WO2013084854A1 - 充填塔の逆洗方法 - Google Patents

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    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to a backwashing method for packed towers in which raw water containing gas generating components such as hydrogen peroxide-containing water is passed in a downward flow to react or filter, and in particular to prevent the outflow of the packing material. It relates to a method of performing backwashing.
  • the present invention relates to a backwashing method for a packed tower, particularly suitable for backwashing a packed tower in which hydrogen peroxide-containing water is passed through a packed tower packed with granular activated carbon to decompose hydrogen peroxide.
  • Patent Documents 2 to 4 As described in Patent Documents 2 to 4, if water flow is continued in a downward flow through a filtration device in which a filter medium is filled in the filter tower, clogging gradually increases and the water pressure loss increases. I do.
  • a baffle is provided in the upper part of the filtration tower, and the filter medium is prevented from rising above the baffle at the time of backwashing.
  • Patent Document 4 describes that a wire mesh is installed so as to cross the upper part of the tower in order to prevent the filter medium from flowing out of the tower during backwashing.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a backwashing method for a packed tower in which raw water containing gas generating components is passed in a downward flow, the structure of the packed tower is simple, and the packing material It is an object of the present invention to provide a backwashing method for packed towers that can prevent backflow and sufficiently perform backwashing.
  • the backwashing method for a packed tower according to the present invention is a method for backwashing a packed tower in which the gas generating component-containing raw water is passed through the packing material in the packed tower in a downward flow. After performing the draining step, the backwashing method of the packed tower in which backwashing water is passed in an upward flow to perform the backwashing step, and in this backwashing step, after backwashing water is passed, The flow of backwash water is stopped or the amount of backwash water is decreased to make the packed bed stationary, and then the backwash water is passed again.
  • the backwashing water in the backwashing process, is passed in an upward flow, and then the backwashing water is stopped or the flow rate is decreased to stop the packed bed, and then backwashing water is used. Again with upward flow.
  • the packed bed is stirred by the first backwash water flow, and a part of the gas in the packed bed escapes, and the micro bubbles in the packed bed associate to increase the size of the bubbles and detach. Some of the associated bubbles remain in the packed bed, but detach from the packed bed during the resting process due to their own buoyancy. Thereafter, the remaining air bubbles are released by backwashing again with upward circulating water.
  • the gas in the packed bed is sufficiently separated from the packed bed in this way.
  • a stationary process is interposed therebetween, so that the filler is prevented from flowing out during settling during the stationary process.
  • a drain pipe having a strainer is provided at least 100 mm above the upper surface of the packed bed, a drain valve is provided in the drain pipe, and the drain valve is opened to open the drain valve. It is preferable to perform a water draining step and a backwashing step. Since the strainer is provided in the drain pipe, even if the backwash flow rate is increased and the water level in the tower becomes higher than the drain pipe, the filler does not flow out to the drain pipe. Therefore, the backwashing flow rate can be increased and the backwashing can be sufficiently performed.
  • the raw water is preferably hydrogen peroxide-containing water, and the filler is preferably granular activated carbon.
  • the first backwash water in the backwash process is conducted at an LV of 15 to 30 m / n, the LV when the water flow is stopped or reduced is 5 m / n or less, and the LV of the subsequent backwash water is 20 It is preferable to be set to ⁇ 25 m / h.
  • the water level in the tower is lowered prior to the start of the backwashing process, so that the outflow of the packing material during backwashing is prevented.
  • FIG. 1 to 3 are schematic longitudinal sectional views of a packed tower to which the method of the present invention is applied.
  • FIG. 1 shows a raw water passing process
  • FIG. 2 shows a water draining process
  • FIG. 3 shows a backwashing process.
  • hydrogen-containing water is passed through the packed tower as raw water in a downward flow, and the hydrogen peroxide is decomposed with granular activated carbon in the tower.
  • a support plate 2 capable of passing water is installed in a transverse manner in the lower part of the packed tower 1, and a packed bed 3 of granular activated carbon is formed on the upper side.
  • the granular activated carbon those having an average particle size of 5 to 40 mesh, particularly 10 to 32 mesh are preferable, and coal-based activated carbon is particularly preferable.
  • a raw water pipe 6 having a raw water inlet valve 5, an air pipe 8 having an air vent valve 7, and a backwash water outlet pipe 10 having a backwash water outlet valve 9 are provided at a fluid inlet / outlet portion at the top of the packed tower 1. It is connected.
  • a strainer 11 is installed at a height h higher than the upper surface when the packed bed 3 is stationary, a drain pipe 12 is connected to the strainer 11, and the drain pipe 12 is connected to the drain pipe 12.
  • a drain valve 13 is provided.
  • the strainer 11 a mesh having an opening diameter smaller than the minimum particle diameter of granular activated carbon can be used.
  • the above height h is 100 mm or more, preferably 100 to 500 mm, particularly preferably 200 to 300 mm.
  • a treated water pipe 16 having a treated water outlet valve 15, a washing / drain outlet pipe 18 having a washing / drain outlet valve 17, and a reverse having a backwash water inlet valve 19 are provided in the fluid inlet / outlet portion at the bottom of the packed tower 1.
  • a flush inlet pipe 20 is connected in the fluid inlet / outlet portion at the bottom of the packed tower 1.
  • the backwash water inlet valve 19, the drain valve 13 and the backwash water outlet valve 9 are opened, the other valves are closed, and the backwash water is passed through the packed tower 1 in an upward flow. Water.
  • the upward flow velocity at this time is set so that the granular activated carbon of the packed bed 3 does not flow out from the tower top.
  • the LV is preferably about 15 to 30 m / h, particularly about 20 to 25 m / h.
  • This primary back washing is preferably performed for about 10 to 30 seconds, particularly about 10 to 20 seconds. By this backwashing, the packed bed 3 is stirred and a part of the oxygen gas accumulated in the packed bed 3 is released.
  • minute oxygen gas bubbles are associated and a part of them is detached.
  • the backwash waste water is discharged from the drain pipe 12 and the backwash water outlet pipe 10. Thereafter, the flow of backwash water is stopped, or the LV is set to 5 m / h or less, particularly 2 m / h or less, and the packed bed 3 is stopped.
  • This stationary step is preferably performed for 0.5 to 2 minutes, particularly 0.5 to 1 minute. During this static process, some of the associated bubbles that have accumulated in the packed bed 3 rise due to their buoyancy and are detached from the packed bed 3.
  • backwash water is passed again in an upward flow and second backwash is performed. It is preferable that the LV and the duration of this second backwashing are within the preferable range of the first backwashing conditions.
  • a cleaning process described later is performed.
  • a second stationary process and a third backwashing may be performed, and a higher-order stationary process and You may perform a backwashing process.
  • the water level in the tower 1 is lowered to the level of the drainage pipe 12 and backwash drainage is also discharged from the drainage pipe 12 with strainer during backwashing. Therefore, activated carbon does not flow out of the tower even if the flow rate of backwash water is increased. Moreover, in the backwash process, since the stationary process which sediments activated carbon is interposed between the upward circulation water processes, the outflow of activated carbon is also prevented by this. During this resting process, the associated bubbles are released by their own buoyancy. Therefore, it is possible to sufficiently perform backwashing and sufficiently release the gas. Further, there is no baffle or cross-shaped wire mesh in the upper part of the packed tower 1, so that maintenance in the packed tower and replacement of the packing material can be easily performed.
  • the present invention is suitable for application to a packed tower in which hydrogen peroxide-containing water is passed through an activated carbon packed tower to decompose hydrogen peroxide.
  • the present invention can also be applied to backwashing of various gas-dissolved water and filtration towers and catalyst packed towers in which a liquid that generates gas by reaction is passed as raw water.
  • Example 1 In Example 1, the backwashing step after the draining step was performed only with backwashing (backwashing water flowing upward) for 10 minutes with the drainage valve 13 closed.
  • the backwash LV is the same as in Example 1. Others were the same. As a result, it was confirmed that 0.05% of activated carbon flows out in one backwash.

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Abstract

　充填塔の構造が簡易であり、しかも逆洗を十分に行うことができる充填塔の逆洗方法を提供する。粒状活性炭の充填層３を有する充填塔１に過酸化水素含有水を下向流にて通水する。充填層３に酸素ガスが溜ってきた場合、水抜き弁１３を開として塔内の水位を低下させた後、逆洗を行う。この逆洗に際し、上向流の逆洗通水工程間に通水停止工程を行い、気泡を会合させてガスを自立的に離脱させる。

Description

充填塔の逆洗方法
　本発明は、過酸化水素含有水などのガス発生成分を含む原水を下向流で通水して反応又は濾過を行う充填塔の逆洗方法に係り、特に充填材の流出を防止するように逆洗を行う方法に関する。本発明は、特に粒状活性炭を充填した充填塔に過酸化水素含有水を通水して過酸化水素を分解する充填塔の逆洗に好適な充填塔の逆洗方法に関する。
　過酸化水素含有水を粒状活性炭充填塔に通水して過酸化水素を分解する場合、特許文献１の００１５段落に記載されているように、過酸化水素含有水が粒状活性炭層に接触すると、直ちに分解反応が起こり酸素が発生しそれが気泡となって充填層内に閉じこめられ、当該気泡によって充填層内を水溶液がショートパス（チャンネリング現象）し、過酸化水素早期漏出の原因となるので、充填層の逆洗を行う必要がある。この逆洗を上向流にて行うと、充填層内部に溜っていた酸素ガスによって活性炭がホールドアップされ、塔外に流出し易い。
　特許文献２～４の通り、濾過塔内に濾材を充填してなる濾過装置に下向流にて通水を継続すると、次第に目詰りして通水圧損が増大するので、間欠的に逆洗を行う。特許文献２，３には、この逆洗時における濾材の流出を防止するために、濾過塔内の上部にバッフルを設け、逆洗時に濾材をバッフルよりも上位にまで上昇させないようにした濾過装置が記載されている。特許文献４には、逆洗時に濾材が塔外に流出することを防止するために、塔内の上部を横断するように金網を設置することが記載されている。
　しかしながら、各特許文献２～４のように、塔内の上部にバッフルや横断状の金網を設けた場合、塔内の補修や充填材交換時にバッフルや金網を撤去しなければならず、作業に手間がかかる。バッフルや金網を設けない場合には、逆洗時に充填材が流出しないように、逆洗流速を小さくせざるを得ず、逆洗が不十分になり易い。
特開平７－１７１５６１ 特開平８－３１８１０７ 特開２００９－１２５６５７ 特開２０００－５５１１
　本発明は、上記従来の問題点を解決し、ガス発生成分含有原水が下向流にて通水される充填塔の逆洗方法であって、充填塔の構造が簡易であり、しかも充填材の流出を防止して逆洗を十分に行うことができる充填塔の逆洗方法を提供することを目的とする。
　本発明の充填塔の逆洗方法は、充填塔内の充填材にガス発生成分含有原水を下向流にて通水する充填塔を逆洗する方法において、充填塔内の水位を低下させる水抜き工程を行った後、逆洗水を上向流にて通水して逆洗工程を行う充填塔の逆洗方法であって、該逆洗工程において、逆洗水を通水した後、逆洗水の通水を停止するか又は逆洗水量を減少させて充填層を静止させ、次いで再度逆洗水を通水することを特徴とするものである。
　本発明では、逆洗工程において、逆洗水を上向流にて通水し、次いで逆洗水の通水を停止するか又は通水量を減少させて充填層を静止させ、その後逆洗水を再度上向流にて通水する。最初の逆洗水通水により充填層が攪拌され、充填層内のガスの一部が抜けると共に、充填層内の微小気泡が会合して気泡が大きくなり、離脱する。会合した気泡の一部は充填層内に残留するが、それ自身の浮力により静止工程の間に充填層から離脱する。その後、再度上向流通水して逆洗することにより、残留していた気泡が離脱する。
　本発明では、このようにして、充填層内のガスが充填層から十分に離脱する。また、上向流通水による逆洗を連続して行うのではなく、その間に静止工程を介在させるので、静止工程の間に充填材が沈降することにより、充填材の流出が防止される。
　本発明では、充填塔内の上部に、充填材流出防止用のバッフルを設置したり、スクリーンを塔上部に横断状態に設置したりすることが不要である。そのため、塔内のメンテナンスや充填材の交換などを容易に行うことができる。
　本発明では、該充填塔内に、充填層の上面よりも１００ｍｍ以上上位に、ストレーナを有した水抜き管を設けると共に該水抜き管に水抜き弁を設け、該水抜き弁を開として前記水抜き工程及び逆洗工程を行うことが好ましい。水抜き管にストレーナを設けてあるので、逆洗流速を大きくして、塔内の水位が水抜き管より高くなっても、充填材が水抜き管に流出しない。そのため、逆洗流速を大きくして逆洗を十分に行うことができる。
　前記原水は過酸化水素含有水であり、前記充填材は粒状活性炭であることが好ましい。この場合、逆洗工程の最初の逆洗水上向流通水をＬＶ１５～３０ｍ／ｎで行い、通水停止又は減少時のＬＶを５ｍ／ｎ以下とし、その後の逆洗水通水のＬＶを２０～２５ｍ／ｈとすることが好ましい。
　本発明の充填塔の逆洗方法では、逆洗工程の開始に先立って塔内の水位を低下させるので、逆洗時の充填材流出が防止される。
実施の形態に係る充填塔の逆洗方法の説明図である。 実施の形態に係る充填塔の逆洗方法の説明図である。 実施の形態に係る充填塔の逆洗方法の説明図である。
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１～３は本発明方法が適用される充填塔の模式的な縦断面であり、図１は原水通水工程、図２は水抜き工程、図３は逆洗工程を示す。この実施の形態では、充填塔に原水として過酸化水素含有水を下向流にて通水し、過酸化水素を塔内の粒状活性炭で分解する。
　充填塔１内の下部に通水可能な支持板２が横断状に設置され、その上側に粒状活性炭の充填層３が形成されている。粒状活性炭としては平均粒径５～４０メッシュ特に１０～３２メッシュのものが好適であり、特に石炭系活性炭が好適である。
　充填塔１の頂部の流体出入口部に、原水入口弁５を有した原水管６と、空気抜き弁７を有した空気管８と、逆洗水出口弁９を有した逆洗水出口管１０が接続されている。
　充填塔１内にあっては、充填層３の静止時の上面よりも高さｈだけ上位に、ストレーナ１１が設置され、該ストレーナ１１に水抜き管１２が接続され、該水抜き管１２に水抜き弁１３が設けられている。ストレーナ１１としては、粒状活性炭の最小粒径よりも開口径が小さいメッシュなどを用いることができる。
　上記の高さｈは１００ｍｍ以上であり、好ましくは１００～５００ｍｍ、特に好ましくは２００～３００ｍｍである。
　充填塔１内の充填層３よりも上位には、ストレーナ１１付き水抜き管１２以外のバッフルや横断状金網は存在しない。
　充填塔１の底部の流体出入口部には、処理水出口弁１５を有した処理水管１６と、洗浄排水出口弁１７を有した洗浄排水出口管１８と、逆洗水入口弁１９を有した逆洗水入口管２０とが接続されている。
［原水通水工程］
　図１の通り、原水通水時には原水入口弁５と処理水出口弁１５を開、その他の弁を閉とし、過酸化水素含有水よりなる原水を下向流にて充填層３に通水し、処理水を処理水管１６から取り出す。過酸化水素含有水としては、過酸化水素含有量が１００～５００ｍｇ／Ｌ特に２００～４００ｍｇ／Ｌ程度のものが好適である。この通水を継続すると、充填層３内に次第に酸素ガスが溜ってくる。そして、チャンネリング現象により、過酸化水素が処理水中にリークするようになる。そこで、過酸化水素リークが検出されるか、又は所定時間通水を行った後、逆洗工程を行う。この逆洗工程に先立って水抜き工程を行う。
［水抜き工程］
　逆洗を行うには、まず図２のように、空気抜き弁７と水抜き弁１３とを開、その他の弁を閉とし、充填塔１内の水位を水抜き管１２のレベルまで低下させる。このように塔内の水位を低下させることにより、次工程の逆洗時に活性炭が塔頂部にまで達して流出することが防止される。
［逆洗工程］
　その後、図３の通り、逆洗水入口弁１９、水抜き弁１３及び逆洗水出口弁９を開、その他の弁を閉とし、充填塔１内に逆洗水を上向流にて通水する。このときの上向流速は、充填層３の粒状活性炭が塔頂から流出しない速度とする。具体的には、ＬＶは１５～３０ｍ／ｈ特に２０～２５ｍ／ｈ程度が好適である。この第１次逆洗は、１０～３０ｓｅｃ特に１０～２０ｓｅｃ程度行うのが好ましい。この逆洗により、充填層３が攪拌され、充填層３内に溜っていた酸素ガスの一部が離脱する。また、微小な酸素ガス気泡が会合し、その一部が離脱する。逆洗排水は水抜き管１２及び逆洗水出口管１０から排出される。その後、逆洗水の通水を停止するか、又はＬＶを５ｍ／ｈ以下特に２ｍ／ｈ以下とし、充填層３を静止させる。この静止工程は、０．５～２ｍｉｎ特に０．５～１ｍｉｎ行うのが好ましい。この静止工程の間に、充填層３内に溜っていた会合気泡の一部がその浮力により上昇し、充填層３から離脱する。
　次いで、再度逆洗水を上向流にて通水し、第２次逆洗を行う。この第２次逆洗のＬＶ及び継続時間は第１次逆洗の条件の好適範囲とすることが好ましい。
　この第２次逆洗の終了後、後述の洗浄工程を行うが、第２次逆洗の後、第２次静止工程及び第３次逆洗を行ってもよく、さらに高次の静止工程及び逆洗工程を行ってもよい。
［洗浄工程］
　上記の逆洗工程の後、原水入口弁５及び洗浄排水出口弁１７を開、その他の弁を閉とし、原水を下向流にて通水し、充填層３を洗浄し、洗浄排水を洗浄排水出口管１８から排出する。
　その後、原水入口弁５及び処理水出口弁１５を開、その他の弁を閉とし、原水通水工程を再開する。
　このように、この実施の形態では、逆洗に先立って塔１内の水位を水抜き管１２のレベルまで低下させると共に、逆洗に際してストレーナ付き水抜き管１２からも逆洗排水を排出しており、逆洗水の流量を多くしても活性炭が塔外に流出しない。また、逆洗工程において、上向流通水工程間に活性炭を沈降させる静止工程を介在させているので、これによっても活性炭の流出が防止される。この静止工程の間に、会合した気泡がそれ自体の浮力によって離脱する。そのため、逆洗を十分に行うと共に、ガスを十分に離脱させることが可能となる。また、この充填塔１内の上部にはバッフルや横断状の金網が存在せず、充填塔内のメンテナンスや充填材の交換を容易に行うことができる。
　本発明は、過酸化水素含有水を活性炭充填塔に通水して過酸化水素の分解を行う充填塔に適用するのに好適である。ただし、本発明は、種々のガス溶解水や、反応によりガスを発生させる液が原水として通水される濾過塔や触媒充填塔の逆洗にも適用できる。
　以下、実施例及び比較例について説明する。
［実施例１］
　図１の通り、塔径φ１０００ｍｍ、塔高２０００ｍｍの塔内に静止層高１０００ｍｍの活性炭層３を充填した。ｈ＝２００ｍｍである。この充填塔１に対し原水（酸排水、過酸化水素濃度３００ｍｇ／Ｌ）をＳＶ＝１０ｈｒ－１で下向流にて２４Ｈｒ通水した。処理水中の過酸化水素濃度は検出下限値以下（ＮＤ）であった。
　次に水抜き工程により水位を水抜き管１２のレベルまで低下させた後、図３のように逆洗水出口弁９、水抜き弁１３、逆洗水入口弁１９を開とし、
　　第１次逆洗（ＬＶ＝２０ｍ／ｈ、１０ｓｅｃ）
　　静止（１ｍｉｎ）
　　第２次逆洗（ＬＶ＝２０ｍ／ｈ、１０ｓｅｃ）
よりなる逆洗工程を行い、次いで原水をＳＶ＝１０ｈｒ－１で１５ｍｉｎ通水する洗浄工程を行った。これにより、活性炭を全く流出させることなく過酸化水素含有水が処理された。
［実施例２］
　実施例１において、静止工程の代わりにＬＶ＝５ｍ／ｈとなるように逆洗水を小流速にて上向流通水した。その他は同様とした。この実施例２によっても、活性炭を全く流出させることなく過酸化水素含有水が処理された。
［比較例１］
　実施例１おいて、上記水抜き工程後の逆洗工程を、水抜き弁１３を閉とし、かつ１０ｍｉｎの間の逆洗（逆洗水上向流通水）のみにて行った。逆洗ＬＶは実施例１と同一である。その他は同様とした。その結果、１回の逆洗で０．０５％の活性炭が流出することが認められた。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　なお、本出願は、２０１１年１２月５日付で出願された日本特許出願（特願２０１１－２６５８１５）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (4)

  1. 　充填塔内の充填材にガス発生成分含有原水を下向流にて通水する充填塔を逆洗する方法において、
    　充填塔内の水位を低下させる水抜き工程を行った後、逆洗水を上向流にて通水して逆洗工程を行う充填塔の逆洗方法であって、
    　該逆洗工程において、逆洗水を通水した後、逆洗水の通水を停止するか又は逆洗水量を減少させて充填層を静止させ、次いで再度逆洗水を通水することを特徴とする充填塔の逆洗方法。
  2. 　請求項１において、該充填塔内に、充填層の上面よりも１００ｍｍ以上上位に、ストレーナを有した水抜き管を設けると共に該水抜き管に水抜き弁を設け、
    　該水抜き弁を開として前記水抜き工程及び逆洗工程を行うことを特徴とする充填塔の逆洗方法。
  3. 　請求項１又は２において、前記原水は過酸化水素含有水であり、前記充填材は粒状活性炭であることを特徴とする充填塔の逆洗方法。
  4. 　請求項３において、逆洗工程の最初の逆洗水上向流通水をＬＶ１５～３０ｍ／ｈで行い、通水停止又は減少時のＬＶを５ｍ／ｈ以下とし、その後の逆洗水通水のＬＶを２０～２５ｍ／ｈとすることを特徴とする充填塔の逆洗方法。
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