(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に、本ろ過材を重積してなる上向ろ過装置において、前記水平受板上に、水平とした上面の高さを、本ろ過材の上面とほぼ同一かまたは若干高めとした仕切壁を設けることにより、本ろ過材を複数に区分し、かつ前記仕切壁の上面に、底面が、本ろ過槽の側壁に設けた排泥管に向かって下向き傾斜する排泥溝を設けたことを特徴とする上向ろ過装置。
【請求項２】
本ろ過槽における仕切壁により区分された各区画毎に、圧力水源に連なり、かつ吐水孔を有する洗浄管を、本ろ過材に埋込み状態で設けた請求項１記載の上向ろ過装置。
【請求項３】
本ろ過槽の側方に、下端部が本ろ過槽における水平受板より下部に連通するようにした予備ろ過層を設け、この予備ろ過層の上部に、流入管から吐出する被処理液を、衝突面に衝突させて飛散させることにより、曝気するとともに、被処理液に含まれる微粒子の凝集塊を細分化しうるようにした曝気装置を設けた請求項１または２記載の上向ろ過装置。
【請求項４】
曝気装置が、下方を向く流入管の吐出口の下方に支持され、かつ外周部に溢水縁を有するとともに、その内部に、前記溢水縁よりも高い位置まで隆起し、かつ前記吐出口に対向する上端に衝突面を有する隆起部を有する受皿を備えている請求項３記載の上向ろ過装置。
【請求項５】
曝気装置が、さらに、隆起部を取り囲むように受皿上に支持され、流入管の吐出口から吐出して衝突面に衝突することにより周囲に飛散する被処理液が衝突して、前記受皿内に落下するようにした反射部材を備えている請求項４記載の上向ろ過装置。
【請求項６】
流入管の吐出口に対する受皿の衝突面の高さを調節する高さ調節手段を設けた請求項３〜５のいずれかに記載の上向ろ過装置。
【請求項７】
受皿の衝突面に対する反射部材の高さを調節する高さ調節手段を設けた請求項３〜６のいずれかに記載の上向ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理液を、上方へ向かってろ過材中へ通過させることによりろ過させるようにした上向ろ過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ろ過槽の底壁のやや上方に多孔の水平受板を設けるとともに、その上側に、上方へ向って順次粒度が小となる砕石もしくは砂利、および砂等の適宜のろ過材を重積し、高さによる圧力水頭を有する被処理液を、前記水平受板の下側へ導入することにより、被処理液を、水平受板を経てろ過材層内を上向きに減速させて通過させ、ろ過材層により捕捉された被処理液中の固形成分や粘稠成分を、水平受板における透孔より落下させて、前記底壁上に沈殿させるようにした上向ろ過装置は、特公平４−２７８８２号公報その他により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の上向ろ過装置は、処理容量を増大させるために装置全体を大型化すると、ろ過材の洗浄の際、単位時間当たりに多大な圧力水を必要とし、そのために、大出力のポンプや、大口径の配管が必要になるとともに、ろ過材の洗浄や交換作業が大掛かりとなり、多数の人手を要する。
【０００４】
また、従来の上向ろ過装置では、被処理液を、砕石や砂等からなるろ過材層を通過させても、被処理液中の微粒子のろ別には、自ら限界がある。
すなわち、砂の細粒化には限界があるため、砂の層をいくら厚くしても、砂粒間の間隙は、一定値以下となることはなく、前記間隙よりも小さな、例えば１．０μｍ以下の微粒子を捕捉することは困難である。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、ろ過材の洗浄や交換作業が容易で、しかも被処理液中の微粒子のろ別を効果的に行えるようにした上向ろ過装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理液に含まれる微粒子の粒径を均等にすると、微粒子相互間の凝集性が高まり、凝集塊化し易くなることに着目してなされたもので、上記課題は、具体的に次のようにして解決される。
【０００７】
（１）本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に、本ろ過材を重積してなる上向ろ過装置において、前記水平受板上に、水平とした上面の高さを、本ろ過材の上面とほぼ同一かまたは若干高めとした仕切壁を設けることにより、本ろ過材を複数に区分し、かつ前記仕切壁の上面に、底面が、本ろ過槽の側壁に設けた排泥管に向かって下向き傾斜する排泥溝を設ける。
【０００８】
（２）上記（１）項において、本ろ過槽における仕切壁により区分された各区画毎に、圧力水源に連なり、かつ吐水孔を有する洗浄管を、本ろ過材に埋込み状態で設ける。
【０００９】
（３）上記（１）または（２）項において、本ろ過槽の側方に、下端部が本ろ過槽における水平受板より下部に連通するようにした予備ろ過層を設け、この予備ろ過層の上部に、流入管から吐出する被処理液を、衝突面に衝突させて飛散させることにより、曝気するとともに、被処理液に含まれる微粒子の凝集塊を細分化しうるようにした曝気装置を設ける。
【００１０】
（４）上記（３）項において、曝気装置が、下方を向く流入管の吐出口の下方に支持され、かつ外周部に溢水縁を有するとともに、その内部に、前記溢水縁よりも高い位置まで隆起し、かつ前記吐出口に対向する上端に衝突面を有する隆起部を有する受皿を備えるものとする。
【００１１】
（５）上記（４）項において、曝気装置が、さらに、隆起部を取り囲むように受皿上に支持され、流入管の吐出口から吐出して衝突面に衝突することにより周囲に飛散する被処理液が衝突して、前記受皿内に落下するようにした反射部材を備えるものとする。
【００１２】
（６）上記（３）〜（５）項のいずれかにおいて、流入管の吐出口に対する受皿の衝突面の高さを調節する高さ調節手段を設ける。
【００１３】
（７）上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、受皿の衝突面に対する反射部材の高さを調節する高さ調節手段を設ける。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、コンクリート製の立方体状の上向ろ過槽（１）の内部は、垂直隔壁（２）により、やや小幅の予備ろ過槽（３）と、広幅の本ろ過槽（４）とに仕切られている。
【００１５】
予備ろ過槽（３）の上部適所には、外部へ通ずる流入管（５）が接続され、その内端は、下向管（６）となっており、下向管（６）の下端部には、下向管（６）の下端の吐出口（６ａ）から吐出する被処理液を曝気するとともに、被処理液に含まれる微粒子の凝集塊を細分化しうるようにした曝気装置（７）が設けられている。
【００１６】
図２〜図４に示すように、曝気装置（７）は、下向管（６）の下端部に支持手段（８）をもって吊支された受皿（９）を備えている。この受皿（９）は、円形の底壁（１０）と、その外周縁より起立し、かつ上縁が波形をなす溢水縁（１１）と、底壁（１０）のほぼ中央より、溢水縁（１１）の上縁の最低部よりも高い位置まで上方に向かって隆起し、上端に球面状の窪みからなる衝突面（１２）が形成された隆起部（１３）とを備えている。
【００１７】
支持手段（８）は、中央孔（１４）に下向管（６）の下端部が嵌合され、かつ下向管（６）の下端部外周面に溶接された水平円板状の支持プレート（１５）と、隆起部（１３）を中心とする同一円周上に等間隔をもって受皿（９）の底壁（１０）上面に立設され、かつ支持プレート（１５）を貫通する少なくとも２本、この例では３本としたねじ棒（１６）と、各ねじ棒（１６）に螺合し、支持プレート（１５）を上下から挟む上下１対ずつのナット（１７）（１７）とを備えている。
【００１８】
この支持手段（８）により、受皿（９）は、その隆起部（１３）の上端の衝突面（１２）が、下向管（６）の下端の吐出口（６ａ）に正対するようにして、下向管（６）の下端部に吊支されている。また、各ねじ棒（１６）に螺合する各ナット（１７）（１７）の螺合位置を変えることにより、下向管（６）の吐出口（６ａ）に対する受皿（９）の衝突面（１２）の高さを調節することができ、もって、吐出口（６ａ）から吐出される被処理液の衝突面（１２）に対する衝突の強さを変化させて、被処理液の飛散状況を変化させることができる。その意味で、支持手段（８）は、受皿（９）の高さ調節手段をなしている。
【００１９】
吐出口（６ａ）から放出された被処理液は、隆起部（１３）の衝突面（１２）の上に落下するが、この例では、衝突面（１２）が球面状の窪みとなっているので、衝突した被処理液は、放射状の膜をなして周囲に飛散する。
【００２０】
受皿（９）には、さらに、隆起部（１３）の衝突面（１２）から膜状をなして飛散してくる被処理液を集めて、受皿（９）内に落下させるための反射部材（１８）が設けられている。
【００２１】
この反射部材（１８）は、隆起部（１３）と同心的に位置する上下方向に所要の幅を持つ円筒体よりなり、上記のナット（１７）（１７）より下方の位置において、各ねじ棒（１６）に螺合する上下１対ずつのナット（１９）（１９）により挟まれて、各ねじ棒（１６）に支持された支持リング（２０）より、隆起部（１３）を中心とする放射方向に延出する３本の腕杆（２１）の先端部に支持されている。
【００２２】
各ねじ棒（１６）に螺合するナット（１９）（１９）の高さを調節することによって、反射部材（１８）の高さを調節でき、もって、吐出口（６ａ）の高さの変化等によって生ずる被処理液の膜状飛散の到達位置の変化に対処することができる。その意味で、支持手段（８）は、受皿（９）の衝突面（１２）に対する反射部材（１８）の高さを調節する高さ調節手段をなしている。
【００２３】
この反射部材（１８）における、衝突面（１２）から飛散してくる膜状の被処理液が衝突する内面には、多数の被処理液分散用の針状の突起（２２）が設けられている。この突起（２２）により、膜状をなして放射方向に飛散してきた被処理液はさらに分散され、気泡を含んで受皿（９）に落下するため、空気との接触面積が増大し、曝気効果が増大する。
【００２４】
また、この曝気装置（７）により、吐出口（６ａ）より吐出された被処理液中に含まれている微粒子は、衝突面（１２）や反射部材（１８）への衝突により、それまで凝集塊として凝集していたものも、一旦個々の微粒子レベルまで分散され、細分化される。このように分散された微粒子は、再凝集性を有している。
【００２５】
図１に示すように、予備ろ過槽（３）の中段部には、水平の多孔板（２３）が係止保持され、多孔板（２３）の上面には、適宜の予備ろ過材（２４）が重積されている。
本ろ過槽（４）との反対側において、予備ろ過槽（３）の下端には、外部へ通じる排泥管（２５）が設けられている。
【００２６】
本ろ過槽（４）の底壁（４ａ）は、予備ろ過槽（３）の底壁（３ａ）と連続して、排泥管（２５）に向かってやや下向傾斜するようにしてあるが、水平としてもよい。
【００２７】
本ろ過槽（４）内には、高さの低い適数の仕切壁（２６）が設けられている。
垂直隔壁（２）の下部と仕切壁（２６）の下部とには、連通孔（２７）（２８）が設けられており、これらの連通孔（２７）（２８）の上方において、垂直隔壁（２）及び仕切壁（２６）により仕切られた本ろ過槽（４）内の各区画（２９）の底部には、多孔もしくは格子状の水平受板（３０）がそれぞれ配設されている。
本ろ過槽（４）における底壁（４ａ）と水平受板（３０）との間には、予備ろ過槽（３）の下部と連通する沈殿槽（３１）が形成されている。
【００２８】
各水平受板（３０）の上面には、上方へ向かって順次粒度が小となる砕石もしくは砂利、および砂その他任意の材料からなる本ろ過材（３２）が、適宜の高さに重積されている。
【００２９】
本ろ過材（３２）の適宜の高さのところに、図示しない圧力水源に連なり、かつ吐水孔を有する水平枠状の洗浄管（３３）が埋込み状態で設けられている。
【００３０】
各仕切壁（２６）の水平とした上面の高さは、本ろ過材（３２）の上面とほぼ同一かまたは若干高めとしてあり、その上面には、底面（３５ａ）が、本ろ過槽（４）の側壁（４ｂ）に設けた排泥管（３４）に向かって下向き傾斜する排泥溝（３５）が設けられている。
【００３１】
本ろ過槽（４）内の上端付近には水平の集水装置（３６）が設けられ、その中央部下面から導出した集水管（３７）の先端は、本ろ過槽（４）の一側上端に区画形成したろ過速度調整槽（３８）内に開口している。
【００３２】
集水管（３７）の先端開口部よりやや下方においてろ過速度調整槽（３８）内にはノッチ板（３９）が設けられ、その下方には、外部へ通じるろ過水流出管（４０）が設けられている。
【００３３】
次に、この上向ろ過装置の作用について説明する。
流入管（５）よりその先端の下向管（６）の吐出口（６ａ）から放出された被処理液は、曝気装置（７）における球面状の窪みとなっている衝突面（１２）に落下、衝突して、膜状となって周囲に飛散し、飛散した被処理液は、反射部材（１８）の内面と衝突し、その飛散方向が変えられるとともに、突起（２２）と当接することにより分散され、多くの気泡を含む形で、受皿（９）内に落下する。
【００３４】
その間に、被処理液は、上述したように、空気と接触する多数の機会を持つことになり、十分な曝気効果が得られるだけでなく、吐出口（６ａ）より吐出された被処理液中に含まれている微粒子は、衝突面（１２）や反射部材（１８）への衝突により、それまで凝集塊として凝集していたものも、一旦個々の微粒子レベルまで分散され、細分化される。このように分散された微粒子は、再凝集性を有している。
【００３５】
曝気後の被処理液は、受皿（９）内に一時的に滞留され、ここで固形物が除去されたのち、受皿（９）の溢水縁（１１）からオーバーフローして、予備ろ過槽（３）内に落下する。
【００３６】
予備ろ過槽（３）内においては、被処理液は、予備ろ過材（２４）および多孔板（２３）を通過して、下方に移動し、そこから垂直隔壁（２）の連通孔（２７）を通って、沈殿槽（３１）内へ流入し、緩速で移動する。
【００３７】
沈殿槽（３１）内において、被処理液に含まれる固形物が沈殿するとともに、被処理液に含まれる微粒子は、互いに凝集しあって、凝集塊となって沈殿する。
これらの沈殿物は、適時に排泥管（２５）より外部に排出される。
【００３８】
このようにして微粒子の凝集塊が除去された被処理液は、水平受板（３０）および本ろ過材（３２）を通過して浄化され、ろ過済みの清水は、集水装置（３６）、集水管（３７）、ノッチ板（３９）、流出管（４０）を経て使用個所へ送られる。
【００３９】
本ろ過材（３２）を通過した被処理液に含まれる微粒子は、本ろ過材（３２）の上方において、さらに互いに凝集しあって、凝集塊となって、本ろ過材（３２）上に沈殿しようとするが、後から本ろ過材（３２）を通過してくる被処理水により持ち上げられ、結局、仕切壁（２６）の上面に滞留し、そこから排泥溝（３５）の底面（３５ａ）に沿って流下し、適時に排泥管（３４）より外部に排出される。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によると、次のような効果を奏することができる。
（ａ）請求項１記載の発明によると、本ろ過槽内を仕切壁により複数の区画に区分し、各区画毎に本ろ過材を配設したので、本ろ過材を各区画毎に、洗浄及び交換等することができ、その作業が容易になる。
また、本ろ過材を通過した被処理液に含まれる微粒子を、その自己凝集力により互いに凝集させて、凝集塊として、仕切壁の上面に設けた排泥溝より、排泥管を通して外部に効果的に排出することができる。しかも、排泥溝を仕切壁の上面に設けることができるので、排泥溝のために特別に樋状の部材等を設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。
【００４１】
（ｂ）請求項２記載の発明によると、各区画毎に洗浄管を設けたので、個々の洗浄管の洗浄能力を小さくすることができ、それに伴って、洗浄管やそのための配管等の管径を小さくしたり、小出力のポンプを用いたりすることができ、経済的である。
【００４２】
（ｃ）請求項３記載の発明によると、曝気装置に、本来の曝気作用だけでなく、被処理液に含まれる微粒子の凝集塊を細分化しうる機能を持たせることができ、それによって、被処理液に含まれる微粒子の自己凝集性を高め、凝集塊として除去し易くすることができる。
【００４３】
（ｄ）請求項４記載の発明によると、簡単な構造で、曝気装置の曝気効果と、被処理液に含まれる微粒子の凝集塊の細分化機能とを高めることができる。
【００４４】
（ｅ）請求項５記載の発明によると、曝気装置の曝気効果と、被処理液に含まれる微粒子の凝集塊の細分化機能とを、さらに高めることができる。
【００４５】
（ｆ）請求項６及び７記載の発明によると、流入管より吐出する被処理液の吐出圧に応じて、各部を最適に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。
【図２】曝気装置の拡大正面図である。
【図３】同じく平面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線横断面図である。
【符号の説明】
（１）上向ろ過槽
（２）垂直隔壁
（３）予備ろ過槽
（３ａ）底壁
（４）本ろ過槽
（４ａ）底壁
（５）流入管
（６）下向管
（６ａ）吐出口
（７）曝気装置
（８）支持手段
（９）受皿
（１０）底壁
（１１）溢水縁
（１２）衝突面
（１３）隆起部
（１４）中央孔
（１５）支持プレート
（１６）ねじ棒
（１７）ナット
（１８）反射部材
（１９）ナット
（２０）支持リング
（２１）腕杆
（２２）突起
（２３）多孔板
（２４）予備ろ過材
（２５）排泥管
（２６）仕切壁
（２７）（２８）連通孔
（２９）区画
（３０）水平受板
（３１）沈殿槽
（３２）本ろ過材
（３３）洗浄管
（３４）排泥管
（３５）排泥溝
（３５ａ）底面
（３６）集水装置
（３７）集水管
（３８）ろ過速度調整槽
（３９）ノッチ板
（４０）流出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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