WO2012042700A1 - ろ過材の積層方法に特徴を有する上向きろ過装置 - Google Patents

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和典 小石
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Koishi Kazunori
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Definitions

  • the present invention relates to a filtration device for filtering water to be filtered containing turbidity, and is not limited, but is a turbidity having a relatively large particle size from raw water taken from rivers, lakes, dams, etc.
  • the present invention relates to a filtration device suitable as a filtration device that removes fine turbidity such as Cryptosporidium from treated water treated in a slow filtration pond, a rapid filtration pond, or the like.
  • Filter media for filtering turbidity are provided in filtration ponds and filtration devices that filter filtered water containing turbidity. Some filter media are relatively expensive, such as membranes and dedicated filter elements, but filter media made of gravel, filter sand, etc. are inexpensive and can be used repeatedly if washed. Filter media made of gravel, filter sand, etc. are provided in the rapid filtration basin and slow filtration pond provided in the water purification plant.
  • the filter material of the rapid filtration basin consists of a gravel layer laminated so that the particle size becomes smaller upward, and a filter having an average particle size of 0.45 to 0.7 mm laminated on this gravel layer. It consists of a layer of sand. The raw water taken from rivers, lakes, dams, etc.
  • the filter medium of the slow filtration basin also has a gravel layer laminated so that the particle size becomes smaller upward, and an average particle size of 0.3 to 0.45 mm laminated on the gravel layer. It consists of a layer of filter sand. In the slow filtration basin, the raw water is filtered downward as in the rapid filtration basin, but the sedimentation basin is unnecessary and sodium hypochlorite, chlorine, etc. are not injected.
  • the filter medium of the upward filtration apparatus is composed of a gravel layer laminated so that the particle size becomes smaller upward, and a filter sand layer laminated on this gravel layer. It is designed to be filtered upward in the filter medium.
  • the slow filtration pond can obtain delicious purified water by the biofilm, and the rapid filtration pond can efficiently filter the purified water.
  • the upward filtration device is excellent because it can efficiently catch turbidity.
  • problems with these filter basins and upward filtration devices For slow filtration basins and rapid filtration basins, the filter layer of the smallest particle is provided in the uppermost layer of the filter medium, and the filtered water is filtered downward. To focus on. If it does so, there exists a problem that it is easy to clog early. In order to eliminate clogging, it is necessary to manually scrape off the clogged uppermost filter sand in the slow filtration pond, which increases maintenance costs.
  • the filtered water is filtered upward in the filter media laminated so that the particle size becomes smaller upward, so that turbid matters having different particle sizes are captured in each layer. . Therefore, it is relatively difficult to clog and is excellent in this respect.
  • the filtration rate is increased, the uppermost filter sand layer rises, so the filtration rate cannot be increased. In other words, it cannot be said that the filtration efficiency is high.
  • cleaning a filter medium it is necessary to make it not change the order of lamination
  • these filter basins and upward filtration devices also have a problem that Cryptosporidium cannot be removed reliably. Cryptosporidium is a protozoan that causes diarrhea when mixed with purified water and is drunk, but its size is as small as 3 to 8 ⁇ m, and it cannot be reliably filtered off by the filter sand layer.
  • the object of the present invention is to provide a filtration device that solves the problems as described above. Specifically, it is possible to efficiently filter a large amount of water to be filtered in spite of being an inexpensive device, and the filter medium is not easily clogged and can be easily washed even when clogged. It aims to provide a filtration device.
  • the purpose of the present invention is to make this filter device applicable as a filter device for various uses by appropriately selecting a filter medium. In other words, it can be applied as a filtration device that efficiently removes only relatively large turbidity from raw water taken from rivers, lakes, dams, etc. It can be applied as a filtration device for complete removal. It is also an object of the invention to enable efficient cleaning of the filter medium when the filter medium is clogged. Furthermore, the purpose of this filtration apparatus is to enable a biofilm to be efficiently formed in the filter medium, to decompose organic substances efficiently, and to obtain delicious purified water.
  • the present invention comprises a filtration device comprising a pressure vessel and a filter medium comprising gravel, filter sand and particles contained in the pressure vessel, and the water to be filtered is disposed under the pressure vessel. If it supplies from and it filters upwards, it will comprise as an upward filtration apparatus with which filtered water is obtained from the upper part of the said pressure vessel.
  • the filter medium is laminated so that the particle diameter is gradually reduced from the bottom to the top, and the filter medium is laminated on the filtration part so that the particle diameter is sequentially increased from the bottom to the top. It consists of a sand sand spill prevention part. Such a filter medium is filled so as to reach the ceiling of the pressure vessel.
  • the filter medium is forcibly pressed downward from above by a pressing member or a weight to suppress the filter medium from being lifted by water pressure.
  • to-be-filtered water is comprised so that it may supply in a pressure vessel with the water pressure of 0.05 Mpa or more.
  • the air to be filtered is appropriately mixed with air bubbles having a diameter of 80 ⁇ m or less and supplied to the pressure vessel.
  • the invention according to claim 1 is composed of a pressure vessel and a filter medium made of gravel, filter sand and particles contained in the pressure vessel, and the water to be filtered is supplied to the pressure vessel.
  • a filter medium made of gravel, filter sand and particles contained in the pressure vessel, and the water to be filtered is supplied to the pressure vessel.
  • the water to be filtered is supplied into the pressure vessel at a water pressure of 0.05 MPa or more, and is configured as an upward filtration device.
  • the invention according to claim 2 is composed of a pressure vessel and a filter medium made of gravel, filter sand and particles contained in the pressure vessel, and feeds water to be filtered from the lower portion of the pressure vessel upward.
  • the filtration unit is an upward filtration device in which filtered water can be obtained from the upper part of the pressure vessel when the filter is filtered, and the filter medium is laminated so that the particle size gradually decreases from the bottom to the top And a filter sand outflow prevention part that is laminated on the filtration part so that the particle diameter increases sequentially from below to above, and the water to be filtered is at a pressure of 0.05 MPa or more.
  • the upward filter device is characterized in that it is supplied into a container, and the filter medium is forced downward from above by a pressing member or a weight to suppress lifting due to water pressure. Configured as.
  • the minimum particle layer of the filtration part is a layer of filter sand having a particle size of 0.1 to 0.5 mm. It is comprised as an upward filtration apparatus characterized by.
  • the upward filtration apparatus according to the first or second aspect wherein the minimum particle layer of the filtration unit is composed of a particle layer having a particle diameter of 1 to 50 ⁇ m. Configured as a filtration device.
  • the water to be filtered is mixed with air bubbles having a diameter of 80 ⁇ m or less and supplied to the pressure vessel. It is comprised as an upward filtration apparatus characterized by being adapted.
  • a sixth aspect of the present invention is the upward filtration apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein a filtered water supply pipe having a supply pipe valve interposed at a lower portion of the pressure vessel, A drain pipe having a pipe valve interposed therein, a water pipe having a water pipe valve interposed at the top of the pressure vessel, and adjacent to the filtration unit below the minimum particle layer.
  • a washing pipe having a large number of holes is embedded, the supply pipe valve and the water supply pipe valve are opened, the drain pipe valve is closed, and the filtered water is supplied from the filtered water supply pipe.
  • the filter medium When supplied, the filtered water filtered by the filter medium is supplied to the outside from the water pipe, the supply pipe valve and the water pipe valve are closed, the drain pipe valve is opened, and the water to be filtered is supplied from the washing pipe. Then, the filter medium is washed with filtered water and drained from the drain pipe.
  • the invention according to claim 7 is a filtration device in which the first and second upward filters comprising the upward filtration device according to any one of claims 1 to 5 are combined, wherein the first, 2 upward filtration device, when filtered water is supplied from the upper part, the filter medium is backwashed and the washing water is drained from the lower part.
  • a first filtered water supply pipe provided with a first supply pipe valve and a first drain pipe provided with a first drain pipe valve are provided, and a first water pipe is provided above the first drain pipe.
  • the second upward filter is provided with a second filtered water supply pipe having a second supply pipe valve interposed therebetween and a second drain pipe valve in the lower part of the second upward filter.
  • a second drain pipe, and a second water pipe is provided on the second drain pipe.
  • the filtered water is 0.02 from the first and second filtered water supply pipes.
  • the first and second water supply pipes are connected to each other and connected to a water supply main pipe provided with a water supply main valve. Configured as a filtering device.
  • the present invention is composed of a pressure vessel and a filter medium made of gravel, filter sand and particles contained in the pressure vessel, and supplies water to be filtered from the lower part of the pressure vessel to perform upward filtration. Then, it is comprised as an upward filtration apparatus from which filtered water is obtained from the upper part of a pressure vessel.
  • the filter medium is laminated so that the particle diameter is gradually reduced from the bottom to the top, and the filter medium is laminated on the filtration part so that the particle diameter is sequentially increased from the bottom to the top. It consists of a sand sand spill prevention part.
  • filtered water containing turbidity when filtered water containing turbidity is filtered in the filtration section, it is first filtered through a layer having a large particle size, and then sequentially filtered through a layer having a small particle size. And is filtered efficiently using the entire filtration unit.
  • the filter medium is filled so as to reach the ceiling of the pressure vessel, and the water to be filtered is supplied into the pressure vessel at a water pressure of 0.05 MPa or more. Therefore, since the to-be-filtered water is supplied at high pressure, not only can the filtration rate be increased, but even if turbidity accumulates in the filter medium, it can be stably filtered. That is, a large amount of filtered water can be obtained over a long period of time.
  • the filter medium is forcibly pressed down from above by a pressing member or a weight to suppress lifting due to water pressure, so that the filter medium is filled so as to reach the ceiling of the pressure vessel.
  • the filter medium does not float in water and can be filtered stably.
  • the minimum particle layer of the filtration unit is configured to be a layer of filter sand having a particle diameter of 0.1 to 0.5 mm. ing. If it does so, the raw water taken from the river, the lake, or the dam can be filtered directly, and it can be applied as an upward filtration device that filters out turbidity having a relatively large particle size. If it filters with such an upward filtration apparatus, even if it is raw water with comparatively much turbidity, for example, filtered water with a turbidity of around 10 degrees can be obtained. This not only replaces the conventional sedimentation basin, but also removes turbidity sufficiently.
  • the smallest particle layer of the filtration part is constituted by a particle layer having a particle diameter of 1 to 50 ⁇ m.
  • fine turbidity can be removed, and Cryptosporidium can be substantially completely removed.
  • a filtered water supply pipe having a supply pipe valve interposed at a lower portion of the pressure vessel, and a drain pipe valve.
  • An intervening drain pipe, an upper part of the pressure vessel is provided with a water pipe intervening a water pipe valve, and a layer adjacent to the layer of the smallest particles in the filtration section.
  • Still another invention is a filtration device in which the first and second upward filters comprising the upward filtration device according to any one of claims 1 to 5 are combined, and the first and second upward filtrations When the filtered water is supplied from the upper part, the filter medium is back-washed and the washing water is drained from the lower part.
  • the first upward filter has a first supply pipe valve at the lower part. Is provided with a first filtered water supply pipe and a first drain pipe provided with a first drain pipe valve, and a first water pipe is provided above the first drain pipe.
  • the upward filter has a second filtered water supply pipe in which a second supply pipe valve is interposed and a second drain pipe in which a second drain pipe valve is interposed in the lower part of the upward filter.
  • a second water supply pipe is provided on the upper part, and the water to be filtered is supplied from the first and second filtered water supply pipes at a water pressure of 0.05 MPa or more. It has become so that, water mains water mains valve is interposed along with the water pipe of the first and second are in communication with each other are connected.
  • the filtered water can be filtered using the first and second upward filters at the same time, or the other upward filter is filtered by the filtered water filtered by one upward filter. Can be backwashed. At this time, it is possible to obtain an effect that it is not necessary to store clean water for backwashing or to use a backwashing pump.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the operation of an upward filtration device according to another embodiment of the present invention, and (A) to (C) are side sectional views showing various operation methods.
  • the upward filtration device 1 includes a hollow pressure vessel 2 having a predetermined shape, a filter medium 3 provided in the pressure vessel 2, and the like.
  • the pressure vessel 2 is made of a steel plate having a predetermined thickness, and has a cylindrical barrel portion 5, a dome-like head portion 6 that is liquid-tightly attached to the upper portion of the barrel portion 5, and a barrel portion as well. 5 and a dome-shaped bottom portion 7 that is liquid-tightly attached to the lower portion of 5. Since it is formed in such a shape, the pressure vessel 2 has high resistance to the internal pressure. Moreover, since the pressure vessel 2 can be easily disassembled, the filter medium 3 can be maintained and the internal members can be replaced.
  • the upward filtration device 1 is characterized by a method of laminating the filter media 3.
  • the lower filtration part 9 which filters the to-be-filtered water, and the particle
  • the filtration part 3 is comprised from the several layer laminated
  • the sand filter outflow prevention part 10 is laminated
  • the filter media 3 stacked in this way are filled so as to reach the ceiling of the pressure vessel 2, that is, the head unit 6.
  • the filter medium 3 since the filtration part 3 is comprised, even if a predetermined water pressure is applied to to-be-filtered water, the filter medium 3 is prevented from rising or rising. Moreover, in the upward filtration apparatus 1 which concerns on this Embodiment, the filter medium 3 does not soar not only at the time of filtration but at the time of washing
  • the pressure vessel 2 has, at its lower end 13, a to-be-filtered water supply pipe 14 for supplying the to-be-filtered water into the pressure vessel 2, and a discharge pipe 15 for discharging the washing waste water when the filter medium 3 is washed to the outside.
  • these pipes 14 and 15 are combined into a common pipe line, and the common pipe line is connected to the lower end portion 13 of the pressure vessel 2.
  • a pump 16 for supplying filtered water with a water pressure of 0.05 MPa or more and a supply pipe valve 17 are interposed in the filtered water supply pipe 14.
  • a drain pipe valve 18 is interposed in the drain pipe 15.
  • a water supply pipe 21 for sending filtrate to the outside is connected to the upper end portion 20 of the pressure vessel 2.
  • the supply pipe valve 17 is opened and the drain pipe valve 18 is closed.
  • the pump 16 is driven to supply filtered water at a water pressure of 0.05 MPa or more. If it does so, to-be-filtered water will be supplied from the lower part of the pressure vessel 2, and will flow through the inside of the filtration part 9 of the filter medium 3 upward.
  • the turbidity contained in the water to be filtered is filtered out in each layer of the filtration unit 9 according to the size of the particle size. Therefore, the to-be-filtered water will be filtered by the whole filtration part 9, and a turbidity will not concentrate only on a part of layer.
  • the filtered water flows upward through the filtered sand outflow prevention unit 10 and is fed to the outside from the upper portion of the pressure vessel 2 through the water feeding pipe 21. Since the to-be-filtered water is pumped by the pump 16, even if turbidity accumulates in the filtration part 9, it can filter stably. When a large amount of turbidity accumulates in the filter medium 3, the filter medium 3 is washed. Specifically, the pump 16 is stopped and the supply pipe valve 17 is closed. Open the drain valve 18. In this way, purified water is pumped in the reverse direction from the water pipe 21. Then, the purified water flows downward in the filter medium 3.
  • the turbidity is washed down by the purified water, the turbidity generally has a higher specific gravity than water, so the turbidity flows smoothly downward. That is, the filter medium 3 is washed. Water containing turbidity is drained through the drain pipe 15.
  • the upward filtration device 1 can be applied to various uses, and the filter medium 3 is appropriately selected according to the use.
  • the filter medium 3 is appropriately selected according to the use.
  • the uppermost layer of the filtration unit 9 that is, the smallest particle
  • the layer 11 is configured to be a filter sand layer having a particle size of 0.1 to 0.5 mm. If it filters with the filter medium 3 provided with such a filtration part 9, even if the turbidity of raw
  • the upward filtration apparatus 1 can also be applied as an upward filtration apparatus that removes Cryptosporidium.
  • a particle layer having a particle diameter of 1 to 50 ⁇ m is provided as the smallest particle layer 11 of the filtration unit 9.
  • particles for example, ceramic particles, metal powder, glass particles and the like can be employed.
  • the Cryptosporidium can be surely removed by constituting the filter medium 3 in this way, it is applied as an upward filtration device 1 for further processing water filtered by other filtration devices, slow filtration ponds, rapid filtration ponds, etc. can do. Furthermore, the upward filtration device 1 can be applied as a filtration device that can effectively decompose organic matter.
  • the minimum particle layer 11 of the filtration unit 9 is made of diatomaceous earth. The particles constituting diatomaceous earth have a feature that the surface area is large because fine pores are formed. If it does so, aerobic bacteria will propagate easily, the organic substance in to-be-filtered water will be decomposed
  • FIG. 2 shows an upward filtration device 1 ′ according to the second embodiment.
  • the upward filtration device 1 ′ according to the second embodiment is a filtration device obtained by modifying the upward filtration device 1 according to the previous embodiment, and members having the same functions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. To do.
  • the upward filtration device 1 ′ according to the second embodiment is different from the upward filtration device 1 according to the previous embodiment in the following points.
  • the first difference is that the filter medium 3 is not filled so as to reach the ceiling of the pressure vessel 2.
  • a pressing plate 26 is provided on the filter medium 3, and the pressing plate 26 is biased downward by springs 25, 25. As a result, the filter medium 3 is pressed downward.
  • the holding plate 26 has a large number of holes so that filtered water can pass therethrough, but the gravel constituting the uppermost layer of the filtered sand outflow portion 10 cannot pass therethrough.
  • the water to be filtered is pumped into the pressure vessel 2 with a water pressure of 0.05 MPa or more, but the lifting of the filter medium 3 is suppressed by the press plate 26.
  • the second difference is that the to-be-filtered water supply pipe 14 and the discharge pipe 15 are separately drawn into the pressure vessel 2 and embedded in the lower layer of the filtration unit 9. These pipes 14 and 15 are provided with a number of holes through which water to be filtered and drainage are passed.
  • the upward filtration device 1 ′ according to the second embodiment also has the same effect as the upward filtration device 1 according to the previous embodiment.
  • the filter medium 3 is pressed downward by the pressing plate 26 urged by the springs 25, 25, but the filter medium 3 is pressed downward by a predetermined weight. You may make it press on. Any member may be used as long as it is a member that can suppress the rising of the filter medium 3 against the water pressure of the supplied water to be filtered.
  • the filtered water to be supplied can be modified. That is, a bactericide such as sodium hypochlorite may be injected into the water to be filtered supplied to the upward filtration device 1, or chemicals may not be injected.
  • a bactericide such as sodium hypochlorite
  • sodium hypochlorite When sodium hypochlorite is injected and the water to be filtered is supplied to the upward filtration device 1, microorganisms do not propagate on the filter medium 3, so that the effect of preventing clogging over a long period is obtained.
  • water to be filtered is supplied to the upward filtration device 1 without injecting chemicals, microorganisms propagate in the filter medium 3 to form a biofilm.
  • FIG. 3 shows an upward filtration device 1 that exhibits such an action.
  • a fine bubble generating tank 28 is provided on the upstream side of the upward filtration device 1, and a fine bubble generating device 29 that generates air bubbles of 80 ⁇ m or less is placed in the fine bubble generating tank 28. .
  • a swirling fine bubble generating device described in Japanese Patent No. 3397154 JP3397154
  • a pump 16 that pumps filtered water to the filtered water supply pipe 14 is also placed in the fine bubble generating tank 28.
  • the water to be filtered is once put in the fine bubble generating tank 28 and mixed by the fine bubble generating device 29 so that air bubbles of 10 to 80 ⁇ m become 200 bubbles / mL or more.
  • the water to be filtered containing fine bubbles is supplied to the upward filtration device 1 via the pump 16 and the water to be filtered supply pipe 14. Since the air bubbles are sufficiently fine, the air bubbles flow through the filter medium 3 together with the water to be filtered and do not hinder the filtration. Since the water to be filtered contains sufficient oxygen, a thick biofilm made of aerobic bacteria is formed in the filter medium 3. If it does so, the organic substance in to-be-filtered water will be decomposed
  • FIG. 1 An example to be described first is a filtration device in which two upward filtration devices 1a and 1b according to the present embodiment are combined, and is shown in FIG.
  • “a” is added to members belonging to the first upward filtration device 1a
  • “b” is added to members belonging to the second upward filtration device 2b.
  • the first and second to-be-filtered water supply pipes 14a and 14b for supplying the to-be-filtered water to the first upward filtration devices 1a and 1b are branched from the to-be-filtered water supply main pipe 31 that is one pipe line.
  • the pump 16 is interposed in the filtered water supply main pipe 31.
  • first and second filtered water supply pipes 14a and 14b are respectively provided with first and second supply pipe valves 17a and 17b.
  • the first and second drain pipes 15a and 15b connected to the first and second upward filtration devices 1a and 1b are respectively provided with first and second drain pipe valves 18a and 18b. Downstream, it joins the drainage main pipe 32.
  • the first and second water supply pipes 21 a and 21 b connected to the first and second upward filtration devices 1 a and 1 b are in communication with each other and connected to the water supply main pipe 33.
  • a water supply main valve 34 is interposed in the water supply main pipe 33.
  • a filtration device composed of a combination of two upward filtration devices 1a and 1b
  • the first and second supply pipe valves 17a and 17b and the water supply main valve 34 are opened, and the first and second drain pipe valves 18a and 18b are closed.
  • the open valve is shown in white, and the closed valve is shown in black.
  • the pump 16 is driven.
  • the filtered water is supplied from the first and second filtered water supply pipes 14a and 14b to the first and second upward filtering devices 1a and 1b.
  • the filtered water is filtered upward through the filter media 3a and 3b, and the filtered water flows from the first and second water supply pipes 21a and 21b to the water supply main pipe 33 and is supplied to the outside.
  • the filtration time reaches a predetermined time
  • one of the first and second upward filtration devices 1a and 1b is back-washed to wash the filter media 3a and 3b.
  • the second upward filtration device 1b is washed, as shown in FIG. 5B, the first supply pipe valve 17a and the second drain pipe valve 18b are opened and the second supply pipe valve is opened. 17b, the first drain pipe valve 18a and the water main pipe valve 34 are closed. Then, the filtered water is supplied from the first filtered water supply pipe 14a to the first upward filtration device 1a and filtered, and the filtered water is fed from the first water feeding pipe 21a to the second water feeding pipe 21b.
  • the filtered water sent is supplied to the second upward filtration device 1b and flows downward through the filter medium 3b. That is, the filter medium 3b is backwashed.
  • the suspended matter accumulated in the filter medium 3b flows downward together with the filtered water, is discharged from the second drain pipe 15b, and is discharged to the outside through the drain main pipe 32.
  • the second supply pipe valve 17b and the first drain pipe valve 18a are opened to supply the first supply.
  • the pipe valve 17a, the second drain pipe valve 18b, and the water supply main valve 34 are closed.
  • to-be-filtered water will be supplied to the 2nd upward filtration apparatus 1b from the 2nd supply pipe valve 17b, and will be filtered, and filtered water will be sent to the 1st water supply pipe 21a from the 2nd water supply pipe 21b.
  • the filter medium 3a of the first upward filtration device 1a is back-washed by the fed filtered water, and the wash water is discharged from the first drain pipe 15a and discharged outside via the drain main pipe 32.
  • the first and second supply pipe valves 17a and 17b and the water supply main valve 34 are opened, and the first and second drain pipe valves 18a and 18b are closed.
  • the pump 16 When the pump 16 is driven, it can be filtered again.
  • each valve 17a, 17b, 18a,... Is driven by a predetermined controller equipped with a timer, it can be backwashed automatically and periodically. In this way, when the first and second upward filtration devices 1a and 1b are combined, not only cleaning can be easily performed, but it is not necessary to store clean water for cleaning.
  • an upward filtration device 1c according to a third embodiment that can wash the filter material 3 with filtered water will be described.
  • the upward filtration device 1c according to the third embodiment is also configured similarly to the upward filtration device 1 according to the present embodiment, and as shown in FIG. 6, the upward filtration device 1 according to the present embodiment
  • the same reference numerals are given to members having the same action.
  • a cleaning pipe 38 for supplying filtered water for cleaning is embedded in the filtering unit 9 of the filter medium 3. More specifically, a cleaning tube 38 is embedded in a layer 37 adjacent to the smallest particle layer 11 below the smallest particle layer 11 of the filtration unit 9.
  • a large number of small-diameter holes 40, 40,... are formed in the washing tube 38, and water to be filtered is ejected into the filter medium 3 from the holes, but the particles constituting the layer 37. Are not allowed to enter the cleaning tube 38 through the holes 40, 40,.
  • a water pipe valve 36 is interposed in the water pipe 21.
  • the supply pipe valve 17 and the water supply pipe valve 36 are opened as shown in FIG. Then, the drain pipe valve 18 is closed.
  • the pump 16 is driven. If it does so, to-be-filtered water will be supplied to the pressure vessel 2 with the water pressure of 0.05 Mpa or more from the to-be-filtered water supply pipe
  • FIG. The to-be-filtered water flows upward in the filter medium 3 and is filtered, and the filtered water is sent to the outside through the water pipe 21. If turbidity accumulates in the filter medium 3, the efficiency of filtration decreases.
  • the filter medium 3 is washed as follows.
  • the pump 16 is stopped and the supply pipe valve 17 and the water supply pipe valve 36 are closed as shown in FIG. Then, the drain pipe valve 18 is opened.
  • water to be filtered is supplied from the cleaning pipe 38 at a predetermined water pressure, for example, 0.05 MPa or more. If it does so, the to-be-filtered water supplied from the washing pipe
  • a predetermined amount of filtered water filtered by the upward filtration device 1c is stored in an external tank or the like.
  • the pump 16 is stopped and the supply pipe valve 17 is closed as shown in FIG. Then, the water pipe valve 36 and the drain pipe valve 18 are opened.
  • the stored filtered water is supplied from the water supply pipe 21 into the pressure vessel 2 at a predetermined water pressure. If it does so, filtered water will flow through the inside of the filter medium 3, and the turbidity in the filter medium 3 will also be pushed down together at this time. That is, the filter medium 3 can be washed. The washed waste water after washing is drained to the outside through the discharge pipe 15.
  • the water pressure to be filtered was set to 0.05 MPa, and the others were tested under the same conditions as in Example 1.

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Abstract

【課題】大量の被ろ過水を効率よくろ過することができ、ろ過材が目詰まりし難く、目詰まりしても容易にこれを洗浄することができるろ過装置を提供する。 【解決手段】上向きろ過装置（１）を圧力容器（２）と、砂利、ろ砂、粒子等からなるろ過材（３）とから構成する。ろ過材（３）は、下方から上方に向かって、粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部（９）と、該ろ過部（９）の上に、粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部（１０）とから構成する。ろ過材（３）は圧力容器（２）の天井まで充填する。あるいは、ろ砂流出防止部（１０）を所定の押さえ板（２６）またはおもりによって上方から強制的に下方に押し付けてろ過材（３）の浮き上がりを防止する。原水は０．０５ＭＰａ以上で圧力容器（２）の下方から圧送する。

Description

ろ過材の積層方法に特徴を有する上向きろ過装置
　本発明は、濁質を含んだ被ろ過水ををろ過するろ過装置に関するものであり、限定するものではないが、河川、湖沼、ダム等から取水された原水から比較的粒径が大きな濁質を除去するろ過装置、あるいは緩速ろ過池、急速ろ過池等で処理された処理水からクリプトスポリジウム等の微細な濁質を除去するろ過装置として好適なろ過装置に関するものである。
　濁質を含んだ被ろ過水をろ過するろ過池やろ過装置には、濁質を濾し取るろ過材が設けられている。ろ過材として、膜、専用のフィルタエレメント等の比較的高価なものもあるが、砂利、ろ砂等からなるろ過材は安価であるとと共に、洗浄すれば繰り返し使用することができる。浄水場に設けられている急速ろ過池や緩速ろ過池には、このような砂利、ろ砂等からなるろ過材が設けられている。急速ろ過池のろ過材は、粒径が上に向かって小さくなるように積層された砂利の層と、この砂利の層の上に積層されている平均粒径０．４５～０．７ｍｍのろ砂の層とから構成されている。河川、湖沼、ダム等から取水された原水は、沈殿池にて凝集剤が注入されてある程度の濁質が除去され、そして殺菌用の次亜塩素酸ナトリウム、塩素等が注入された後に、急速ろ過池において下向きにろ過されるようになっている。緩速ろ過池のろ過材も、粒径が上に向かって小さくなるように積層された砂利の層と、この砂利の層の上に積層されている平均粒径０．３～０．４５ｍｍのろ砂の層とから構成されている。そして緩速ろ過池においても、急速ろ過池と同様に原水は下向きにろ過されるようになっているが、沈殿池は不要であり、次亜塩素酸ナトリウム、塩素等も注入されない。従ってろ砂の層には微生物からなる生物膜が形成されることになり、水中の有機物が分解されて美味しい浄水が得られることが知られている。ろ過材中を原水を上向きにろ過する上向きろ過装置も周知であり、例えば特許文献１に記載されている。上向きろ過装置のろ過材は、粒径が上に向かって小さくなるように積層された砂利の層と、この砂利の層の上に積層されているろ砂の層とから構成され、原水はこのろ過材中を上向きにろ過されるようになっている。
特許第３７６９５６１号公報
　前記したように緩速ろ過池は生物膜によって美味しい浄水が得られ、急速ろ過池は効率よく浄水をろ過することができ、それぞれ優れてはいる。また上向きろ過装置は、濁質を効率的に補足することができ優れてはいる。しかしながら、これらのろ過池や上向きろ過装置には問題も見受けられる。緩速ろ過池や急速ろ過池については、ろ過材の最上層に最小の粒子のろ砂の層が設けられていて、下向きに被ろ過水をろ過するので、濾し取られた濁質は最上層に集中することになる。そうすると早期に目詰まりし易いという問題がある。目詰まりを解消するためには、緩速ろ過池においては目詰まりした最上層のろ砂を人力で掻き取る必要があり、メンテナンスの費用が嵩む。急速ろ過池においては浄水をろ過材の下方から勢いよく噴出して洗浄する、いわゆる逆洗をする必要があり大量の浄水が無駄になってしまう。つまり緩速ろ過池、急速ろ過池においてはろ過材の洗浄の費用が嵩むという問題がある。またこれらのろ過池はろ過速度が小さく、比較的高速な急速ろ過池であってもろ過速度は１日あたり１２０ｍ程度にしかならない。つまりろ過の効率が小さいという問題もある。そうすると大量の浄水を得ようとすると多数のろ過池が必要になる。上向きろ過装置については、粒径が上方に向かって小さくなるように積層されたろ過材中を、被ろ過水を上向きにろ過するので、各層において粒径の異なる濁質が捕捉されることになる。従って比較的目詰まりし難く、この点では優れてはいる。しかしながらろ過速度を大きくすると最上層のろ砂の層が舞い上がってしまうので、ろ過速度を大きくすることはできない。つまりろ過の効率が高いとは言えない。またろ過材を洗浄するときは、ろ過材を構成している各層の積層の順序が変化しないようにする必要があり、メンテナンスは容易でない。またこれらのろ過池、上向きろ過装置においては、クリプトスポリジウムを確実に除去できないという問題もある。クリプトスポリジウムは、浄水に混入して飲用されてしまうと下痢を引き起こしてしまう原虫であるが、その大きさは３～８μｍと小さく、ろ砂の層では確実に濾し取ることができない。
　本発明は、上記したような問題点を解決するろ過装置を提供することを目的としている。具体的には、安価な装置であるにも拘わらず大量の被ろ過水を効率よくろ過することができ、ろ過材が目詰まりし難く、目詰まりしても容易にこれを洗浄することができるろ過装置を提供することを目的としている。そしてこのろ過装置は、ろ過材を適宜選定することによって、色々な用途のろ過装置として適用できるようにすることも発明の目的としている。つまり河川、湖沼、ダム等から取水された原水から比較的大きな濁質だけを効率よく除去するろ過装置として適用したり、濁質が比較的少ない被ろ過水をろ過してクリプトスポリジウムを実質的に完全に除去するろ過装置として適用したりできるようにする。そして、ろ過材が目詰まりしたときには、効率よくろ過材を洗浄できるようにすることも発明の目的としている。さらには、このろ過装置は、ろ過材中に生物膜が効率よく形成されて、有機物を効率よく分解でき、美味しい浄水を得ることができるようにすることも目的としている。
　本発明は上記目的を達成するために、ろ過装置を、圧力容器と、該圧力容器に入れられている砂利、ろ砂および粒子からなるろ過材とから構成し、被ろ過水を圧力容器の下部から供給して上向きにろ過すると前記圧力容器の上部からろ過水が得られるようになっている上向きろ過装置として構成する。そしてろ過材は、下方から上方に向かって粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部と、該ろ過部の上に下方から上方に向かって粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部とから構成する。このようなろ過材は、圧力容器の天井に達するように充填する。あるいはろ過材には押さえ部材あるいはおもりによって上方から強制的に下方に押し付けて、ろ過材の水圧による浮き上がりを抑制する。そして被ろ過水は０．０５ＭＰａ以上の水圧で圧力容器内に供給するように構成する。適宜、被ろ過水には８０μｍ以下の径の空気の気泡を混入して圧力容器に供給するようにする。
　かくして請求項１記載の発明は上記目的を達成するために、圧力容器と、該圧力容器に入れられている砂利、ろ砂および粒子からなるろ過材とから構成され、被ろ過水を前記圧力容器の下部から供給して上向きにろ過すると前記圧力容器の上部からろ過水が得られるようになっている上向きろ過装置であって、前記ろ過材は、下方から上方に向かって粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部と、該ろ過部の上に下方から上方に向かって粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部とから構成され、そして前記圧力容器の天井に達するように充填され、前記被ろ過水は０．０５ＭＰａ以上の水圧で前記圧力容器内に供給されるようになっていることを特徴とする上向きろ過装置として構成される。
　請求項２に記載の発明は、圧力容器と、該圧力容器に入れられている砂利、ろ砂および粒子からなるろ過材とから構成され、被ろ過水を前記圧力容器の下部から供給して上向きにろ過すると前記圧力容器の上部からろ過水が得られるようになっている上向きろ過装置であって前記ろ過材は、下方から上方に向かって粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部と、該ろ過部の上に下方から上方に向かって粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部とから構成され、前記被ろ過水は０．０５ＭＰａ以上の水圧で前記圧力容器内に供給されるようになっており、前記ろ過材は、押さえ部材あるいはおもりによって上方から強制的に下に押し付けられて水圧による浮き上がりが抑制されていることを特徴とする上向きろ過装置として構成される。
　請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の上向きろ過装置において、前記ろ過部の最小の粒子の層は、粒径０．１～０．５ｍｍのろ砂の層からなることを特徴とする上向きろ過装置として構成される。
　請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の上向きろ過装置において、前記ろ過部の最小の粒子の層は、粒径１～５０μｍの粒子の層からなることを特徴とする上向きろ過装置として構成される。
　請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれかの項に記載の上向きろ過装置において、前記被ろ過水は、８０μｍ以下の径の空気の気泡が混入されて前記圧力容器に供給されるようになっていることを特徴とする上向きろ過装置として構成される。
　請求項６に記載の発明は、請求項１～５のいずれかの項に記載の上向きろ過装置において、前記圧力容器の下部には供給管弁が介装された被ろ過水供給管と、排水管弁が介装された排水管とが設けられ、前記圧力容器の上部には送水管弁が介装された送水管が設けられ、そして前記ろ過部の前記最小の粒子の層の下に隣接している層には、多数の孔が明けられた洗浄管が埋設され、前記供給管弁と前記送水管弁を開けると共に前記排水管弁を閉じ、前記被ろ過水供給管から被ろ過水を供給すると、前記ろ過材によってろ過されたろ過水が前記送水管から外部に供給され、前記供給管弁と前記送水管弁を閉じると共に前記排水管弁を開け、前記洗浄管から被ろ過水を供給すると、被ろ過水によって前記ろ過材が洗浄されて前記排水管から排水されるようになっていることを特徴とする上向きろ過装置として構成される。
　請求項７に記載の発明は、請求項１～５のいずれかの項に記載の上向きろ過装置からなる第１、２の上向きろ過器が組み合わされているろ過装置であって、前記第１、２の上向きろ過装置は、ろ過水を上部から供給すると前記ろ過材が逆洗されて下部から洗浄水が排水されるようになっており、前記第１の上向きろ過器には、その下部に、第１の供給管弁が介装された第１の被ろ過水供給管と、第１の排水管弁が介装された第１の排水管とが設けられ、その上部に第１の送水管が設けられ、前記第２の上向きろ過器には、その下部に、第２の供給管弁が介装された第２の被ろ過水供給管と、第２の排水管弁が介装された第２の排水管とが設けられ、その上部に第２の送水管が設けられ、被ろ過水は、前記第１、２の被ろ過水供給管から０．０５ＭＰａ以上の水圧で供給されるようになっており、前記第１、２の送水管は互いに連通していると共に送水本管弁が介装された送水本管が接続されていることを特徴とするろ過装置として構成される。
　以上のように本発明は、圧力容器と、該圧力容器に入れられている砂利、ろ砂および粒子からなるろ過材とから構成され、被ろ過水を圧力容器の下部から供給して上向きにろ過すると圧力容器の上部からろ過水が得られるようになっている上向きろ過装置として構成されている。そしてろ過材は、下方から上方に向かって粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部と、該ろ過部の上に下方から上方に向かって粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部とから構成されている。従って、濁質を含んだ被ろ過水がろ過部においてろ過されるとき、最初に粒径の大きな層でろ過され、順次粒径の小さな層でろ過されることになり、濁質はそれぞれの層で濾し取られてろ過部全体を使って効率よくろ過されることになる。これによってろ過材は目詰まりし難くなる。また、ろ過材は圧力容器の天井に達するように充填され、被ろ過水は０．０５ＭＰａ以上の水圧で圧力容器内に供給されるようになっている。従って被ろ過水は高圧で供給されるので、ろ過速度を大きくできるだけでなく、ろ過材中に濁質が溜まってきても安定してろ過することができる。つまり大量のろ過水を長期間に渡って得ることができる。このときろ過材は圧力容器の天井に達しているので水圧による浮き上がりは抑制され、ろ過材が水中に舞い上がることはない。従って水圧を十分に高くしても安定してろ過することができる。また他の発明によると、ろ過材は、押さえ部材あるいはおもりによって上方から強制的に下に押し付けられて水圧による浮き上がりが抑制されているので、ろ過材が圧力容器の天井に達するように充填されている発明と同様に、ろ過材は水中に舞い上がらず安定してろ過することが可能である。
　また他の発明によると、請求項１または２に記載の上向きろ過装置において、ろ過部の最小の粒子の層は、粒径０．１～０．５ｍｍのろ砂の層からなるように構成されている。そうすると、河川、湖沼、またはダムから取水された原水を対象として直接ろ過することができ比較的粒径の大きな濁質を濾し取る上向きろ過装置として適用することができる。このような上向きろ過装置でろ過すれば、比較的濁質の多い原水であっても、例えば濁度が１０度前後のろ過水が得られる。そうすると従来の沈殿池を代替できるだけでなく十分に濁質を除去できる。緩速ろ過池や急速ろ過池の上流にこのような上向きろ過装置を設ければ、これらのろ過池が目詰まりし難い効果が得られる。そして、格別に原水に薬品を添加する必要がないので、コストを小さくすることができるし、最終的に美味しい浄水を得られることになる。また他の発明によると、請求項１または２に記載の上向きろ過装置において、ろ過部の最小の粒子の層は、粒径１～５０μｍの粒子の層からなるように構成されている。そうすると微細な濁質を除去することができ、クリプトスポリジウムは実質的に完全に除去できる。例えば緩速ろ過池や急速ろ過池、あるいは他のろ過装置によってろ過した水をこのようなろ過装置でろ過するようにすると、安全な浄水が得られることが保障できる。
　また他の発明によると、請求項１～５のいずれかの項に記載の上向きろ過装置において、圧力容器の下部には供給管弁が介装された被ろ過水供給管と、排水管弁が介装された排水管とが設けられ、圧力容器の上部には送水管弁が介装された送水管が設けられ、そしてろ過部の最小の粒子の層の下に隣接している層には、多数の孔が明けられた洗浄管が埋設され、供給管弁と送水管弁を開けると共に排水管弁を閉じ、被ろ過水供給管から被ろ過水を供給すると、ろ過材によってろ過されたろ過水が送水管から外部に供給され、供給管弁と送水管弁を閉じると共に排水管弁を開け、洗浄管から被ろ過水を供給すると、被ろ過水によって前記ろ過材が洗浄されて排水管から排水されるように構成されている。つまりろ過材の最も濁質がたまりやすい部分を効率よく洗浄することができ、洗浄排水は下方から排出されて上部からは排出されない。つまりろ過水を汚す恐れがなく安全に洗浄することができる。そして洗浄は、被ろ過水によって行うので洗浄用の水を格別に用意する必要もない。さらに他の発明は、請求項１～５のいずれかの項に記載の上向きろ過装置からなる第１、２の上向きろ過器が組み合わされているろ過装置であって、第１、２の上向きろ過装置は、ろ過水を上部から供給するとろ過材が逆洗されて下部から洗浄水が排水されるようになっており、第１の上向きろ過器には、その下部に、第１の供給管弁が介装された第１の被ろ過水供給管と、第１の排水管弁が介装された第１の排水管とが設けられ、その上部に第１の送水管が設けられ、第２の上向きろ過器には、その下部に、第２の供給管弁が介装された第２の被ろ過水供給管と、第２の排水管弁が介装された第２の排水管とが設けられ、その上部に第２の送水管が設けられ、被ろ過水は、第１、２の被ろ過水供給管から０．０５ＭＰａ以上の水圧で供給されるようになっており、第１、２の送水管は互いに連通していると共に送水本管弁が介装された送水本管が接続されている。従って、後で詳しく説明するように、第１、２の上向きろ過器を同時に使用して被ろ過水をろ過することもできるし、一方の上向きろ過器でろ過したろ過水によって他方の上向きろ過器を逆洗することもできる。このとき、逆洗するために格別に浄水を貯めておいたり、逆洗用のポンプを必要としないという効果も得られる。
本発明の実施の形態に係る上向きろ過装置を模式的に示す側面断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る上向きろ過装置を模式的に示す側面断面図である。 本発明の実施の形態に係る上向きろ過装置と、被ろ過水に微細気泡を混入する微細気泡発生装置とを模式的に示す側面断面図である。 ２台の本発明の実施の形態に係る上向きろ過装置が、所定の配管によって組み合わされた状態を模式的に示す側面断面図である。 ２台の本発明の実施の形態に係る上向きろ過装置から構成されている装置の作用を模式的に説明する図で、その（Ａ）～（Ｃ）は色々な運転方法を示す側面断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る上向きろ過装置を模式的に示す側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る上向きろ過装置の作用を模式的に説明する図で、その（Ａ）～（Ｃ）は色々な運転方法を示す側面断面図である。
　以下、本実施の形態に係る上向きろ過装置を説明する。本実施の形態に係る上向きろ過装置１は、図１に示されているように、所定の形状の中空の圧力容器２、この圧力容器２内に設けられているろ過材３等から構成されている。圧力容器２は、所定の肉厚の鋼板からなり、円筒状の胴部５と、この胴部５の上部に液密的に取り付けられているドーム状を呈するヘッド部６と、同様に胴部５の下部に液密的に取り付けられているドーム状のボトム部７とから構成されている。このような形状に形成されているので、圧力容器２は内圧に対して高い耐性を備えている。また圧力容器２は容易に分解することができるので、ろ過材３をメンテナンスしたり、内部の部材を交換することができる。
　本発明の実施の形態に係る上向きろ過装置１は、ろ過材３の積層方法に特徴がある。ろ過材３をその機能面から見ると、被ろ過水をろ過するようになっている下方のろ過部９と、このろ過部９の上に積層されていて、ろ過部を構成している粒子が水中に舞わないように押さえているろ砂流出防止部１０とに区分することができる。ろ過部３は、下層から上層に向かって粒径が小さくなるように積層された複数の層から構成されている。そして、ろ砂流出防止部１０は、ろ過部９の上に積層され、下層から上層に向かって粒径が大きくなるように積層された複数の層から構成されている。つまり最小の粒子の層１１はろ過材３の中間に配置され、上下の粒径の大きな層によって挟まれることになる。ろ過部９は被ろ過水が流れる方向に粒径が小さくなるので、ろ過閉塞し難くなっており、ろ砂流出防止部１０が設けられているので、ろ過部９の粒子が流出することが防止されることになる。本実施の形態においては、このように積層されたろ過材３は圧力容器２の天井、すなわちヘッド部６に達するように充填されている。このようにろ過部３が構成されているので、被ろ過水に所定の水圧をかけても、ろ過材３の浮き上がり、あるいは舞い上がりが防止されている。また本実施の形態に係る上向きろ過装置１において、ろ過材３は、ろ過する時だけでなく洗浄時においても水中に舞い上がることはなく積層状態が維持されるようになっている。
　圧力容器２には、その下端部１３に、被ろ過水を圧力容器２内に供給する被ろ過水供給管１４と、ろ過材３を洗浄したときの洗浄排水を外部に排出する排出管１５とが設けられている。実際にはこれらの管１４、１５は結合されて共通の管路にされ、この共通の管路が圧力容器２の下端部１３に接続されている。被ろ過水供給管１４には、被ろ過水を０．０５ＭＰａ以上の水圧で供給するポンプ１６と、供給管弁１７が介装されている。また排水管１５には排水管弁１８が介装されている。また圧力容器２の上端部２０には、ろ過水を外部に送る送水管２１が接続されている。
　本実施の形態に係る上向きろ過装置１の作用を説明する。上向きろ過装置１において供給管弁１７を開き、排水管弁１８を閉じる。ポンプ１６を駆動して被ろ過水を０．０５ＭＰａ以上の水圧で供給する。そうすると被ろ過水は圧力容器２の下部から供給され、ろ過材３のろ過部９中を上向きに流れる。被ろ過水に含まれている濁質は、その粒径の大きさに応じてろ過部９の各層において濾し取られる。従って被ろ過水はろ過部９全体でろ過されることになり、一部の層だけに濁質が集中することはない。ろ過水はろ砂流出防止部１０を上に流れて圧力容器２の上部から送水管２１を経由して外部に送水される。被ろ過水はポンプ１６によって圧送されるので、ろ過部９に濁質が溜まっても安定してろ過することができる。ろ過材３に大量の濁質が溜まったら、ろ過材３を洗浄する。具体的にはポンプ１６を停止して供給管弁１７を閉じる。排水管弁１８を開く。このようにしておいて送水管２１から逆向きに浄水を圧送する。そうすると浄水はろ過材３中を下方に流れる。浄水によって濁質は下方に押し流されるが、濁質は一般的に水より比重が大きいので、濁質はスムーズに下方に流れる。すなわちろ過材３は洗浄される。排水管１５を介して濁質を含んだ水が排水される。
　本実施の形態に係る上向きろ過装置１は色々な用途に適用でき、ろ過材３は、用途に応じて適宜選定するようにする。例えば上向きろ過装置１を、河川等から取水した原水をろ過して比較的粒径の大きな濁質だけを除去する上向きろ過装置として適用する場合には、ろ過部９の最上層すなわち最小の粒子の層１１は粒径０．１～０．５ｍｍのろ砂の層になるように構成する。このようなろ過部９を備えたろ過材３でろ過すると、原水の濁度が１００以上であってもろ過水の濁度は１０程度に低下することになる。例えば緩速ろ過池、急速ろ過池で処理する前に、本実施の形態に係る上向きろ過装置１で原水をろ過するようにすると、緩速ろ過池、急速ろ過池はろ過閉塞し難くなる効果が得られる。また、上向きろ過装置１を、クリプトスポリジウムを除去する上向きろ過装置として適用することもできる。この場合、ろ過部９の最小の粒子の層１１として粒径１～５０μｍの粒子の層を設けるようにする。このような粒子には、例えば、セラミックス粒子、金属粉、ガラス粒子等を採用することができる。このようにろ過材３を構成すると確実にクリプトスポリジウムを除去することができるので、他のろ過装置、緩速ろ過池、急速ろ過池等によってろ過した水を、さらに処理する上向きろ過装置１として適用することができる。さらには上向きろ過装置１を、有機物を効果的に分解できるろ過装置として適用することもできる。具体的には、ろ過部９の最小の粒子の層１１を珪藻土から構成する。珪藻土を構成している粒子には微細な孔が形成されているので表面積が大きいという特徴がある。そうすると好気性細菌が繁殖し易く、被ろ過水中の有機物が適切に分解され美味しい浄水を得ることができる。
　図２には第２の実施の形態に係る上向きろ過装置１’が示されている。第２の実施の形態に係る上向きろ過装置１’は、前実施の形態に係る上向きろ過装置１を変形したろ過装置であり、同様の作用を奏する部材には同じ符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態に係る上向きろ過装置１’は、次の点で前実施の形態に係る上向きろ過装置１と相違している。第１の相違点は、ろ過材３が圧力容器２の天井に達するように充填されていない点である。第２の実施の形態においてはろ過材３の上には押さえ板２６が設けられ、押さえ板２６は、バネ２５、２５によって下方に付勢されている。これによってろ過材３は下方に押さえつけられることになる。押さえ板２６には多数の孔が明けられておりろ過水は通過することができるが、ろ砂流出部１０の最上層を構成している砂利は通過できないようになっている。第２の実施の形態においても、被ろ過水が圧力容器２内に０．０５ＭＰａ以上の水圧で圧送されるが、押さえ板２６によってろ過材３の浮き上がりは抑制される。第２の相違点は、被ろ過水供給管１４と排出管１５が、それぞれ別々に圧力容器２内に引き入れられ、ろ過部９の下層部に埋設されている点である。これらの管１４、１５には被ろ過水や排水を通す多数の孔が明けられている。第２の実施の形態に係る上向きろ過装置１’によっても前実施の形態に係る上向きろ過装置１と同様の作用を奏することは、当業者であれば容易に理解できる。なお、第２の実施の形態に係る上向きろ過装置１’においてはバネ２５、２５に付勢された押さえ板２６によってろ過材３を下方に押さえつけているが、所定のおもりによってろ過材３を下方に押し付けるようにしてもよい。供給される被ろ過水の水圧に抗して、ろ過材３の浮き上がりを抑制することができる部材であれば、どのような部材から構成されていてもよい。
　本実施の形態に係る上向きろ過装置１や上向きろ過装置１’においては、供給する被ろ過水についても変形が可能である。すなわち上向きろ過装置１に供給する被ろ過水には、次亜塩素酸ナトリウム等の殺菌剤を注入してもいいし、薬品を注入しないようにすることもできる。次亜塩素酸ナトリウムを注入して上向きろ過装置１に被ろ過水を供給する場合には、ろ過材３に微生物は繁殖しないので長期に渡って目詰まりし難くなる効果が得られる。一方、薬品を注入しないで上向きろ過装置１に被ろ過水を供給する場合には、ろ過材３内に微生物が繁殖して生物膜が形成される。そうすると生物膜によって有機物が分解されるという効果が得られる。生物膜の微生物は好気性であるが、被ろ過水に含まれている酸素が少ないと生物膜は薄く形成されるだけで十分に有機物を分解することができない。被ろ過水に十分な酸素を混入して上向きろ過装置１に供給すれば、生物膜が厚く形成されて有機物が効率よく分解されることになる。図３には、このような作用を奏する上向きろ過装置１が示されている。この構成においては、上向きろ過装置１の上流側に微細気泡発生槽２８が設けられ、この微細気泡発生槽２８には、８０μｍ以下の空気の気泡を発生させる微細気泡発生装置２９が入れられている。例えば微細気泡発生装置２９として、特許第３３９７１５４号公報（ＪＰ３３９７１５４）に記載されている旋回式微細気泡発生装置を採用することができる。そして被ろ過水供給管１４に被ろ過水を圧送するポンプ１６も微細気泡発生槽２８に入れられている。このように構成すると、被ろ過水は一旦微細気泡発生槽２８に入れられて、微細気泡発生装置２９によって１０～８０μｍの空気の気泡が２００個／ｍＬ以上になるように混入される。微細な気泡を含んだ被ろ過水はポンプ１６、被ろ過水供給管１４を経由して上向きろ過装置１に供給される。気泡は十分に微細なので、気泡は被ろ過水と共にろ過材３中を流れ、ろ過の妨げになることもない。被ろ過水は十分な酸素を含んでいるのでろ過材３中に好気性細菌からなる生物膜が厚く形成される。そうすると被ろ過水中の有機物は効率よく分解されることになる。
　次に、ろ過材３の洗浄が容易な上向きろ過装置について説明する。最初に説明する例は、２個の本実施の形態に係る上向きろ過装置１ａ、１ｂを組み合わせたろ過装置であり、図４に示されている。各部材の符号は、第１の上向きろ過装置１ａに属する部材には「ａ」が、第２の上向きろ過装置２ｂに属する部材には「ｂ」が、それぞれ付加されている。第１の上向きろ過装置１ａ、１ｂのそれぞれに被ろ過水を供給する第１、２の被ろ過水供給管１４ａ、１４ｂは、１本の管路である被ろ過水供給本管３１から分岐した管になっており、ポンプ１６はこの被ろ過水供給本管３１に介装されている。これらの第１、２の被ろ過水供給管１４ａ、１４ｂには、それぞれ第１、２の供給管弁１７ａ、１７ｂが介装されている。また、第１、２の上向きろ過装置１ａ、１ｂのそれぞれに接続されている第１、２の排水管１５ａ、１５ｂには、それぞれ第１、２の排水管弁１８ａ、１８ｂが介装され、下流において排水本管３２に合流している。さらに、第１、２の上向きろ過装置１ａ、１ｂのそれぞれに接続されている第１、２の送水管２１ａ、２１ｂは、互いに連通していると共に送水本管３３に接続されている。送水本管３３には送水本管弁３４が介装されている。
　２個の上向きろ過装置１ａ、１ｂの組合せからなるろ過装置の作用を説明する。まず、被ろ過水をろ過するときは次のようにする。第１、２の供給管弁１７ａ、１７ｂおよび送水本管弁３４を開き、第１、２の排水管弁１８ａ、１８ｂを閉じる。図５の（Ａ）において、開状態の弁は白色で、閉状態の弁は黒色で示されている。ポンプ１６を駆動する。被ろ過水は第１、２の被ろ過水供給管１４ａ、１４ｂから第１、２の上向きろ過装置１ａ、１ｂに供給される。被ろ過水はろ過材３ａ、３ｂを上向きにろ過され、ろ過水は第１、２の送水管２１ａ、２１ｂから送水本管３３に流れて外部に送水される。
　ろ過時間が所定の時間に達したら、第１、２の上向きろ過装置１ａ、１ｂのいずれか一方を逆洗してろ過材３ａ、３ｂを洗浄する。第２の上向きろ過装置１ｂを洗浄する場合、図５の（Ｂ）に示されているように、第１の供給管弁１７ａ、第２の排水管弁１８ｂを開き、第２の供給管弁１７ｂ、第１の排水管弁１８ａおよび送水本管弁３４を閉じる。そうすると被ろ過水は第１の被ろ過水供給管１４ａから第１の上向きろ過装置１ａに供給されてろ過され、ろ過水は第１の送水管２１ａから第２の送水管２１ｂに送水される。送水されたろ過水は第２の上向きろ過装置１ｂに供給され、ろ過材３ｂを下向きに流れる。すなわちろ過材３ｂを逆洗する。ろ過材３ｂ中に蓄積している濁質はろ過水と一緒に下方に流れて、第２の排水管１５ｂから排出され、排水本管３２を経由して外部に排出される。一方、第１の上向きろ過装置１ａを洗浄する場合、図５の（Ｃ）に示されているように、第２の供給管弁１７ｂ、第１の排水管弁１８ａを開き、第１の供給管弁１７ａ、第２の排水管弁１８ｂおよび送水本管弁３４を閉じる。そうすると被ろ過水は第２の供給管弁１７ｂから第２の上向きろ過装置１ｂに供給されてろ過され、ろ過水は第２の送水管２１ｂから第１の送水管２１ａに送水される。送水されたろ過水によって第１の上向きろ過装置１ａのろ過材３ａが逆洗され、洗浄水は第１の排水管１５ａから排出され、排水本管３２を経由して外部に排出される。
　逆洗が完了したら、第１、２の供給管弁１７ａ、１７ｂと送水本管弁３４を開き、第１、２の排水管弁１８ａ、１８ｂを閉じる。ポンプ１６を駆動すると再びろ過することができる。各弁１７ａ、１７ｂ、１８ａ、…を、タイマーを備えた所定のコントローラによって駆動すると、自動的かつ定期的に逆洗することができる。このように第１、２の上向きろ過装置１ａ、１ｂを組み合わせると、洗浄が容易に実施できるだけでなく、洗浄用の浄水を貯めておく必要がない。
　次に、ろ過材３の洗浄が容易な上向きろ過装置の例として、被ろ過水でろ過材３を洗浄できる第３の実施の形態に係る上向きろ過装置１ｃについて説明する。第３の実施の形態に係る上向きろ過装置１ｃも本実施の形態に係る上向きろ過装置１と同様に構成され、図６に示されているように、本実施の形態に係る上向きろ過装置１と同様の作用を奏する部材については同じ符号が付されている。第３の実施の形態に係る上向きろ過装置１ｃには、ろ過材３のろ過部９に、洗浄用の被ろ過水を供給する洗浄管３８が埋設されている。より詳しく説明すると、ろ過部９の最小の粒子の層１１の下の層であって、最小の粒子の層１１に隣接する層３７に、洗浄管３８が埋められている。この洗浄管３８には小径の孔４０、４０、…が多数明けられており、この孔から被ろ過水がろ過材３中に噴出するようになっているが、層３７を構成している粒子は孔４０、４０、…から洗浄管３８内には侵入できないようになっている。第３の実施の形態においては、送水管２１には送水管弁３６が介装されている。
　第３の実施の形態に係る上向きろ過装置１ｃの作用を説明する。被ろ過水をろ過する場合、図７の（Ａ）に示されているように、供給管弁１７と送水管弁３６を開く。そして排水管弁１８を閉じる。ポンプ１６を駆動する。そうすると被ろ過水は被ろ過水供給管１４から０．０５ＭＰａ以上の水圧で圧力容器２に供給される。被ろ過水はろ過材３において上向きに流れてろ過され、ろ過水は送水管２１から外部に送水される。ろ過材３に濁質が蓄積してきたら、ろ過の効率が低下する。次のようにしてろ過材３を洗浄する。すなわちポンプ１６を停止して、図７の（Ｂ）に示されているように、供給管弁１７と送水管弁３６を閉じる。そして排水管弁１８を開く。次いで洗浄管３８から被ろ過水を所定の水圧、例えば０．０５ＭＰａ以上で供給する。そうすると、洗浄管３８から供給された被ろ過水は、ろ過部９中を下方に流れる。このときろ過部９中に蓄積された濁質も原水と一緒に下方に流される。すなわちろ過部９が洗浄される。濁質のほとんどは最小の粒子の層１１と、その下の層３７、およびその近傍に蓄積されるが、層３７に洗浄用の被ろ過水が噴出されるので、効率よくろ過部９を洗浄することができる。また送水管弁３６は閉じられているので、洗浄用の被ろ過水はろ砂流出防止部１０より上には流れない。つまり洗浄後の洗浄排水は下方にのみ流れる。このような洗浄排水は排出管１５を介して外部に排水される。洗浄が終了したらろ過を再開することができる。しかしながらこの方法によって洗浄を繰り返しても、微細な濁質が最小の粒子の層１１に蓄積している場合には、次第にろ過の効率は低下する。このような場合には、次のようにしてろ過材３を洗浄する。上向きろ過装置１ｃによってろ過したろ過水を外部のタンク等に所定量だけ貯水しておく。ポンプ１６を停止して、図７の（Ｃ）に示されているように、供給管弁１７を閉じる。そして送水管弁３６と排水管弁１８は開く。貯水しておいたろ過水を送送水管２１から圧力容器２内に所定の水圧で供給する。そうするとろ過水はろ過材３中を下方に流れ、このときろ過材３中の濁質も一緒に下方に押し流す。すなわちろ過材３を洗浄することができる。洗浄後の洗浄排水は排出管１５を介して外部に排水される。
　最小の粒子の層１１が粒径１～５０μｍの粒子からなる上向きろ過装置１において、被ろ過水が確実にろ過されること、およびクリプトスポリジウムが確実に除去されることを確認するため、以下の試験を行った。
Ａ．条件：
（１）圧力容器２の形状：半径４ｃｍの円形
断面積：半径４ｃｍ×４ｃｍ×３．１４＝５０．２４ｃｍ２
（２）最小の粒子の層１１：厚さ１０ｍｍ：粒径１～５０μｍのセラミックス粒子。セラミックス粒子として、有限会社竹折砿業所の商品セラミックサンドを使用した。
（３）被ろ過水の水圧：０．１ＭＰａ
Ｂ．実験：
　実験用の水槽に水道水を入れ、クリプトスポリジウムの疑似粒子を所定量添加して十分に攪拌した。次いで、水槽の水をポンプ１６により加圧して上向きろ過装置１に圧送し、ろ過した。クリプトスポリジウムの疑似粒子には、日本光研工業株式会社および財団法人水道技術研究センターの商品「クリプトレーサー」（登録商標）を使用した。
Ｃ．結果：
（１）ろ過された水を調べたところ、クリプトスポリジウムの疑似粒子は発見されなかった。クリプトスポリジウムを完全に除去できることが確認できた。
（２）このとき、６分間で７，５７３ｃｍ３ろ過された。ろ過速度は７，５７３ｃｍ３／５０．２４ｃｍ２／６分＝２５ｃｍ／分であった。従って、ろ過速度は次のようになる。
２５ｃｍ／分＝１５ｍ／ｈ＝３６０ｍ／日
　被ろ過水の水圧を０．０５ＭＰａにして、他は実施例１と同じ条件でテストした。
Ｃ．結果：
（ア）クリプトスポリジウムの疑似粒子は発見されなかった。
（イ）毎時間当たり、あるいは毎日当たりのろ過速度は次の通りであった。
１６８ｍ／日
　最小の粒子の層１１が、粒径１～５０μｍの粒子からなる上向きろ過装置１において、被ろ過水が確実にろ過されること、およびクリプトスポリジウムが確実に除去されることを確認することができた。
　１　　上向きろ過装置　　　　　　　２　　圧力容器
　３　　ろ過材　　　　　　　　　　　５　　胴部
　６　　ヘッド部　　　　　　　　　　７　　ボトム部
　９　　ろ過部　　　　　　　　　　１０　　ろ砂流出防止部
１１　　最小の粒子の層　　　　　　１４　　被ろ過水供給管
１５　　排水管　　　　　　　　　　１６　　ポンプ
１７　　供給管弁　　　　　　　　　１８　　排水管弁
２１　　送水管　　　　　　　　　　２６　　押さえ板
２８　　微細気泡発生槽　　　　　　２９　　微細気泡発生装置
３８　　洗浄管

Claims (7)

  1. 　圧力容器と、該圧力容器に入れられている砂利、ろ砂および粒子からなるろ過材とから構成され、被ろ過水を前記圧力容器の下部から供給して上向きにろ過すると前記圧力容器の上部からろ過水が得られるようになっている上向きろ過装置であって、
    　前記ろ過材は、下方から上方に向かって粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部と、該ろ過部の上に下方から上方に向かって粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部とから構成され、そして前記圧力容器の天井に達するように充填され、
    　前記被ろ過水は０．０５ＭＰａ以上の水圧で前記圧力容器内に供給されるようになっていることを特徴とする上向きろ過装置。
  2. 　圧力容器と、該圧力容器に入れられている砂利、ろ砂および粒子からなるろ過材とから構成され、被ろ過水を前記圧力容器の下部から供給して上向きにろ過すると前記圧力容器の上部からろ過水が得られるようになっている上向きろ過装置であって
    　前記ろ過材は、下方から上方に向かって粒径が順次小さくなるように積層されているろ過部と、該ろ過部の上に下方から上方に向かって粒径が順次大きくなるように積層されているろ砂流出防止部とから構成され、
    　前記被ろ過水は０．０５ＭＰａ以上の水圧で前記圧力容器内に供給されるようになっており、
    　前記ろ過材は、押さえ部材あるいはおもりによって上方から強制的に下に押し付けられて水圧による浮き上がりが抑制されていることを特徴とする上向きろ過装置。
  3. 　請求項１または２に記載の上向きろ過装置において、前記ろ過部の最小の粒子の層は、粒径０．１～０．５ｍｍのろ砂の層からなることを特徴とする上向きろ過装置。
  4. 　請求項１または２に記載の上向きろ過装置において、前記ろ過部の最小の粒子の層は、粒径１～５０μｍの粒子の層からなることを特徴とする上向きろ過装置。
  5. 　請求項１～４のいずれかの項に記載の上向きろ過装置において、前記被ろ過水は、８０μｍ以下の径の空気の気泡が混入されて前記圧力容器に供給されるようになっていることを特徴とする上向きろ過装置。
  6. 　請求項１～５のいずれかの項に記載の上向きろ過装置において、前記圧力容器の下部には供給管弁が介装された被ろ過水供給管と、排水管弁が介装された排水管とが設けられ、前記圧力容器の上部には送水管弁が介装された送水管が設けられ、そして前記ろ過部の前記最小の粒子の層の下に隣接している層には、多数の孔が明けられた洗浄管が埋設され、
    　前記供給管弁と前記送水管弁を開けると共に前記排水管弁を閉じ、前記被ろ過水供給管から被ろ過水を供給すると、前記ろ過材によってろ過されたろ過水が前記送水管から外部に供給され、
    　前記供給管弁と前記送水管弁を閉じると共に前記排水管弁を開け、前記洗浄管から被ろ過水を供給すると、被ろ過水によって前記ろ過材が洗浄されて前記排水管から排水されるようになっていることを特徴とする上向きろ過装置。
  7. 　請求項１～５のいずれかの項に記載の上向きろ過装置からなる第１、２の上向きろ過器が組み合わされているろ過装置であって、
    　前記第１、２の上向きろ過装置は、ろ過水を上部から供給すると前記ろ過材が逆洗されて下部から洗浄水が排水されるようになっており、
    　前記第１の上向きろ過器には、その下部に、第１の供給管弁が介装された第１の被ろ過水供給管と、第１の排水管弁が介装された第１の排水管とが設けられ、その上部に第１の送水管が設けられ、
    　前記第２の上向きろ過器には、その下部に、第２の供給管弁が介装された第２の被ろ過水供給管と、第２の排水管弁が介装された第２の排水管とが設けられ、その上部に第２の送水管が設けられ、
    　被ろ過水は、前記第１、２の被ろ過水供給管から０．０５ＭＰａ以上の水圧で供給されるようになっており、前記第１、２の送水管は互いに連通していると共に送水本管弁が介装された送水本管が接続されていることを特徴とするろ過装置。
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