此，從清洗管38供給的待過濾水在過濾部9中向下流動。此時蓄積在過濾部9中的濁質亦與原水一起向下流動。亦即清洗過濾部9。濁質大致係蓄積在最小粒子層11、其下的層37及其附近，但因為在層37噴出清洗用的待過濾水，所以能以良好的效率清洗過濾部9。又，由於送水管閥36被關閉，因此清洗用的待過濾水無法流到比濾砂流出防止部10更上面。亦即清洗後的清洗排水只能流到下方。這種清洗排水係透過排出管15排出至外部。清洗結束後，可再開始過濾。然而，即使以此方法反複清洗，在微細的濁質蓄積在最小粒子層11的情形，過濾的效率仍將逐漸地降低。於這種情形，以如下方式清洗過濾基材3。將經上流式
過濾裝置1c過濾的過濾水以預定量儲存在外部的槽等。停止泵16，如圖7之(C)所示，關閉供給管閥17。接著，打開送水管閥36和排水管閥18。將積存著的過濾水以預定的水壓從送水管21供給至壓力容器2內。因此，過濾水在過濾基材3中向下流動，此時過濾基材3中的濁質也一起沖洗至下方。亦即能清洗過濾基材3。清洗後的清洗排水係透過排出管15排出至外部。
實施例1
在最小粒子層11由粒徑1~50μm之粒子構成的上流式過濾裝置1中，為了確認待過濾水確實地被過濾，及隱孢子蟲確實地被除去，而進行了以下實驗。
A.條件：
(1)壓力容器2的形狀：半徑4cm的圓形
截面積：半徑4cm×4cm×3.14=50.24cm2
(2)最小粒子層11：厚度10mm：粒徑1~50μm之陶瓷粒子。陶瓷粒子係使用竹折礦業所股份有限公司的商品陶粒砂。
(3)待過濾水的水壓：0.1MPa
B.實驗：
在實驗用的水槽加入自來水，以預定量添加疑似隱孢子蟲之粒子並充分地攪拌。接著，利用泵16加壓水槽中的水，加壓輸送至上流式過濾裝置1且過濾。疑似隱孢子蟲
之粒子使用日本光研工業株式會社及財團法人水道技術研究中心的商品「Cryptracer」(日本登錄商標)。
C.結果：
(1)調查經過濾之水後，未發現疑似隱孢子蟲之粒子。可確認隱孢子蟲能完全地除去。
(2)此時，在6分鐘內過濾了7,573cm3
。過濾速度為7,573cm3
/50.24cm2
/6分=25cm/分。因此，過濾速度如下。
25cm/分=15m/h=360m/日
實施例2
將待過濾水之水壓設定為0.05MPa，其他係以與實施例1相同的條件測試。
C.結果：
(甲)未發現疑似隱孢子蟲之粒子。
(乙)毎小時或毎日的過濾速度如下。
168m/日
可確認在最小粒子層11由粒徑1~50μm之粒子構成的上流式過濾裝置1中，待過濾水確實地被過濾，及隱孢子蟲確實地被除去。
1‧‧‧上流式過濾裝置
2‧‧‧壓力容器
3‧‧‧過濾基材
5‧‧‧胴部
6‧‧‧頭部
7‧‧‧底部
9‧‧‧過濾部
10‧‧‧濾砂流出防止部
11‧‧‧最小粒子層
13‧‧‧下端部
14‧‧‧待過濾水供給管
15‧‧‧排水管
16‧‧‧泵
17‧‧‧供給管閥
18‧‧‧排水管閥
20‧‧‧上方端部
21‧‧‧送水管
25‧‧‧彈簧
26‧‧‧壓板
28‧‧‧微氣泡產生槽
29‧‧‧微氣泡產生裝置
38‧‧‧清洗管
圖1係顯示本發明之實施形態的上流式過濾裝置之示意側面剖視圖。
圖2係顯示本發明之其他實施形態的上流式過濾裝置
之示意側面剖視圖。
圖3係顯示本發明之實施形態的上流式過濾裝置，和將微氣泡混入待過濾水的微氣泡產生裝置之示意側面剖視圖。
圖4係顯示2台本發明之實施形態的上流式過濾裝置經藉由預定的配管組合之狀態的示意側面剖視圖。
圖5係2台本發明之實施形態的上流式過濾裝置所構成的裝置之作用的示意說明圖，其中(A)~(C)係顯示各種運轉方法之側面剖視圖。
圖6係顯示本發明之其他實施形態的上流式過濾裝置之示意側面圖。
圖7係本發明之其他實施形態的上流式過濾裝置的作用之示意說明圖，其中(A)~(C)係顯式各種運轉方法之側面剖視圖。
1‧‧‧上流式過濾裝置
2‧‧‧壓力容器
3‧‧‧過濾基材
5‧‧‧胴部
6‧‧‧頭部
7‧‧‧底部
9‧‧‧過濾部
10‧‧‧濾砂流出防止部
11‧‧‧最小粒子層
13‧‧‧下端部
14‧‧‧待過濾水供給管
15‧‧‧排水管
16‧‧‧泵
17‧‧‧供給管閥
18‧‧‧排水管閥
20‧‧‧上方端部
21‧‧‧送水管
Claims (7)
- 一種上流式過濾裝置，係由壓力容器和由放入該壓力容器的砂石、濾砂及粒子構成的過濾基材所構成，且當自前述壓力容器的下部供給待過濾水而朝上方過濾時，自前述壓力容器的上部獲得過濾水，其特徴為：前述過濾基材係由過濾部和濾砂流出防止部構成，該過濾部係以粒徑由下往上依序變小的方式積層，該濾砂流出防止部係在該過濾部上以粒徑由下往上依序變大的方式積層，而前述過濾基材被填充至到達前述壓力容器的頂部；前述待過濾水係以0.05MPa以上之水壓，被供給到前述壓力容器內。
- 一種上流式過濾裝置，係由壓力容器和由放入該壓力容器的砂石、濾砂及粒子構成的過濾基材所構成，且當自前述壓力容器的下部供給待過濾水而朝上方過濾時，自前述壓力容器的上部獲得過濾水，其特徴為：前述過濾基材係由過濾部和濾砂流出防止部構成，該過濾部係以粒徑由下往上依序變小的方式積層，該濾砂流出防止部係在該過濾部上以粒徑由下往上依序變大的方式積層；前述待過濾水係以0.05MPa以上之水壓，被供給到前述壓力容器內；前述過濾基材係被加壓構件或重物從上方強制地推壓至下方來抑制水壓造成的浮起； 前述過濾部的最小粒子層係包含粒徑0.1~0.5mm及1~50μm之任一粒子的濾砂層。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述過濾部的最小粒子層係由粒徑0.1~0.5mm之濾砂層構成。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述過濾部的最小粒子層係由粒徑1~50μm之粒子層構成。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述待過濾水係混入有直徑80μm以下之空氣氣泡且被供給到前述壓力容器。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之上流式過濾裝置，其中前述壓力容器的下部設置有介設有供給管閥之待過濾水供給管以及介設有排水管閥之排水管，前述壓力容器的上部設置有介設有送水管閥之送水管，且在相鄰於前述過濾部之前述最小粒子層下方的層埋設著開有複數個孔之清洗管；打開前述供給管閥和前述送水管閥並且關閉前述排水管閥，自前述待過濾水供給管供給待過濾水時，經前述過濾基材過濾之過濾水自前述送水管被供給至外部；關閉前述供給管閥和前述送水管閥並且打開前述排水管閥，自前述清洗管供給待過濾水時，藉由待過濾水清洗前述過濾基材且自前述排水管排水。
- 一種過濾裝置，係將由如申請專利範圍第1至5項中任一 項所記載之上流式過濾裝置構成的第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置予以組合而成，其特徴為：在前述第1上流式過濾裝置的下部設置有介設有第1供給管閥之第1待過濾水供給管以及介設有第1排水管閥之第1排水管，且在前述第1上流式過濾裝置的上部設置有第1送水管；在前述第2上流式過濾裝置的下部設置有介設有第2供給管閥之第2待過濾水供給管以及介設有第2排水管閥之第2排水管，且在前述第2上流式過濾裝置的上部設置有第2送水管；待過濾水被前述第1待過濾水供給管及第2待過濾水供給管以0.05MPa以上之水壓供給，前述第1送水管及第2送水管係互相地連通並且連接著介設有送水主管道閥之送水主管道；前述第1上流式過濾裝置及第2上流式過濾裝置係從上部供給過濾水時逆洗前述過濾基材，且從下部排出洗滌水。
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