TWI510278B - Stir the filter material mixing device and filter - Google Patents

Description

浮起過濾材的攪拌裝置及過濾機

本發明，是關於使用浮起過濾材進行原液過濾之過濾機中的浮起過濾材的攪拌裝置及使用其之過濾機。

皆知有使用向下流式的砂過濾裝置，或使用比重較輕之樹脂性過濾材或纖維過濾材等以向上流方式進行固液分離的向上流式過濾裝置。使用樹脂過濾材或纖維過濾材等之浮起過濾材的向上流式過濾裝置，是從過濾槽之底部供給原液使其通過過濾材層，在過濾材層將原液中的夾雜物作固液分離，再從過濾槽之上部取出過濾液。已堵塞之過濾材層以攪拌裝置作洗淨攪拌以再生過濾材。樹脂過濾材或纖維過濾材等之浮起過濾材的比重較輕，優點是已堵塞之過濾材層能輕易攪拌，洗淨水的使用量也較少。

例如，專利文獻1中提出，為了攪拌裝置之著裝與發揮過濾材之攪拌力，而將過濾水之取出口的直徑與相同攪拌葉片延伸設置到浮起過濾材層附近為止的向上流式過濾裝置。

又，專利文獻2提出：過濾槽之頂部壁上垂下有圓錐狀的集水噴嘴，並在過濾槽底部豎立設置攪拌裝置，將產生於集水裝置之基部的攪拌流死角作到最小，而得到圓滑之攪拌效率的集水裝置。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本實公平2-2404號公報(新型登錄申請專利範圍，第1圖)

[專利文獻2]日本特開平10-277315號公報(申請專利範圍第1項，圖3)

使用以往的浮起過濾材之過濾裝置，是在過濾室內以浮起過濾材形成過濾材層，並使原液以向上流方式通過過濾層中的構造。使用浮起過濾材的過濾裝置，過濾材層下面的面積形成過濾槽的過濾面積，可高速過濾，且過濾材較輕所以容易洗淨。

但是，如專利文獻1、2所表示，以從旋轉軸呈放射狀突出且朝旋轉方向直行的攪拌葉片形狀，隨著攪拌葉片的旋轉，在過濾材層的洗淨時僅產生水平方向渦漩流。因而，過濾材在過濾室的中間部流動，但在過濾室的上部，過濾材的流動較少，攪拌效果較弱。上述攪拌葉片形狀，旋轉時水流阻抗較大，而需要較大動力。為了不減弱過濾材之流動性並維持攪拌裝置之旋轉數，不能降低電流值，而無法減少動力。且因沒有使過濾室上下流動的水流，所以下方的浮起過濾材較多接觸到攪拌葉片，加上攪拌葉片相對於旋轉方向呈垂直，所以與攪拌葉片接觸導致浮起過濾材損傷，其結果是過濾材的壽命縮短。

本發明的目的，是提供一種是使用浮起過濾材並進行原液過濾之過濾機的浮起過濾材的攪拌裝置及使用其之過濾機，能提升浮起過濾材的洗淨攪拌效率，降低因攪拌葉片之旋轉數減少的攪拌動力，且能延長浮起過濾材壽命。

本發明的第1觀點，是一種攪拌裝置，是在：對具有收納浮起過濾材之密閉狀過濾室的過濾槽供給原液，並以上述浮起過濾材之過濾材層進行上述原液之固液分離的過濾機中，攪拌上述浮起過濾材的攪拌裝置，具備：被豎立設置在上述過濾室之底部的驅動軸，和被安裝在上述驅動軸，並具有朝斜上方延伸設置之流出端的複數片平板狀攪拌葉片，且攪拌葉片被配置在上述過濾材層之過濾層下面附近。

本發明的第2觀點，是一種過濾機，具備：具有接收原液之密閉狀過濾室的過濾槽，和被收納在上述過濾室之處理水排出側，且形成用來進行上述原液之固液分離的過濾材層的浮起過濾材，和被豎立設置在上述過濾室之上述原液供給側底部的驅動軸，和攪拌葉片，是被安裝在上述驅動軸，並具有朝上述處理水排出側之斜上方延伸設置之流出端的複數片平板狀攪拌葉片，且被配置在上述過濾材層之過濾層下面附近。

根據上述第1及第2觀點，因將設在過濾室之攪拌裝置的攪拌葉片之葉片前端部(流出端)朝斜上方延伸設置，所以藉由攪拌葉片之旋轉可同時使過濾室之貯水產生橫迴轉的水平流與縱迴轉的上昇流，以提高浮起過濾材之洗淨攪拌效果。藉由攪拌葉片之旋轉所產生之橫迴轉的水平流，在攪拌葉片的附近使水平方向之渦漩流產生。而縱迴轉的上昇流，能將過濾槽底部之過濾材朝上捲起，且使縱斷槽內之縱方向的渦漩流產生。藉由這些水平流及上昇流，使形成過濾材層之浮起過濾材循環流動，將過濾材層下面所捕捉到的堵塞物剝離，並使得讓亂流對浮起過濾材產生作用而流動的浮起過濾材之間相衝突，能將被捕捉在浮起過濾材內之夾雜物仔細地分離，而可再生過濾材層。又因攪拌葉片之旋轉的阻抗較少，所以能降低電流值以求得動力降低，而能節省消費電力。

又，上述攪拌葉片與上述驅動軸之旋轉軸垂直，且相對於朝該旋轉軸之半徑方向延展的平面，具有30°~40°的傾斜角。

根據上述構造，將驅動軸作為中心並迴轉的攪拌葉片之葉片面與污水滑動接觸，並依據攪拌葉片之旋轉使縱迴轉之上昇流與橫迴轉之水平流同時產生，可使過濾室整體的污水流動。

又，上述攪拌葉片，在流入端及上述流出端具有形成R狀的角部。

根據上述構造，因將朝斜上方傾斜之攪拌葉片的葉片前端角部形成R狀，所以即使流動之浮起過濾材接觸到攪拌葉片的葉片前端部也不會使過濾材損傷，可延長過濾材壽命。

又，依據上述複數片攪拌葉片所形成的直徑，為上述過濾室之內直徑的30～60%。

根據上述構造，可使過濾室內部整體的貯水流動並紓解過濾材層。

又，上述攪拌葉片的最上部，位在上述過濾室之40～65%的高度。

根據上述構造，藉由攪拌葉片之旋轉，在攪拌葉片之上方部使縱迴轉的上昇流產生，並於攪拌葉片之下方部使循環流的上昇流產生。藉由攪拌葉片之旋轉所產生的縱迴轉之上昇流，將過濾室底部之過濾材朝上方捲起，並使浮起過濾材循環流動於過濾室整體而將堵塞物仔細剝離。也可以防止洗淨排水側之網篩堵塞。

又，上述攪拌葉片的數目為3片。

根據上述構造，以卡止固定於驅動軸的攪拌葉片，可以保持攪拌裝置的平衡。

以下，參照圖面詳細說明本發明之實施形態。圖1是使用本發明之實施形態的浮起過濾材的過濾機20之縱剖面圖。過濾機20之過濾槽1呈密閉狀，且在過濾槽1內部之過濾室2中，收納有比重較輕的纖維過濾材，或發泡粒狀過濾材等的浮起過濾材3。從連接到過濾槽1之槽底1a的供給管4供給原液，使過濾材層5在過濾室2形成。設在過濾室2之上部的圓筒狀集水噴嘴6，連接到連結在過濾槽1之頂部1b的集水管7，並將在過濾材層5已分離出夾雜物之處理水從集水管7抽出。

在過濾室2豎立設置驅動軸8且貫通過濾槽1之槽底(底部)1a中心。在驅動軸8之上端部安裝攪拌葉片9以構成攪拌裝置10。形成過濾材層5之浮起過濾材捕捉夾雜物且堵塞時，以設在驅動軸8下端的驅動機11使攪拌裝置10運作，攪拌洗淨浮起過濾材3。

圖2及圖3是本發明實施形態之攪拌裝置10的側面圖及俯視圖。豎立設置在槽底1a的驅動軸8上，安裝有將流入端9a與流出端9b之角部9c形成R狀的平板狀攪拌葉片9，且將攪拌葉片9之流出端9b在過濾室2內朝斜上方(圖1紙面的斜上方)延伸設置以構成攪拌裝置10。被安裝在驅動軸8的攪拌葉片9，將傾斜角α作成30°～40°。攪拌裝置10設在過濾材層5之過濾層下面5a附近。傾斜角α是攪拌葉片9和與驅動軸8之旋轉軸垂直且朝該旋轉軸半徑方向延展之平面所形成的角度。在本實施形態中，幾乎是攪拌葉片9與槽底1a所形成的角度。

以驅動軸8作為中心迴轉的攪拌葉片9，使橫迴轉之水平流產生的同時，亦藉傾斜之攪拌葉片9旋轉至旋轉方向K所產生的差壓而使縱方向的渦漩流產生。具體而言，將過濾槽1下方之浮起過濾材3藉由攪拌葉片9之流入端9a吸引，再從攪拌葉片9之流出端9b朝過濾槽1上方具速度的排出。此時，在過濾槽1之槽壁附近，浮起過濾材3從上朝下降下，在過濾槽1中浮起過濾材3朝縱方向循環。藉由在過濾槽1內產生之橫方向與縱方向的渦漩流，而出現劇烈的亂流，讓浮起過濾材3反覆著旋轉‧衝突而提高洗淨攪拌作用。攪拌葉片9使污水流動，並將捕捉在過濾層5下面的堵塞物剝離，並破碎被捕捉在浮起過濾材3之間的夾雜物並再生過濾材層5。即使流動之浮起過濾材3與攪拌葉片9之葉片面滑動接觸，流入端9a與流出端9b的R狀角部9c不會使浮起過濾材3損傷，而延長過濾材壽命。

如圖3所表示，本發明實施形態中，安裝在驅動軸8之攪拌葉片9的數目為3片，以3片攪拌葉片9能保持攪拌裝置10的平衡。圖3表示的例子中，將攪拌裝置10的葉片直徑d作成Φ 400。

圖4是安裝在驅動軸8之一片攪拌葉片9的概念圖。在本發明實施形態中，將安裝在使縱迴轉之上昇流產生的驅動軸8上的攪拌葉片9之傾斜角α作成α=37.7°。

圖5是本發明實施形態之過濾槽1的縱剖面圖。攪拌裝置10設在過濾室2之高度H(例如，1900mm)的40～65%的位置上。攪拌裝置10中藉攪拌葉片9之旋轉產生之縱迴轉上昇流，在過濾室2上方部使縱迴轉之上昇循環流產生，和在過濾室2之下方部使上昇流產生，並將槽底1a之浮起過濾材3朝上捲起，而使縱斷過濾室2之縱方向的渦漩流產生。同時，在攪拌葉片9附近使水平方向之橫迴轉水平流產生。

本發明實施形態中，攪拌葉片9之葉片前端(最上部)設在過濾材層5之過濾層下面5a起高度h=126mm下方。

如圖6所表示，藉攪拌葉片9旋轉產生之上昇流與水平流，使過濾室2之內部整體的污水流動以紓解過濾材層5，並將被捕捉在浮起過濾材3間的夾雜物仔細破碎以再生過濾材層5。

圖5表示之過濾槽1，在浮起過濾材3之過濾材層5堵塞時，從過濾槽1上部之集水噴嘴6供給洗淨水並使攪拌裝置10之攪拌葉片9旋轉，使得形成過濾材層5之浮起過濾材3流動，而將已捕捉在過濾層下面5a的堵塞物剝離，並破碎被捕捉在浮起過濾材3間的夾雜物以再生過濾材層5，然後再從原水供給管4排出洗淨排水。在供給管4之開口部張設有防止浮起過濾材3流出，和防止雜質等流入過濾室2的網篩(無圖示)，藉由洗淨污水的流動，也防止張設在供給管4之網篩堵塞。

接著，將本發明實施例之攪拌裝置10與以往的攪拌裝置110作適當的比較說明。

以往專利文獻1中使用浮起過濾材之過濾材的攪拌裝置110，是將葉片直徑與過濾水之取出口的直徑作成相同，並將攪拌裝置110延伸設置到過濾材層附近。進行比較試驗之以往的試驗機為以下模式。

本體槽高度(mm):1900

本體槽內徑(mm):Φ 850

過濾面積(m² ):0.56

攪拌裝置動力(kW):3.7

運轉電流值(A):15

定格電流值(A):16(200V)

使用該以往的過濾材之攪拌裝置110，針對攪拌裝置110之位置、葉片的形狀、葉片的直徑、及旋轉數，從過濾槽上部之集水側供給洗淨水，再從底部之原液供給側排出洗淨排水來進行攪拌裝置110的試驗。

以上述試驗機模式的攪拌裝置110將旋轉數定在504rpm進行過濾材層的洗淨確認。

如圖7所表示，能看出在過濾室中形成過濾材層之浮起過濾材的流動，但過濾室上部之過濾材的運動只有水平方向的渦漩流，上下的循環流幾乎看不到。以往的攪拌裝置110中為了使過濾材流動到過濾槽的上部，必須加大攪拌動力提高旋轉數。

又，若將旋轉數從504rpm降到390rpm，電流值從15.0A下降到12.2A，但在過濾室上部之浮起過濾材的流動變得非常差，洗淨效率降低。

過濾室上部之過濾材的運動不只如圖7所表示的橫方向，為了也朝縱方向迴轉而檢討葉片的形狀。

如圖2及圖3所表示，將攪拌葉片9之流出端9b朝斜上方延伸設置的3片平板狀攪拌葉片9安裝在驅動軸8，以構成本發明實施例之攪拌裝置10。

上述試驗機模式的過濾槽中使用本發明之攪拌裝置10，

‧葉片直徑

‧葉片高度位置

‧旋轉數

進行上列模式的變更，針對過濾材攪拌的浮起過濾材3之流動性、攪拌動力、電流值、過濾材壽命作檢討，並與以往的過濾材之攪拌裝置110進行比較試驗。

首先，本發明實施例之攪拌裝置10的葉片直徑d使用Φ 290、Φ 320、Φ 400、Φ 500作比較檢討。

表1是依據本發明實施例之攪拌裝置10的攪拌葉片9之葉片直徑d的旋轉數與電流值的性能比較，其結果是攪拌葉片9的葉片直徑d越大，過濾室2下部之浮起過濾材3的流動越佳，如表1所示，旋轉數與電流值也均能下降。

使用攪拌葉片9之葉片直徑d為Φ 290的本發明實施例之攪拌裝置10，進行設在形成過濾材層5之過濾層下面5a起417mm下方的以往攪拌裝置110的葉片位置，與設在過濾層下面5a附近的葉片位置作性能比較。

攪拌裝置10，設在離過濾層下面5a越近，形成過濾材層5之過濾室2上部的浮起過濾材3的運動越佳，但過濾室2下部之浮起過濾材3的流動變差。這是因為若將攪拌裝置10配設在過濾室2上方，則攪拌裝置10無法使所產生之縱方向的渦漩流作用到過濾室2下部。

圖8是比較作基準的攪拌葉片9之高度的側面圖，本發明實施例之攪拌葉片9，被設置在比以往的攪拌裝置110之攪拌葉片109的高度高292mm的位置(過濾材層5之過濾層下面5a起約126mm下方)。藉著將攪拌葉片9之葉片位置設置在比以往攪拌裝置110之攪拌葉片109的高度高292mm的位置，將攪拌葉片9之流出端9b朝斜上方延伸設置的攪拌裝置10，如圖6所表示，使橫方向之渦漩流對過濾室2上部之浮起過濾材3產生作用的同時，亦使過濾槽1整體中產生縱方向之渦漩流，而能使過濾室2整體流動，更有效率地洗淨攪拌浮起過濾材3。

將以往的攪拌裝置110(以往例)與本發明實施例之攪拌裝置10的攪拌葉片9之葉片直徑d以Φ 290、Φ 320、Φ 400、Φ 500連續進行過濾材洗淨，進行洗淨時過濾材的磨損試驗確認。

表2是排水側之過濾材殘渣累計比例，縱軸表示相對於初期重量之過濾材殘渣的合計重量比例(%)，橫軸表示洗淨次數(次)。所謂過濾材殘渣，是指浮起過濾材3洗淨時，過濾材的一部分破損或剝離的夾雜物。

例如，將浮起過濾材3之過濾材殘渣的合計重量比例超過18%的情況視為交換浮起過濾材3的基準，在以往的攪拌裝置110中，洗淨次數在1500～2000次時過濾材殘渣之合計比例超過交換基準的18%，有交換必要。但是，在本發明實施例之攪拌裝置10中，即使實施3000次以上的洗淨，過濾材殘渣的合計比例也不滿交換基準的18%。特別是將攪拌葉片9的葉片直徑d作成Φ 400、旋轉數設在300rpm時，浮起過濾材3的磨損最少，與以往的攪拌裝置110比較，累計比例約磨損1/2以下。因而，可確認浮起過濾材3的壽命比起以往的攪拌裝置110更長。

表3是具有相同洗淨效果的以往攪拌裝置110(以往例)與本發明實施例之攪拌裝置10的性能比較結果。本發明實施例的攪拌裝置10之葉片直徑d為Φ 400時，洗淨過濾材時，浮起過濾材3的運動良好，且因攪拌裝置10的旋轉數減少可降低使用動力，並延長過濾材壽命。

本發明實施形態之攪拌裝置10，是在豎立設置於槽底1a之驅動軸8上安裝複數片平板狀攪拌葉片9，並將攪拌葉片9之葉片前端部(流出端)9b朝斜上方延伸設置所加以構成。藉此，讓水平方向及縱方向之渦漩流同時產生，可使形成過濾材層5之浮起過濾材3在過濾室2整體循環流動，浮起過濾材3的洗淨攪拌效果提高，且不會損傷浮起過濾材3，攪拌葉片9的阻抗也少，而能求得動力降低。

再者，本發明實施形態之攪拌裝置10，適用於下水道處理場所產生之污水或產業廢水的處理，或者進行湖沼、河川等淨化的過濾機，可進行高速過濾與精密過濾。

以上，已針對本發明實施形態及實施例作說明，但本發明並不限定於上述實施形態及實施例，可有各種的變化。例如，並不限定於實施形態及實施例所舉出的尺寸。

1．．．過濾槽

1a．．．槽底

1b．．．槽頂部

2．．．過濾室

3．．．浮起過濾材

4．．．供給管

5．．．過濾層

5a．．．過濾層下面

6．．．集水噴嘴

7．．．集水管

8．．．驅動軸

9．．．攪拌葉片

9a．．．流入端

9b．．．流出端

9c．．．角部

10．．．攪拌裝置

11．．．驅動機

20．．．過濾機

109．．．攪拌葉片

10．．．以往之攪拌裝置

[圖1]圖1是使用本發明之實施形態的浮起過濾材的過濾機之縱剖面圖。

[圖2]圖2是本發明之實施形態的浮起過濾材的攪拌裝置之側面圖。

[圖3]圖3是圖2的攪拌裝置之俯視圖。

[圖4]圖4是卡止固定於驅動軸之一片攪拌葉片的概念圖。

[圖5]圖5是設置有本發明之實施形態的攪拌裝置的過濾槽之縱剖面圖。

[圖6]圖6是表示本發明之實施形態的過濾機之過濾槽內，洗淨過濾材之流動狀態概念圖。

[圖7]圖7是表示以往的過濾機之過濾槽內，洗淨過濾材之流動狀態概念圖。

[圖8]圖8是比較以往之攪拌裝置的攪拌葉片的葉片位置，與本發明實施形態之攪拌葉片的葉片位置的側面圖。

1．．．過濾槽

1a．．．槽底

1b．．．槽頂部

2．．．過濾室

3．．．浮起過濾材

4．．．供給管

5．．．過濾層

5a．．．過濾層下面

6．．．集水噴嘴

7．．．集水管

8．．．驅動軸

9．．．攪拌葉片

10．．．攪拌裝置

11．．．驅動機

20．．．過濾機

Claims (6)

1. 一種攪拌裝置，是對具有收納浮起過濾材之密閉狀過濾室的過濾槽供給原液，並以上述浮起過濾材之過濾材層進行前述原液之固液分離的過濾機中，攪拌上述浮起過濾材的攪拌裝置，具備：被豎立設置在上述過濾室之底部的驅動軸，和具有被安裝在上述驅動軸之流出端、與朝斜上方延伸設置之流出端的複數片平板狀攪拌葉片，且攪拌葉片被配置在上述過濾材層之過濾層下面附近，上述攪拌葉片的最上部，位在上述過濾室之40~65%的高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攪拌裝置，其中，上述攪拌葉片，與上述驅動軸之旋轉軸垂直，且相對於朝該旋轉軸之半徑方向延展的平面，具有30°~40°的傾斜角。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之攪拌裝置，其中，上述攪拌葉片，在流入端及上述流出端具有形成R狀的角部。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之攪拌裝置，其中，依據上述複數片攪拌葉片所形成的直徑，為上述過濾室之內直徑的30~60%。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之攪拌裝置，其中，上述攪拌葉片的數目為3片。
6. 一種過濾機，其具備： 具有接收原液之密閉狀過濾室的過濾槽，和被收納在上述過濾室之處理水的排出側，且形成用來進行上述原液之固液分離的過濾材層的浮起過濾材，和被豎立設置在上述過濾室之上述原液的供給側底部的驅動軸，和攪拌葉片，是具有被安裝在上述驅動軸之流出端、與朝上述處理水之排出側斜上方延伸設置之流出端的複數片平板狀攪拌葉片，且被配置在上述過濾材層之過濾層下面附近，上述攪拌葉片的最上部，位在上述過濾室之40~65%的高度。